CN112846476B - 智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，包括PC控制器以及工程开发模块，PC控制器中部署有Windows操作模块、PLC操作模块，工程开发模块将HMI应用软件和PLC应用软件发送至PC控制器进行部署；WINDOWS操作模块用于运行部署在PC控制器中的HMI应用软件，PLC操作模块用于运行部署在PC控制器中的PLC应用软件，PLC应用软件响应使用者输入的预设搅拌摩擦焊加工程序并根据预设搅拌摩擦焊加工程序对外部设备进行实时控制，HMI应用软件通过PLC操作模块读取PLC应用软件中实时获取的搅拌摩擦焊相关数据和外部设备信号状态。本发明的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，实现控制系统和设备的智能一体化以及实现搅拌摩擦焊设备的数据和运行可视化。

Description

智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统
技术领域
本发明涉及数控系统领域，尤其涉及智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统。
背景技术
现有龙门式搅拌摩擦焊上的西门子828D数控系统，每种新功能都要增加新的运算处理硬件才能实现，而且新的硬件独立于西门子828D控制系统之外，成本增加严重，硬件组成架构变得臃肿复杂，现有的龙门式搅拌摩擦焊上西门子828D数控系统只是简单实现了搅拌摩擦焊的操作可视化，并不能实现搅拌摩擦焊设备的数据以及运行状态可视化的过程，且对于新功能扩展开发需要配置专门的计算机，很难实现整个搅拌摩擦焊数控系统的一体化。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，其能解决现有的龙门式搅拌摩擦焊上西门子828D数控系统对于新功能扩展开发需要配置专门的计算机，很难实现整个搅拌摩擦焊数控系统的一体化的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，包括PC控制器以及工程开发模块，所述PC控制器中部署有WINDOWS操作模块、PLC操作模块，所述工程开发模块与PC控制器连接，所述工程开发模块创建HMI应用软件和PLC应用软件，并将HMI应用软件和PLC应用软件发送至PC控制器进行部署；所述WINDOWS操作模块用于运行部署在PC控制器中的HMI应用软件，所述PLC操作模块用于运行部署在PC控制器中的PLC应用软件，所述PLC操作模块与外部设备通信连接，所述PLC应用软件响应使用者输入的预设搅拌摩擦焊加工程序并根据预设搅拌摩擦焊加工程序对外部设备进行实时控制，HMI应用软件通过PLC操作模块读取所述PLC应用软件中实时获取的搅拌摩擦焊相关数据和外部设备信号状态，HMI应用软件在WINDOWS操作模块系统中生成为使用者提供具有查看功能和操作功能的可视化界面。
进一步地，所述PLC操作模块为TwinCAT3 Runtime模块，所述TwinCAT3Runtime模块包括ADS通讯组件，HMI应用软件通过ADS通讯组件读取所述PLC应用软件中实时获取的搅拌摩擦焊相关数据和外部设备信号状态，所述TwinCAT3 Runtime模块通过ADS通讯组件与外部设备建立通信连接。
进一步地，所述TwinCAT3 Runtime模块还包括PLC控制单元、CNC控制单元、C++开发单元，所述PLC控制单元用于运行部署在PC控制器中的PLC应用软件，所述CNC控制单元用于控制与搅拌摩擦焊数控系统连接的数控机床，所述C++开发单元用于开发自定义功能模块。
进一步地，所述WINDOWS操作模块为Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统。
进一步地，所述PC控制器包括CPU模块，TwinCAT3 Runtime模块和Windows10IoTEnterprise 64位操作系统均在CPU模块中运行
进一步地，CPU模块按照预设分配规则将CPU内核分配给TwinCAT3 Runtime模块、Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统。
进一步地，HMI应用软件以非实时Windows应用软件的形式独立运行在Windows10IoT Enterprise 64位操作系统中。
进一步地，HMI应用软件响应使用者输入的修改请求对系统配置参数或G代码加工程序进行修改，修改后的通讯数据和信号状态通过ADS通讯组件发送到PLC应用软件。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请中的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，包括PC控制器以及工程开发模块，PC控制器中部署有Windows操作模块、PLC操作模块，工程开发模块与PC控制器连接，工程开发模块创建HMI应用软件和PLC应用软件，并将HMI应用软件和PLC应用软件发送至PC控制器进行部署；WINDOWS操作模块用于运行部署在PC控制器中的HMI应用软件，PLC操作模块用于运行部署在PC控制器中的PLC应用软件，PLC操作模块与外部设备通信连接，PLC应用软件响应使用者输入的预设搅拌摩擦焊加工程序并根据预设搅拌摩擦焊加工程序对外部设备进行实时控制，HMI应用软件通过PLC操作模块读取PLC应用软件中实时获取的搅拌摩擦焊相关数据和外部设备信号状态，HMI应用软件在WINDOWS操作模块系统中生成为使用者提供具有查看功能和操作功能的可视化界面。