CN201556834U - 一种激光器的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光器的控制系统，用于检测激光器的状态和数据，其特征在于：本控制系统包括人机对话模块与控制执行机构；所述人机对话模块包括：给出检测信号的第一微处理器、显示激光器的状态和数据的显示器及第一串口通信，所述显示器与所述第一串口通信连接于所述第一微处理器；所述控制执行机构包括：检测激光器的状态和数据的第二微处理器及与该第二微处理器相连的第二串口通信，该第二串口通信与所述第一串口通信连接。本实用新型的有益效果是：采用分开设置的人机对话模块与控制执行机构，该两部分串口通信，从而有利于不同位置的安装，即人机对话模块可以安装在机壳上，方便用户操作，控制执行机构可以安装在机箱内部，提高抗干扰的能力。

Description

一种激光器的控制系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种激光器的控制系统，特别是一种用于大功率激光器的控制系统。

【背景技术】

大功率CO2激光器在切割领域有着广泛的用途。激光器的核心主要体现在控制系统上。激光器控制系统主要管理用户人机对话、气压测控、高压电源、报警系统。在激光切割应用中，激光器还需要快速响应机床发来的控制信号，比如：电子光闸的开关，连续波、门脉冲和强脉冲三者的切换、波形选组的选择等。控制系统的控制质量决定激光器的稳定性，改善CO2激光器控制系统有重要的意义。

在现有的CO2激光器中，激光器控制系统普遍采用PLC或MCU芯片8051作为控制的核心，PLC控制系统的组建比较简单，程序容易编写，但是PLC的成本高，控制速度慢，运算能力差，难以实现复杂的控制算法，比如：产生高频率的脉冲、实时变频率、实时变占空比等。MCU芯片8051是8位的51系列运算控制器，其控制系统的成本比较低，控制速度稍快，但是MCU芯片8051的Flash程序存储空间小、RAM数据存储空间小、输入输出I/O口少，运算能力不强，中断处理时间长。若要完成激光器复杂的控制任务，需要扩展大量的Flash、RAM和I/O口，从而增加了硬件成本和减小了系统的可靠性。

【实用新型内容】

为了解决现有的技术问题，本实用新型提供一种方便用户操作、提高抗干扰能力的激光器的控制系统。

本实用新型解决现有的技术问题，提供一种激光器的控制系统，用于检测激光器的状态和数据，其特征在于：本控制系统包括人机对话模块与控制执行机构；所述人机对话模块包括：给出检测信号的第一微处理器、显示激光器的状态和数据的显示器及第一串口通信，所述显示器与所述第一串口通信连接于所述第一微处理器；所述控制执行机构包括：检测激光器的状态和数据的第二微处理器及与该第二微处理器相连的第二串口通信，该第二串口通信与所述第一串口通信连接。

本实用新型更进一步的改进是：

所述第一串口通信与所述第二串口通信均为RS232串口通信。

所述第一微处理器与第二微处理器均为LPC2200系列的LPC2212芯片。

所述显示器包括LM240128T点阵图形显示模块。

所述人机对话模块还包括与所述第一微处理器相连的第一存储器和键盘。

所述第一存储器为AT24C64。

所述控制执行机构还包括与所述第二微处理器相连的第二存储器、I/O输入、I/O输出、PWM输出、A/D采集、D/A输出。

所述第二存储器为AT24C02。

所述I/O输入为光藕隔离输入；所述I/O输出为三极管输出；所述A/D采集为ADC122S101；所述D/A输出为DAC7512。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果是：采用分开设置的人机对话模块与控制执行机构，该两部分串口通信，从而有利于不同位置的安装，即人机对话模块可以安装在机壳上，方便用户操作，控制执行机构可以安装在机箱内部，提高抗干扰的能力；另外，本实用新型具有控制速度快、硬件电路简单、成本低的特点。

