CN114609974A - 一种开放式多轴联动数控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开放式多轴联动数控系统，包括控制模块和数控模块；所述数控模块用于编辑控制指令，并将所述控制指令发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述控制指令控制多个伺服电机多轴联动；所述控制模块包括：显示单元，用于显示所述控制模块输出信息内容；处理单元，用于处理所述控制指令并生成相应的驱动指令；连接单元，用于连接所述数控模块和所述处理单元；驱动单元，用于根据所述驱动指令驱动所述数控模块工作。本发明集成度高，相比传统数控系统，性能提高，响应速度更快。对应用程序及软PLC的二次开发，提高了数控系统的开放性。
Description
技术领域
本发明涉及数字控制系统技术领域，尤其涉及一种开放式多轴联动数控系统及方法。
背景技术
工业水平和信息化决定了现代化程度，在过去的几十年中，数控系统为传统制造业带来了革命性改变，使制造业成为工业化的象征。但随着工业物联网的不断发展，未来的数控系统不仅要具备高速、高精度、高可靠性等硬性指标，更要具备智能化、网络化、高开放性及可扩展等特性指标。
智能化主要体现在操作性、自诊断及自修复等方面；网络化体现在制造企业对工业化信息集成的需求；开放性体现在数控系统的开发可以在统一的运行平台上，可有用户进行自定义的二次开发；可扩展性体现在5轴联动或多台机床互联的数字化工厂。
目前国内外数控系统存在以下缺点：
多轴联动数控系统主机结构复杂、编程技术难度大,可扩展性差。国外数控系统要承担高额的维修费用，且难于二次开发，不能满足客户需求。国内数控系统在操作性、智能诊断等方面存在差距，且存在产品稳定差、可扩展性差等问题。
发明内容
本发明旨在提出一种开放式多轴联动数控系统及方法，用于解决多轴联动数控系统主机结构复杂、编程技术难度大,可扩展性差的问题。
本发明提出了一种开放式多轴联动数控系统，包括控制模块和数控模块；所述数控模块用于编辑控制指令，并将所述控制指令发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述控制指令控制多个伺服电机多轴联动；所述控制模块包括：显示单元，用于显示所述控制模块输出信息内容；处理单元，用于处理所述控制指令并生成相应的驱动指令；连接单元，用于连接所述数控模块和所述处理单元；驱动单元，用于根据所述驱动指令驱动所述数控模块工作。
于本发明的一实施例中，所述显示单元包括用于将VGA接口信号转换为LVDS差分信号或驱动信号的显示驱动板和用于显示所述控制模块输出信息内容的液晶显示屏。
于本发明的一实施例中，所述处理单元包括用于进行核心开发的核心处理器和用于进行从站接口的辅助接口板；所述辅助接口板上设有多种接口。
于本发明的一实施例中，多种所述接口包括四路网口、EtherCAT主站接口、两路CAN接口，三路USB，四路串口和一路VGA视频接口。
于本发明的一实施例中，所述驱动单元包括：加载子单元，用于载入所述驱动指令，并将所述驱动指令发送至所述处理单元；驱动子单元，用于根据所述控制指令驱动所述数控模块工作。
于本发明的一实施例中，所述数控模块包括：输入单元，用于输入所述控制指令；开发单元，用于对所述控制指令进行逻辑编辑和/或二次开发；执行单元，用于控制所述控制模块执行所述控制指令。
于本发明的一实施例中，所述处理单元包括IntelX86架构的E3845核心板，所述核心板搭载有风河Linux操作系统。
于本发明的一实施例中，所述开发单元给予CODESYS控制器软件开发平台进行开发。
于本发明的一实施例中，所述输入单元包括用于进行机床基本操作和逻辑控制的MCP操作面板以及用于进行二次编程的PLC设备和/或PC机。
本发明还提供了一种开放式多轴联动数控方法，采用上述的开放式多轴联动数控系统来控制多个伺服电机进行多轴联动。
本发明的开放式多轴联动数控系统及方法，具有以下优点：
系统的集成度高，相比传统数控系统，性能提高，响应速度更快。能够实现用户对应用程序及软PLC的二次开发，提高了数控系统的开放性。在应对需要多轴联动的伺服电机时，系统相应更快，更稳定。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1显示为本发明中开放式多轴联动数控系统的结构方框示意图。
图2显示为图1中数控模块一实施例的结构示意图。
图3显示为图1中控制模块一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1至图3所示，图1显示为本发明中开放式多轴联动数控系统的结构方框示意图。图2显示为图1中数控模块一实施例的结构示意图。图3显示为图1中控制模块一实施例的结构示意图。本发明提供了一种开放式多轴联动数控系统，包括控制模块和数控模块；所述数控模块用于编辑控制指令，并将所述控制指令发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述控制指令控制多个伺服电机多轴联动；所述控制模块包括：显示单元，用于显示所述控制模块输出信息内容；处理单元，用于处理所述控制指令并生成相应的驱动指令；连接单元，用于连接所述数控模块和所述处理单元；驱动单元，用于根据所述驱动指令驱动所述数控模块工作。
