專利名稱：一種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在CNC系統(tǒng)中，其主軸轉(zhuǎn)動(dòng)和進(jìn)給軸移動(dòng)分別由主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，而輔助運(yùn)動(dòng)如主軸卡盤(pán)的松緊、刀庫(kù)的選刀、換刀等都是由PLC控制器來(lái)控制完成的。在傳統(tǒng)的CNC系統(tǒng)中，其PLC功能有兩種實(shí)現(xiàn)方式，ー種方式是軟PLC方式，將PLC功能直接在CNC主機(jī)上實(shí)現(xiàn)，將PLC的硬件接ロ設(shè)計(jì)在主機(jī)接ロ板上，PLC功能由主機(jī)處理器執(zhí)行。另外ー種方式是獨(dú)立PLC方式，配置一臺(tái)獨(dú)立的PLC控制器，CNC系統(tǒng)主機(jī)通過(guò)通訊接ロ管理PLC控制器的來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC功能。
在基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的CNC系統(tǒng)中，由于采用了實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)，傳統(tǒng)的PLC功能實(shí)現(xiàn)方式已經(jīng)不能恰當(dāng)?shù)倪m應(yīng)CNC系統(tǒng)的要求。本實(shí)用新型的發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，如果采用軟PLC方式，PLC功能執(zhí)行在CNC主機(jī)上，就不能很好的利用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊的高實(shí)時(shí)性能，實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，降低CNC主機(jī)軟件的復(fù)雜度以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低CNC主機(jī)處理器的負(fù)擔(dān)以提高CNC系統(tǒng)的性能。如果采用獨(dú)立通用PLC的方式，由于PLC的價(jià)格也比較昂貴，關(guān)鍵是PLC沒(méi)有實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接ロ，現(xiàn)有的通訊接ロ效率低、數(shù)據(jù)協(xié)議開(kāi)放不夠，限制了 CNC系統(tǒng)控制性能的提升。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中CNC系統(tǒng)不能應(yīng)用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)的問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)。一種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，包括CNC控制模塊，與所述CNC控制模塊連接的以太網(wǎng)通訊模塊以及與所述以太網(wǎng)通訊模塊連接的PLC模塊，所述CNC控制模塊通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊向所述PLC模塊發(fā)送控制命令，并通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC模塊執(zhí)行控制命令。所述以太網(wǎng)通訊模塊包括以太網(wǎng)協(xié)議控制器和配置文件存儲(chǔ)器，所述配置文件存儲(chǔ)器中存放Ethernet POffERLINK配置文件和EtherCAT配置文件，所述以太網(wǎng)協(xié)議控制器選擇寫(xiě)入Ethernet POffERLINK配置文件或EtherCAT配置文件。所述以太網(wǎng)通訊模塊還包括配置文件選擇模塊，所述配置文件存儲(chǔ)器包括Ethernet POffERLINK配置文件存儲(chǔ)器和EtherCAT配置文件存儲(chǔ)器，所述以太網(wǎng)協(xié)議控制器通過(guò)配置文件選擇模塊選擇寫(xiě)入Ethernet POffERLINK配置文件或EtherCAT配置文件。所述PLC模塊包括Cortes-M3單片機(jī)和存儲(chǔ)器，并通過(guò)SPI接ロ與以太網(wǎng)協(xié)議控制器連接。所述以太網(wǎng)通訊模塊連接主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)，所述CNC控制模塊通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊控制所述主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)。所述以太網(wǎng)通訊模塊通過(guò)以太網(wǎng)接ロ相互連接在一起。[0012]所述控制命令為所述CNC控制模塊經(jīng)過(guò)梯形圖方式編譯的PLC執(zhí)行代碼。本實(shí)用新型實(shí)施例提出一種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，采用高集成度單片機(jī)為CNC系統(tǒng)設(shè)計(jì)獨(dú)立運(yùn)行的PLC模塊，并與實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通過(guò)硬件接口連接，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件獨(dú)立設(shè)計(jì)，可以在較短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定可靠的PLC模塊，同時(shí)使得CNC系統(tǒng)主機(jī)可以使用很少的系統(tǒng)資源，實(shí)時(shí)管控PLC實(shí)現(xiàn)PLC功能，更好的輔助CNC系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制，并實(shí)現(xiàn)了 CNC系統(tǒng)的PLC功能模塊化設(shè)計(jì)。