本实用新型涉及数控冲床控制系统,特别涉及一种五轴伺服数控冲床的数控系统。一种五轴伺服数控冲床的数控系统,由主板,信号采集模块,键盘输入模块和显示器构成,所述主板由工控核心板ECUcore-E660和底板构成,所述工控核心板ECUcore-E660硬件采用Intel?X86结构芯片E660T作为主处理器,所述底板与工控核心板ECUcore-E660通过320针信号引脚连接,所述底板的通讯接口与冲床电气设备相连。本实用新型提供了一种集成度高,编程简单,成本低,易于控制,应用方便,速度快,精度高的五轴伺服数控冲床的数控系统。
1.一种五轴伺服数控冲床的数控系统,其特征在于,由主板,信号采集模块,键盘输入模块和显示器构成,所述主板由工控核心板ECUcore-E660和底板构成,所述工控核心板ECUcore-E660的硬件采用IntelX86结构芯片E660T作为主处理器,所述底板与工控核心板ECUcore-E660通过320针信号引脚连接,所述底板的通讯接口与冲床电气设备相连。
2.根据权利要求1所述的一种五轴伺服数控冲床的数控系统,其特征在于,所述通讯接口包括两个RS232、一个RS422、一个LVDS、两个USB口、一个CAN总线、一个Ethernet、一个EtherCAT和一个PCI-Express总线,所述EtherCAT连接伺服驱动器,相邻伺服驱动器通过EtherCAT相连,所述伺服驱动器连接伺服电机。
3.根据权利要求1所述的一种五轴伺服数控冲床的数控系统,其特征在于,所述信号采集模块主要由一块EP4CGX50CF23C7N型号FPGA芯片和2片RAM芯片组成,可支持编码器脉冲输入,同时支持数字量和模拟量的输入及输出,所述信号采集模块通过PCI-Express总线与主板连接。
4.根据权利要求1所述的一种五轴伺服数控冲床的数控系统,其特征在于,所述键盘输入模块用一块SK5102型号可编程控制芯片通过USB接口与主板连接,支持8*8键盘字符输入。技术领域
本实用新型涉及数控冲床控制系统,特别涉及一种五轴伺服数控冲床的数控系统。
背景技术
传统的五轴伺服数控冲床控制方式多采用工控机连接数控系统(或PLC),存在以下不足:(1)结构复杂,成本高,不易控制。(2)控制伺服电机采用模拟量或脉冲信号,抗干扰能力差,分辨率低,通讯速率低。(3)半闭环控制不能消除机械本身带来的误差,不能保证高精度要求。工控机是一种采用总线结构,对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征,如具有计算机CPU,硬盘、内存、外设及接口,并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控机与数控系统连接方式通常采用PCI总线,PCI-Express(PCIe)是最新的总线和接口标准,这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP,最终实现总线标准的统一。PCI-Express(PCIe)的主要优势就是数据传输速率高,目前最高可达到10GB/s,而且还有相当大的发展潜力。EtherCAT是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新标准,降低了现场总线的使用成本,采用EtherCAT控制伺服电机的方式增强抗干扰能力、提高了传输速率,EtherCAT还具有高精度设备同步,可选线缆冗余等特点。在中国专利号201420676152.9中介绍了重型木材加工中心的现场总线实时以太网络控制系统结构,采用了工控机连接数控系统结构的控制方式,对I/O信号采集模块通过EtherCAT总线通信,伺服电机通信采用Mechatrolink-II/III现场总线,对机床机械位置没有进行检测,属于半闭环。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本实用新型提供了一种集成度高,编程简单,成本低,易于控制,应用方便,速度快,精度高的五轴伺服数控冲床的数控系统。