CN203178753U - 一种改进型数控车床控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改进型数控车床控制器，本实用新型由一个主控系统、外围电路模块、从控制系统和输出设备电路组成，主控系统和从控制系统通过总线相互连接；所述的外围电路模块包括基于SPI总线的FLASH电路、内存SRAM、用户按键接口电路、串口USART电路、USB接口模块、SD卡存储电路模块、USB扩展电路，所述的主控系统包括单片机处理模块MCU；所述的输出设备电路包括电机信号接口电路、主轴接口电路、刀架接口电路、输入开关量接口电路、输出开关量接口电路、手轮接口电路和液晶控制器；本实用新型提高系统的性价比；降低了开发人员移植驱动程序的难度，提高系统的开发效率，有利于产品快速投向市场。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是数控技术应用专业领域，尤其是一种改进型数控车床控制器。
背景技术
随着微电子与功率电子技术的迅速发展和现代控制理论为基础的高精度、高响应交流伺服系统的出现，使数控系统的性能日臻完善，各项性能指标大为提高，数控车床技术正在向经济型数控机床系统发展。经济型数控车床技术可以分为两类：
1.工控PC机
随着数字技术的飞速发展，工业控制用PC机从控制功能、抗干扰能力等方面都有了快速的发展；目前国内工控PC机的性能和可靠性等方面较国外系统还有一定的差距。
2.单片机数控系统
控制系统硬件由单片机系统组成，例如早期的处理器有8051单片机。随着数控车床的加工速度以及加工的精度不断提升，要求单片机的运算速度和精度不断提高，超低功耗的MSP430单片机、AVR以及STM32F103VET6等系列的单片机也广泛应用。单片机数控系统较PLC、DSP以及ARM等控制系统相比，其优点有，技术成熟，价格低廉，实时性好等特点。
发明内容
本实用新型针对现有的技术的不足，提出一种改进型的数控车床控制器。
为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：
本实用新型一种改进型数控车床控制器由一个主控系统、外围电路模块、从控制系统和输出设备电路组成，主控系统和从控制系统通过总线相互连接。所述的外设电路模块包括基于SPI总线的FLASH电路、内存SRAM、用户按键接口电路、串口USART电路、USB接口模块、SD卡存储电路模块、USB扩展电路，所述的主控系统包括单片机处理模块MCU；
单片机处理模块MCU采用SPI总线的方式与基于SPI总线的FLASH电路信号连接，外部SRAM模块、USB扩展电路通过FSMC总线与单片机处理模块MCU信号连接，用户按键接口电路通过单排接插件与单片机处理模块MCU上的I/O口连接，串口USART电路通过TTL-RS232电平转换芯片与单片机处理模块MCU信号连接，SD卡模块通过MMC总线与单片机处理模块MCU信号连接，USB接口模块遵循USB2.0协议，即USB总线与单片机处理模块MCU连接；
所述的输出设备电路包括电机信号接口电路、主轴接口电路、刀架接口电路、输入开关量接口电路、输出开关量接口电路、手轮接口电路和液晶控制器；
CPLD模块通过光耦隔离电路和驱动电路分别与电机信号接口电路、主轴接口电路、刀架接口电路、输入开关量接口电路、输出开关量接口电路连接；CPLD模块通过液晶控制器来驱动液晶显示；手轮接口电路通过普通I/O口与CPLD模块连接。
单片机处理模块MCU选用STM32F103ZET6，用于实现整个数控车床的控制系统的运行管理和控制；LCD显示器采用7寸模拟屏，串口USART电路的电平转换芯片选用MAXIM公司的型号为MAX232芯片；CPLD模块的控制芯片选用ALTERA公司的EPM570T144C5N；基于SPI总线的FLASH电路采用W25X64，USB扩展电路采用CH376S文件管理控制芯片；内存SRAM采用ISSI公司的IS61WV51216BLL型号芯片。
本实用新型所具有的有益效果是：系统采用改进型的系统架构，一方面可以改进传统数控车床成本，满足经济型数控车床的需求，另外一方面改进型的数控车床的控制器是采用ARM公司Cortex-M3内核的STM32为主控制器，其性能稳定，性能可与ARM与DSP为控制器相当，从而可以大大提高系统的性价比；STM32开发采用ST公司的固件库，从而降低了开发人员移植驱动程序的难度，从而提高系统的开发效率，有利于产品快速投向市场。
附图说明