在一实施例中，所述显示单元包括用于将VGA接口信号转换为LVDS差分信号或驱动信号的显示驱动板和用于显示所述控制模块输出信息内容的液晶显示屏。进一步地，所述处理单元包括用于进行核心开发的核心处理器和用于进行从站接口的辅助接口板；所述辅助接口板上设有多种接口。优选地，多种所述接口包括四路网口，其中至少包括2个千兆网接口、EtherCAT主站接口、两路CAN接口，三路USB，其中至少包括1路USB3.0接口，四路串口和一路VGA视频接口。
在一实施例中，所述驱动单元包括：加载子单元，用于载入所述驱动指令，并将所述驱动指令发送至所述处理单元；驱动子单元，用于根据所述控制指令驱动所述数控模块工作。进一步地，所述数控模块包括：输入单元，用于输入所述控制指令；开发单元，用于对所述控制指令进行逻辑编辑和/或二次开发；执行单元，用于控制所述控制模块执行所述控制指令。进一步地，所述输入单元包括用于进行机床基本操作和逻辑控制的MCP操作面板以及用于进行二次编程的PLC设备和/或PC机。
进一步地，所述处理单元包括IntelX86架构的E3845核心板，所述核心板搭载有风河Linux操作系统。优选地，所述开发单元给予CODESYS控制器软件开发平台进行开发。例如，核心处理器可以采用E3845核心板，辅助接口板可以是EtherCAT从站接口板；如图2和3所示，EtherCAT从站接口板主要实现EtherCAT从站一转二功能及用户接口转接；显示过程可将VGA接口信号转换为LVDS差分信号或其他驱动信号；MCP操作面板可用于机床基本操作及逻辑控制；MCP操作面板与E3845核心板均采用EtherCAT现场总线系统，可发挥系统的实时性，增加驱动器抗干扰能力、提高数据传输速率。同时，简化多轴数控系统结构，可拓展性强，提高数控系统多轴联动的响应速度及稳定性。
所述数控模块可以集成开放式数控系统软件平台基于Linux系统及CODESYS开发平台。同时，结合输入单元和开发单元，集成了CNC内核、软PLC内核、机床操作应用程序及人机界面等。实现了数控系统的逻辑控制、G代码执行、轴插补功能及HMI显示。用户可基于内嵌的系统，进行应用程序及PLC逻辑的二次开发。
本发明还提供了一种开放式多轴联动数控方法，采用上述的开放式多轴联动数控系统来控制多个伺服电机进行多轴联动。
本发明提供的开放式多轴联动数控系统及方法，系统的集成度高，相比传统数控系统，性能提高，响应速度更快。能够实现用户对应用程序及软PLC的二次开发，提高了数控系统的开放性。在应对需要多轴联动的伺服电机时，系统相应更快，更稳定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种开放式多轴联动数控系统，其特征在于，包括控制模块和数控模块；所述数控模块用于编辑控制指令，并将所述控制指令发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述控制指令控制多个伺服电机多轴联动；
所述控制模块包括：
显示单元，用于显示所述控制模块输出信息内容；
处理单元，用于处理所述控制指令并生成相应的驱动指令；
连接单元，用于连接所述数控模块和所述处理单元；
驱动单元，用于根据所述驱动指令驱动所述数控模块工作。
2.根据权利要求1所述的开放式多轴联动数控系统，其特征在于，所述显示单元包括用于将VGA接口信号转换为LVDS差分信号或驱动信号的显示驱动板和用于显示所述控制模块输出信息内容的液晶显示屏。
3.根据权利要求1所述的开放式多轴联动数控系统，其特征在于，所述处理单元包括用于进行核心开发的核心处理器和用于进行从站接口的辅助接口板；所述辅助接口板上设有多种接口。
4.根据权利要求3所述的开放式多轴联动数控系统，其特征在于，多种所述接口包括四路网口、EtherCAT主站接口、两路CAN接口，三路USB，四路串口和一路VGA视频接口。
5.根据权利要求1所述的开放式多轴联动数控系统，其特征在于，所述驱动单元包括：
加载子单元，用于载入所述驱动指令，并将所述驱动指令发送至所述处理单元；
驱动子单元，用于根据所述控制指令驱动所述数控模块工作。
6.根据权利要求1所述的开放式多轴联动数控系统，其特征在于，所述数控模块包括：
输入单元，用于输入所述控制指令；
开发单元，用于对所述控制指令进行逻辑编辑和/或二次开发；
执行单元，用于控制所述控制模块执行所述控制指令。
7.根据权利要求1所述的开放式多轴联动数控系统，其特征在于，所述处理单元包括IntelX86架构的E3845核心板，所述核心板搭载有风河Linux操作系统。
8.根据权利要求6所述的开放式多轴联动数控系统，其特征在于，所述开发单元给予CODESYS控制器软件开发平台进行开发。
9.根据权利要求1所述的开放式多轴联动数控系统，其特征在于，所述输入单元包括用于进行机床基本操作和逻辑控制的MCP操作面板以及用于进行二次编程的PLC设备和/或PC机。
10.一种开放式多轴联动数控方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的开放式多轴联动数控系统来控制多个伺服电机进行多轴联动。
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