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí) 施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。其中圖I顯示了實(shí)施例一中數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2顯示了實(shí)施例一中數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3顯示了實(shí)施例二中數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4顯示了實(shí)施例三中數(shù)控機(jī)床控制方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。實(shí)施例一本實(shí)用新型提供一種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征在于包括CNC控制模塊I、與所述CNC控制模塊I連接的以太網(wǎng)通訊模塊2以及與所述以太網(wǎng)通訊模塊3連接的PLC模塊4，所述CNC控制模塊I通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊2向所述PLC模塊3發(fā)送控制命令，并通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊2實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC模塊3執(zhí)行控制命令。所述CNC控制模塊I通過(guò)RJ45型以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)通訊模塊2連接。所述以太網(wǎng)通訊模塊2包括以太網(wǎng)協(xié)議控制器5和配置文件存儲(chǔ)器，所述以太網(wǎng)協(xié)議控制器采用FPGA，所述配置文件存儲(chǔ)器中存放Ethernet POffERLINK配置文件和EtherCAT配置文件，所述以太網(wǎng)協(xié)議控制器選擇寫(xiě)入Ethernet POffERLINK配置文件或EtherCAT配置文件。所述以太網(wǎng)通訊模塊還包括配置文件選擇模塊，所述配置文件選擇模塊可以通過(guò)軟件或硬件的方式需按則不同的協(xié)議配置文件，通過(guò)軟件的方式時(shí)，將不同的配置文件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中不同的存儲(chǔ)地址，配置文件選擇模塊通過(guò)訪問(wèn)相應(yīng)的地址獲取不同的配置文件。所述配置文件選擇模塊包括配置文件切換電路6，所述配置文件存儲(chǔ)器包括Ethernet POffERLINK配置文件存儲(chǔ)器7和EtherCAT配置文件存儲(chǔ)器8，所述以太網(wǎng)協(xié)議控制器通過(guò)配置文件切換電路6選擇寫(xiě)入Ethernet POffERLINK配置文件或EtherCAT配置文件。目前實(shí)時(shí)性能達(dá)到數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)放的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)有兩種，一種是EtherCAT技術(shù)，另ー種是Ethernet P0WERLINK技術(shù)，這兩種技術(shù)的實(shí)時(shí)性能都能達(dá)到lOOus。實(shí)時(shí) 以太網(wǎng)EtherCAT技術(shù)和Ethernet POffERLINK技術(shù)實(shí)行性能都很高。但是兩種技術(shù)都沒(méi)有取得較大的廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，中國(guó)也沒(méi)有確定實(shí)時(shí)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。所以，單獨(dú)選用一種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)通訊模塊都有較大的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，將可能在未來(lái)的市場(chǎng)爭(zhēng)中處于不利地位。因此就需要兼容EtherCAT技術(shù)和Ethernet POffERLI NK技術(shù)的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊模塊，以支持兩種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)方案。本實(shí)用新型技術(shù)方案利用FPGA的半定制特性和FPGA的接ロ的靈活配置特性，將兩種技術(shù)方案的外圍配置器件設(shè)計(jì)連接到FPGA上，同類型的外圍配置選用可支持兩種應(yīng)用需要的芯片，另外設(shè)計(jì)兩片F(xiàn)PGA配置文件存儲(chǔ)器，分別存放Ethernet POffERLINK技術(shù)方案的配置文件和EtherCAT技術(shù)方案的配置文件，并設(shè)計(jì)選擇開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的選擇。當(dāng)選中Ethernet POffERLINK配置文件存儲(chǔ)器時(shí)，F(xiàn)PGA就將外圍硬件配置為Ethernet POWERLINK方案的使用方式，F(xiàn)PGA內(nèi)部運(yùn)行Ethernet POWERLINK技術(shù)協(xié)議，這個(gè)時(shí)候該模塊就是Ethernet POWERLINK技術(shù)的以太網(wǎng)通信模塊。