图1为本实用新型的系统拓扑结构示意图；
图2.主控制系统示意图；
图3.从控制系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
如图1所示,一种改进型数控车床控制器由一个主控系统、外围电路模块、从控制系统和输出设备电路组成，主控系统和从控制系统通过总线相互连接。
如图2所示，所述的外设电路模块包括基于SPI总线的FLASH电路、内存SRAM、用户按键接口电路、串口USART电路、USB接口模块、SD卡存储电路模块、USB扩展电路，所述的主控系统包括单片机处理模块MCU；
单片机处理模块MCU采用SPI总线的方式与基于SPI总线的FLASH电路信号连接，外部SRAM模块、USB扩展电路通过FSMC总线与单片机处理模块MCU信号连接，用户按键接口电路通过单排接插件与单片机处理模块MCU上的I/O口连接，串口USART电路通过TTL-RS232电平转换芯片与单片机处理模块MCU信号连接，SD卡模块通过MMC总线与单片机处理模块MCU信号连接，USB接口模块遵循USB2.0协议，即USB总线与单片机处理模块MCU连接；
如图3所示，所述的输出设备电路包括电机信号接口电路（X及Z轴伺服电机的驱动）、主轴接口电路（变频器的驱动）、刀架接口电路、输入开关量接口电路（循环启动，急停，暂停，超程报警等等）、输出开关量接口电路（卡盘，尾座，冷却液，润滑油等等）、手轮接口电路和液晶控制器；
CPLD模块通过光耦隔离电路和驱动电路分别与电机信号接口电路、主轴接口电路、刀架接口电路、输入开关量接口电路、输出开关量接口电路连接；CPLD模块通过液晶控制器来驱动液晶显示；手轮接口电路通过普通I/O口与CPLD模块连接。
一种改进型数控车床控制器的基本工作流程是通过电脑上位机软件通过串口发送数据给单片机，单片机接收上位机发送来的数据包后，解析出数据包中的操作命令后做相应的命令操作。主控制系统通过FSMC总线发送CPLD从控制器系统，从控制系统接收数据后，做出相应的操作，包括液晶屏的显示、手轮电路的控制、伺服电机的输出，变频器驱动、主轴接口电路（变频器的驱动）、刀架接口电路、输入开关量接口电路（循环启动，急停，暂停，超程报警等等）、输出开关量接口电路（卡盘，尾座，冷却 液，润滑油等等），主控制系统可以通过FSMC总线将CPLD采集来的数据存储在外部FLASH中。
Claims (1)
1.一种改进型数控车床控制器，由一个主控系统、外围电路模块、从控制系统和输出设备电路组成，主控系统和从控制系统通过总线相互连接；
其特征在于：所述的外围电路模块包括基于SPI总线的FLASH电路、内存SRAM、用户按键接口电路、串口USART电路、USB接口模块、SD卡存储电路模块、USB扩展电路，所述的主控系统包括单片机处理模块MCU；
单片机处理模块MCU采用SPI总线的方式与基于SPI总线的FLASH电路信号连接，外部SRAM模块、USB扩展电路通过FSMC总线与单片机处理模块MCU信号连接，用户按键接口电路通过单排接插件与单片机处理模块MCU上的I/O口连接，串口USART电路通过TTL-RS232电平转换芯片与单片机处理模块MCU信号连接，SD卡模块通过MMC总线与单片机处理模块MCU信号连接，USB接口模块遵循USB2.0协议，即USB总线与单片机处理模块MCU连接；
所述的输出设备电路包括电机信号接口电路、主轴接口电路、刀架接口电路、输入开关量接口电路、输出开关量接口电路、手轮接口电路和液晶控制器；
CPLD模块通过光耦隔离电路和驱动电路分别与电机信号接口电路、主轴接口电路、刀架接口电路、输入开关量接口电路、输出开关量接口电路连接；CPLD模块通过液晶控制器来驱动液晶显示；手轮接口电路通过普通I/O口与CPLD模块连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110488771A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-11-22 | 天津市凯森集团有限公司 | 一种dcs控制系统 |
| CN112558505A (zh) * | 2019-09-10 | 2021-03-26 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 工控系统的控制处理方法、装置、工控系统及电子设备 |
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