通过在PC控制器中部署Windows操作模块提供了成熟的Windows应用程序开发工具环境，为实现智能装备的智能化软件技术提供了必要的硬件支撑，可以不受数控系统硬件限制的扩展添加新的智能化功能到新的数控系统中，从而实现控制系统和设备的智能一体化，且可以实现搅拌摩擦焊设备的数据以及运行状态可视化。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统的架构框图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，本申请中的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，包括PC控制器以及工程开发模块，所述PC控制器中部署有Windows操作模块、PLC操作模块，所述工程开发模块与PC控制器连接，所述工程开发模块创建HMI应用软件和PLC应用软件，并将HMI应用软件和PLC应用软件发送至PC控制器进行部署；所述WINDOWS操作模块用于运行部署在PC控制器中的HMI应用软件，所述PLC操作模块用于运行部署在PC控制器中的PLC应用软件，所述PLC操作模块与外部设备通信连接，所述PLC应用软件响应使用者输入的预设搅拌摩擦焊加工程序并根据预设搅拌摩擦焊加工程序对外部设备进行实时控制，HMI应用软件通过PLC操作模块读取所述PLC应用软件中实时获取的搅拌摩擦焊相关数据和外部设备信号状态，HMI应用软件在WINDOWS操作模块系统中生成为使用者提供具有查看功能和操作功能的可视化界面。本申请中的所述PLC操作模块为TwinCAT3 Runtime模块，TwinCAT3 Runtime(TheWindows Control and Automation Technology)是一款基于PC的控制器，在本实施例中是一个嵌入式的实时控制系统内核，它内部包含了多种可以实现自动化实时控制的功能软件模块。所述TwinCAT3 Runtime模块包括ADS通讯组件，ADS(Advanced Design System)即先进设计系统的英文缩写，它为设备之间的通讯提供路由，使各个ADS设备之间都能够交换数据和信息。HMI应用软件通过ADS通讯组件读取所述PLC应用软件中实时获取的搅拌摩擦焊相关数据和外部设备信号状态，所述TwinCAT3 Runtime模块通过ADS通讯组件与外部设备建立通信连接。上述的工程开发模块是在开发者电脑上安装，主要用于开发控制系统需要的应用软件，开发好应用软件后，将开发好的应用软件发送至PC控制器，当PLC应用软件修改更新后，开发者电脑可以通过网线连接PC控制器，在线下载新的PLC应用软件序到PC控制器上，更新PC控制器上的PLC应用软件。
所述TwinCAT3 Runtime模块还包括PLC控制单元、CNC控制单元、C++开发单元，所述PLC控制单元用于运行部署在PC控制器中的PLC应用软件，所述CNC控制单元用于控制与搅拌摩擦焊数控系统连接的数控机床，所述C++开发单元用于开发自定义功能模块。本申请中的所述PC控制器包括CPU模块，TwinCAT3 Runtime模块和Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统均在CPU模块中运行，且此时TwinCAT3 Runtime模块和Windows 10IoTEnterprise 64位操作系统之间的数据和信号是同步的，CPU模块按照预设分配规则将CPU内核分配给TwinCAT3 Runtime模块、Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统，HMI应用软件以非实时Windows应用软件的形式独立运行在Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统中，HMI应用软件响应使用者输入的修改请求对系统配置参数或G代码加工程序进行修改，修改后的通讯数据和信号状态通过ADS通讯组件发送到PLC应用软件。Windows 10IoTEnterprise 64位操作系统和TwinCAT3 Runtime模块被分配到CPU内核里并行运作，对数控系统使用者而言，TwinCAT3 Runtime模块以及在它内部运行的PLC应用软件是透明的，属于数控系统的底层后台软件层，而运行在Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统上的HMI应用软件是数控系统使用者与设备及系统之间的人机交互窗口，HMI应用软件和PLC应用软件通过TwinCAT3 Runtime模块中的ADS通讯组件实现数据和信号的读写交互，使用者通过HMI软件界面可以方便直观的查看数控系统内部各种通讯数据和信号的状态，修改系统硬件配置参数，编辑G代码，调试和运行搅拌摩擦焊加工程序；而隐藏在系统底层的PLC应用软件则实时监测系统硬件设备层的通讯数据和信号状态，HMI软件根据需要通过ADS通讯组件读取PLC应用软件中实时获得的数据和信号状态，并更新HMI应用软件对应的可视化界面的显示内容；当HMI应用软件对系统配置参数或G代码加工程序修改时，修改后的通讯数据和信号状态会通过ADS通讯组件发送到PLC应用程序，PLC程序会实时作出响应处理。通过PLC应用软件在TwinCAT3 Runtime模块中实现数控系统需要的高速高精度的实时控制以及通过HMI应用软件在Windows系统中给数控系统的使用者提供可视化的查看和操作界面，相当于一台工业PC控制器同时具备了数控系统所必需的实时控制功能，又具备了可视化的、便于数控系统界面和新功能扩展开发的对实时性要求不高的Windows系统操作环境；从而实现了搅拌摩擦焊控制系统的一体化特性，新的搅拌摩擦焊控制系统融合了传统西门子828D数控系统实现精准控制功能的实时性，以及PC实现数控系统智能化功能应用软件扩展定制的开放性。