當(dāng)選中EtherCAT配置文件存儲(chǔ)器吋，F(xiàn)PGA就將外圍硬件配置為EtherCAT方案的使用方式，F(xiàn)PGA內(nèi)部運(yùn)行EtherCAT的技術(shù)協(xié)議，這時(shí)該模塊就是EtherCAT技術(shù)的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊模塊。本實(shí)用新型兼容EtherCAT技術(shù)和Ethernet POWERLINK技術(shù)的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊模塊的實(shí)現(xiàn)方法，可以方便的接入EtherCAT技術(shù)和Ethernet POWERLINK技術(shù)的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。所述PLC模塊包括PLC控制器4和存儲(chǔ)器，所述PLC控制器4選用了ー顆Cortes-M3內(nèi)核32BIT單片機(jī)STM32F101VD，該單片機(jī)內(nèi)部配置384K字節(jié)的FLASH作為單片機(jī)程序空間，并配置48K字節(jié)的SRAM作為數(shù)據(jù)空間，并且配置有多個(gè)SPI接ロ、IIC接ロ、UART接ロ和超過(guò)48個(gè)的10接ロ，10接ロ采用光耦隔離采集信號(hào)和輸出信號(hào)。采用該單片機(jī)輔以IIC的EEROM和相應(yīng)的接ロ電路實(shí)現(xiàn)PLC的硬件接ロ。實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議控制器5采用SPI Slave協(xié)議與單片機(jī)連接。本實(shí)用新型實(shí)施例工作方式為采用CNC控制模塊通過(guò)以太網(wǎng)通訊模塊向PLC模塊發(fā)送控制命令，PLC模塊將控制命令存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，CNC控制模塊通過(guò)以太網(wǎng)通訊模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC模塊執(zhí)行控制命令。實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接ロ硬件的PLC模塊設(shè)計(jì)，采用高集成度單片機(jī)為CNC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了獨(dú)立運(yùn)行的PLC模塊，其硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件獨(dú)立設(shè)計(jì)，可以在較短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定可靠的PLC模塊。實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接ロ硬件的PLC模塊設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接ロ，使得CNC系統(tǒng)主機(jī)可以使用很少的系統(tǒng)資源，實(shí)時(shí)管控PLC實(shí)現(xiàn)PLC功能，更好的輔助CNC系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制，并實(shí)現(xiàn)了 CNC系統(tǒng)的PLC功能模塊化設(shè)計(jì)。實(shí)施例ニ一種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，包括CNC控制模塊，與所述CNC控制模塊連接的以太網(wǎng)通訊模塊以及與所述以太網(wǎng)通訊模塊連接的PLC模塊，所述CNC控制模塊通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊向所述PLC模塊發(fā)送控制命令，并通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC模塊執(zhí)行控制命令。[0036]所述以太網(wǎng)通訊模塊連接主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)，所述CNC控制模塊通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊控制所述主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)。所述以太網(wǎng)通訊模塊通過(guò)以太網(wǎng)接口相互連接在一起。本實(shí)用新型實(shí)施例二在基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的CNC系統(tǒng)中，將主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)和PLC等執(zhí)行設(shè)備都接入CNC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)、PLC等執(zhí)行設(shè)備。實(shí)施例三本實(shí)用新型提供一種數(shù)控機(jī)床控制方法CNC控制模塊通過(guò)以太網(wǎng)通訊模塊向PLC模塊發(fā)送控制命令；PLC模塊將控制命令存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；CNC控制模塊通過(guò)以太網(wǎng)通訊模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC模塊執(zhí)行控制命令。所述CNC控制模塊通過(guò)以太網(wǎng)通訊模塊向PLC模塊發(fā)送控制命令步驟前還包括以太網(wǎng)通訊模塊中的以太網(wǎng)協(xié)議控制器選擇Ethernet POffERLINK配置文件或EtherCAT配置文件。所述以太網(wǎng)通訊模塊中的以太網(wǎng)協(xié)議控制器選擇Ethernet POWERLINK配置文件或EtherCAT配置文件步驟還包括控制配置文件選擇模塊使以太網(wǎng)協(xié)議控制器選擇接通Ethernet POffERLINK配置文件存儲(chǔ)器或EtherCAT配置文件存儲(chǔ)器，將所述Etherne tPOffERLINK配置文件或EtherCAT配置文件寫(xiě)入到以太網(wǎng)協(xié)議控制器內(nèi)。