【附图说明】

图1是本实用新型激光器的控制系统的原理示意图；

图2是图1所示控制系统的所述人机对话模块的原理示意图；

图3是图1所示控制系统的所述控制执行机构的原理示意图；

图4为图2和图3连接后的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1至图4所示为本实用新型涉及的一种激光器的控制系统，本激光器的控制系统主要用于大功率CO2激光器的控制系统，本控制系统包括人机对话模块1和控制执行机构2两部分(如图1所示)，所述人机对话模块1用于输出命令和接收激光器的状态与数据，所述控制执行机构2用于执行所述命令，并检测和发送激光器的状态与数据；所述人机对话模块1与所述控制执行机构2为串口通信3。所述人机对话模块1包括：给出检测信号的第一微处理器11、显示激光器的状态和数据的显示器13及第一串口通信15，所述显示器13与所述第一串口通信15连接于所述第一微处理器11；所述控制执行机构2包括：检测激光器的状态和数据的第二微处理器21及与该第二微处理器21相连的第二串口通信28，该第二串口通信28与所述第一串口通信12连接

本实用新型采用人机对话模块1和控制执行机构2两部分串口通信3进行通信。人机对话模块1通过串口通信3发送命令给控制执行机构2，控制执行机构2收到命令后，做相应的动作。控制执行机构2也通过串口通信3发送激光器的状态和数据给人机对话模块1，人机对话模块1接收后，就在LCD上显示出来。

本实用新型控制系统的功能分成两大部分，每一部分都采用LPC2200系列的LPC2212作为控制核心，一部分为人机对话模块1，主要负责键盘参数输入、LCD显示，另一部分为控制执行机构2，主要执行控制输出、状态信号检测、数据采集。人机对话模块1与控制执行机构2之间采用串口通信3，两者之间采用串口通信的方式可以使两者分别安装不同的位置。

所述控制核心采用ARM7芯片LPC2212，从根本改变了原PLC或8051控制系统的性能，即LPC2200系列的LPC2212芯片，其微处理器是基于一个支持实时仿真和嵌入跟踪的32/16位ARM7TDMI-S CPU。由于LPC2212的144脚封装、极低的功耗、16KB片内SRAM，128KB片内FLASH存储器，多个32位定时器、8路10位ADC、PWM输出，9个外部中断管脚以及多达112个通用I/O口，使它特别适用于工业控制的应用。

如图2所示，人机对话模块1是用户操作激光器的界面，利用人机对话模块1用户可以进行设置各种参数、开启/关闭低压和高压、开/关电子光闸和机械光闸等操作。所述人机对话模块1包括第一微处理器11及与所述第一微处理器11相连的第一存储器12、显示器13、键盘14和第一串口通信15。所述第一微处理器11为LPC2200系列的LPC2212芯片；所述第一存储器12为AT24C64，主要用来储存报警记录；所述显示器13即LCD显示，其采用LM240128T点阵图形显示模块，其LCD显示采用LM240128T点阵图形显示模块，模块大小140*104*15.5mm，点阵数240*128dot；第一串口通信15为RS232串口通信。

其中，LPC2212芯片11同LCD显示模块通过并行I/O连接，采用间接的控制方式，LPC2212的P2.0～P2.7I/O与LCD的数据总线(DB0～DB7)连接，LPC2212的P2.8与LCD的写操作信号线(/WR)连接，LPC2212的P2.9与LCD的读操作信号线(/RD)连接，LPC2212的P2.10与LCD的片选信号线(/CE)连接，LPC2212的P2.11与LCD的指令数据通道信号线(C/D)连接。键盘14采用4*4的贴膜开关，LPC2212通过逐行逐列扫描采集按键值。

如图3所示，控制执行机构2是控制激光器的核心，主要包括第二微处理器21及与所述第二微处理器21相连的第二存储器22、I/O输入23、I/O输出24、PWM输出25、A/D采集26、D/A输出27和第二串口28，第二串口28也为RS232串口通信。

其中，第二微处理器21也是LPC2212芯片，I/O输入23共有48个，主要是激光器的状态输入，每个I/O输入23都通过光藕隔离和阻容滤波后再输到控制执行机构2的LPC2212芯片21的P0口。在软件处理上，每个I/O输入23都定义一个对应的变量，共48个。控制执行机构2的LPC2212芯片21实时轮询I/O的状态，如果有信号输入时，对应的变量置位为1，否则变量清零。