本申请中的控制系统具有了PC的开放性，也就比传统的数控系统具备更多新的定制化的功能，尤其是在智能制造对于数控设备的智能化和数字化发展新要求下，单纯的数控功能和封闭的功能开发环境已经阻碍了数控系统的进化；而且PC具备传统数控系统嵌入式控制器所不具备的强大的运算能力和数据存储空间，加上成熟的Windows应用程序开发工具环境，为实现智能装备的智能化软件技术提供了必要的硬件支撑，可以不受数控系统硬件限制的扩展添加新的智能化功能到新的数控系统中，从而实现控制系统和设备的智能化。
本申请中的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，包括PC控制器以及工程开发模块，PC控制器中部署有Windows操作模块、PLC操作模块，工程开发模块与PC控制器连接，工程开发模块创建HMI应用软件和PLC应用软件，并将HMI应用软件和PLC应用软件发送至PC控制器进行部署；WINDOWS操作模块用于运行部署在PC控制器中的HMI应用软件，PLC操作模块用于运行部署在PC控制器中的PLC应用软件，PLC操作模块与外部设备通信连接，PLC应用软件响应使用者输入的预设搅拌摩擦焊加工程序并根据预设搅拌摩擦焊加工程序对外部设备进行实时控制，HMI应用软件通过PLC操作模块读取PLC应用软件中实时获取的搅拌摩擦焊相关数据和外部设备信号状态，HMI应用软件在WINDOWS操作模块系统中生成为使用者提供具有查看功能和操作功能的可视化界面。通过在PC控制器中部署Windows操作模块提供了成熟的Windows应用程序开发工具环境，为实现智能装备的智能化软件技术提供了必要的硬件支撑，可以不受数控系统硬件限制的扩展添加新的智能化功能到新的数控系统中，从而实现控制系统和设备的智能一体化，且可以实现搅拌摩擦焊设备的数据以及运行状态可视化。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，其特征在于：包括PC控制器以及工程开发模块，所述PC控制器中部署有Windows操作模块、PLC操作模块，所述工程开发模块与PC控制器连接，所述工程开发模块创建HMI应用软件和PLC应用软件，并将HMI应用软件和PLC应用软件发送至PC控制器进行部署；所述WINDOWS操作模块用于运行部署在PC控制器中的HMI应用软件，所述PLC操作模块用于运行部署在PC控制器中的PLC应用软件，所述PLC操作模块与外部设备通信连接，所述PLC应用软件响应使用者输入的预设搅拌摩擦焊加工程序并根据预设搅拌摩擦焊加工程序对外部设备进行实时控制，HMI应用软件通过PLC操作模块读取所述PLC应用软件中实时获取的搅拌摩擦焊相关数据和外部设备信号状态，HMI应用软件在WINDOWS操作模块系统中生成为使用者提供具有查看功能和操作功能的可视化界面。
2.如权利要求1所述的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，其特征在于：所述PLC操作模块为TwinCAT3 Runtime模块，所述TwinCAT3 Runtime模块包括ADS通讯组件，HMI应用软件通过ADS通讯组件读取所述PLC应用软件中实时获取的搅拌摩擦焊相关数据和外部设备信号状态，所述TwinCAT3 Runtime模块通过ADS通讯组件与外部设备建立通信连接。
3.如权利要求2所述的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，其特征在于：所述TwinCAT3Runtime模块还包括PLC控制单元、CNC控制单元、C++开发单元，所述PLC控制单元用于运行部署在PC控制器中的PLC应用软件，所述CNC控制单元用于控制与搅拌摩擦焊数控系统连接的数控机床，所述C++开发单元用于开发自定义功能模块。
4.如权利要求2所述的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，其特征在于：所述WINDOWS操作模块为Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统。
5.如权利要求4所述的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，其特征在于：所述PC控制器包括CPU模块，TwinCAT3 Runtime模块和Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统均在CPU模块中运行。
6.如权利要求5所述的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，其特征在于：CPU模块按照预设分配规则将CPU内核分配给TwinCAT3 Runtime模块、Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统。
7.如权利要求6所述的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，其特征在于：HMI应用软件以非实时Windows应用软件的形式独立运行在Windows 10IoT Enterprise 64位操作系统中。
8.如权利要求7所述的智能一体化的搅拌摩擦焊数控系统，其特征在于：HMI应用软件响应使用者输入的修改请求对系统配置参数或G代码加工程序进行修改，修改后的通讯数据和信号状态通过ADS通讯组件发送到PLC应用软件。
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