所述CNC控制模塊通過(guò)以太網(wǎng)通訊模塊向PLC模塊發(fā)送控制命令步驟還包括所述控制命令為所述CNC控制模塊經(jīng)過(guò)梯形圖方式編譯的PLC執(zhí)行代碼。本實(shí)用新型實(shí)施例三提出的一種數(shù)控機(jī)床控制方法，采用高集成度單片機(jī)為CNC系統(tǒng)設(shè)計(jì)獨(dú)立運(yùn)行的PLC模塊，并與實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通過(guò)硬件接口連接，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件獨(dú)立設(shè)計(jì)，可以在較短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定可靠的PLC模塊，同時(shí)使得CNC系統(tǒng)主機(jī)可以使用很少的系統(tǒng)資源，實(shí)時(shí)管控PLC實(shí)現(xiàn)PLC功能，更好的輔助CNC系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制，并實(shí)現(xiàn)了 CNC系統(tǒng)的PLC功能模塊化設(shè)計(jì)。值得一提的是，以上實(shí)施例中，不同的結(jié)構(gòu)特征(例如上述的多種連接方式)可以相互組合使用，并不限于各附圖所示。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征在于包括CNC控制模塊，與所述CNC控制模塊連接的以太網(wǎng)通訊模塊以及與所述以太網(wǎng)通訊模塊連接的PLC模塊，所述CNC控制模塊通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊向所述PLC模塊發(fā)送控制命令，并通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC模塊執(zhí)行控制命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征在于所述以太網(wǎng)通訊模塊包括以太網(wǎng)協(xié)議控制器和配置文件存儲(chǔ)器，所述配置文件存儲(chǔ)器中存放Ethernet POWERLINK配置文件和EtherCAT配置文件，所述以太網(wǎng)協(xié)議控制器選擇寫(xiě)入Ethernet POWERLINK配置文件或EtherCAT配置文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征在于所述以太網(wǎng)通訊模塊還包括配置文件選擇模塊，所述配置文件存儲(chǔ)器包括Ethernet POWERLINK配置文件存儲(chǔ)器和EtherCAT配置文件存儲(chǔ)器，所述以太網(wǎng)協(xié)議控制器通過(guò)配置文件選擇模塊選擇寫(xiě)入Ethernet POWERLINK配置文件或EtherCAT配置文件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征在于所述PLC模塊包括Cortes-M3單片機(jī)和存儲(chǔ)器，并通過(guò)SPI接口與以太網(wǎng)協(xié)議控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征在于所述以太網(wǎng)通訊模塊連接主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)，所述CNC控制模塊通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊控制所述主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，其特征在于所述以太網(wǎng)通訊模塊通過(guò)以太網(wǎng)接口相互連接在一起。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，包括CNC控制模塊，與所述CNC控制模塊連接的以太網(wǎng)通訊模塊以及與所述以太網(wǎng)通訊模塊連接的PLC模塊，所述CNC控制模塊通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊向所述PLC模塊發(fā)送控制命令，并通過(guò)所述以太網(wǎng)通訊模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC模塊執(zhí)行控制命令。本實(shí)用新型采用高集成度單片機(jī)為CNC系統(tǒng)設(shè)計(jì)獨(dú)立運(yùn)行的PLC模塊，并與實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通過(guò)硬件接口連接，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件獨(dú)立設(shè)計(jì)，可以在較短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定可靠的PLC模塊，同時(shí)使得CNC系統(tǒng)主機(jī)可以使用很少的系統(tǒng)資源，實(shí)時(shí)管控PLC實(shí)現(xiàn)PLC功能，更好的輔助CNC系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制，并實(shí)現(xiàn)了CNC系統(tǒng)的PLC功能模塊化設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)G05B19/414GK202383479SQ20112044705
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
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