I/O输出24主要是输出+24V电压信号控制激光器的阀门、继电器等执行单元。LPC2212芯片21的I/O输出24的电平只有3.3伏，所以必须接功率三级管进行电平转换与增加驱动电流，使输出电压为+24V。每个I/O输出24都连在LPC2212芯片21的P2口，LPC2212芯片21每次复位时，P2口输出为高阻的状态，正好断开+24V输出，达到开机稳定的效果；激光器需要输出可调频率和可调占空比的脉冲作为强脉冲与门脉冲，LPC2212芯片21自带8路PWM输出25，取其中的一路PWM作为脉冲的输出。

通过修改LPC2212芯片21的定时器参数，改变PWM的频率和占空比，达到需要输出可调频率和可调占空比的脉冲的目的；通过模数转换芯片ADC122S101完成激光器功率、气压、电流等参数的A/D采集26，功率、气压、电流等参数都是电压信号，所以LPC2212芯片21采集电压信号后再经过软件处理转换成相应的量化值；强脉冲输出时，需要输出0到10伏的电压信号作为强脉冲的功率电流，所以通过数模转换芯片DAC7512完成功率电压的输出；激光器有大量的工艺参数需要储存，并且断电后数据不掉失，所以选择断电储存的第二存储器22，且第二存储器22的型号选用AT24C02，LPC2212芯片21通过I2C总线与AT24C02连接，直接读写AT24C02。

如图4，所述人机对话模块1通过人机对话模块1的第一串口通信15与控制执行机构2的第二串口通信28连接，即：第一、第二串口通信15、28分别为人机对话模块1与控制执行机构2的串口通信，实现人机对话模块1与控制执行机构2之间的对话。

人机对话模块1的第一微处理器11给出信号给第一串口通信15，使得该第一串口通信15发送命令给所述控制执行机构2，所述控制执行结构2收到命令后，所述控制执行结构2的第二微处理器21执行该命令，所述控制执行结构21的第二串口通信28发送激光器的状态和数据给人机对话模块1，人机对话模块1的显示器显示所收到的激光器的状态和数据。

本实用新型采用分开设置的人机对话模块与控制执行机构，该两部分串口通信，从而有利于不同位置的安装，即人机对话模块可以安装在机壳上，方便用户操作，控制执行机构可以安装在机箱内部，提高抗干扰的能力。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光器的控制系统，用于检测激光器的状态和数据，其特征在于：本控制系统包括人机对话模块与控制执行机构；所述人机对话模块包括：给出检测信号的第一微处理器、显示激光器的状态和数据的显示器及第一串口通信，所述显示器与所述第一串口通信连接于所述第一微处理器；所述控制执行机构包括：检测激光器的状态和数据的第二微处理器及与该第二微处理器相连的第二串口通信，该第二串口通信与所述第一串口通信连接。

2.根据权利要求1所述激光器的控制系统，其特征在于：所述第一串口通信与所述第二串口通信均为RS232串口通信。

3.根据权利要求1所述激光器的控制系统，其特征在于：所述第一微处理器与第二微处理器均为LPC2200系列的LPC2212芯片。

4.根据权利要求1所述激光器的控制系统，其特征在于：所述显示器包括LM240128T点阵图形显示模块。

5.根据权利要求1至4任意一项所述激光器的控制系统，其特征在于：所述人机对话模块还包括与所述第一微处理器相连的第一存储器和键盘。

6.根据权利要求5所述激光器的控制系统，其特征在于：所述第一存储器为AT24C64。

7.根据权利要求1所述激光器的控制系统，其特征在于：所述控制执行机构还包括与所述第二微处理器相连的第二存储器、I/O输入、I/O输出、PWM输出、A/D采集、D/A输出。

8.根据权利要求7所述激光器的控制系统，其特征在于：所述第二存储器为AT24C02。

9.根据权利要求7所述激光器的控制系统，其特征在于：所述I/O输入为光藕隔离输入；所述I/O输出为三极管输出；所述A/D采集为ADC122S101；所述D/A输出为DAC7512。

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