本实用新型所采用的技术方案如下:一种五轴伺服数控冲床的数控系统,由主板,信号采集模块,键盘输入模块和显示器构成,所述主板由工控核心板ECUcore-E660和底板构成,工控核心板ECUcore-E660由硬件和软件构成,所述工控核心板ECUcore-E660硬件采用IntelX86结构芯片E660T作为主处理器,所述工控核心板ECUcore-E660的软件主要由OpenPCS运行系统PLC内核、CNC内核、SpiderContronl人机界面系统、EtherCAT主站协议栈构成,所述底板与工控核心板ECUcore-E660通过320针信号引脚连接,所述底板的通讯接口与冲床电气设备相连。所述通讯接口包括两个RS232、一个RS422、一个LVDS、两个USB口、一个CAN总线、一个Ethernet、一个EtherCAT和一个PCI-Express(PCIe)总线,所述EtherCAT连接伺服驱动器,相邻伺服驱动器通过EtherCAT相连,所述伺服驱动器连接伺服电机。所述信号采集模块主要由一块EP4CGX50CF23C7N型号FPGA芯片和2片RAM芯片组成,可支持编码器脉冲输入,同时支持数字量和模拟量的输入及输出,所述信号采集模块通过PCI-Express(PCIe)总线与主板连接。所述键盘输入模块用一块SK5102型号可编程控制芯片通过USB接口与主板连接,支持8*8键盘字符输入。本实用新型带来的有益效果是:本实用新型集工控机和数控系统于一体,集成度更高,成本更低,对I/O信号采集模块采用PCIe总线通信,伺服电机通信采用EtherCAT总线,速度更快,能对机床机械位置检测,属于全闭环,精度更高。另外,本实用新型集成PLC内核、CNC内核、EtherCAT主站协议栈、机床机械位置编码器信号采集及SpiderContronl人机界面,实现了数控系统逻辑控制器,G代码执行功能,轴插补功能,实时现场总线、闭环控制和人机交互功能。同时,在五轴伺服数控冲床上应用时操作简单,稳定性强,在步距25mm时,冲压速度由原来的210次/min提高到400次/min,明显提高了生产效率。对机床机械位置检测提高了加工精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。一种五轴伺服数控冲床的数控系统,如图1所示,由主板1,信号采集模块5,键盘输入模块21和显示器22构成,所述主板1由工控核心板(ECUcore-E660)2和底板3构成,工控核心板(ECUcore-E660)2硬件采用IntelX86结构芯片E660T作为主处理器,所述底板3与工控核心板(ECUcore-E660)2通过320针信号引脚连接,所述底板3的通讯接口与冲床电气设备相连,所述通讯接口包括两个RS232、一个RS422、一个LVDS、一个CAN总线、两个USB口9、一个Ethernet、一个EtherCAT12总线和一个PCI-Express(PCIe)4总线。信号采集模块5主要由一块EP4CGX50CF23C7N型号的FPGA芯片和两片RAM芯片组成,可支持编码器8脉冲输入,同时支持数字量和模拟量的输入及输出,信号采集模块5通过PCI-Express(PCIe)4总线与主板1通讯。工作时,用U盘把机床加工程序(包括G代码和M代码)通过底板3的USB口9传入工控核心板2。冲床I/0信号7和各轴机械位置检测编码器8接线到信号采集模块5,信号采集模块5把采集的信号通过底板3的PCIe4总线传入工控核心板2处理,工控核心板2综合传入的数据进行分析,根据条件处理冲床加工程序,处理的数据通过底板3的EtherCAT12总线发送至伺服电机驱动器19,伺服电机驱动器19、17、15、13和10之间都是通过EtherCAT12总线通讯。伺服驱动器19驱动伺服电机20控制冲床X轴运行,伺服驱动器17驱动伺服电机18控制冲床Y轴运行,伺服驱动器15驱动伺服电机16控制冲床T轴运行,伺服驱动器13驱动伺服电机14控制冲床C轴运行,伺服驱动器10驱动伺服电机11控制冲床A轴运行。X轴、Y轴带动丝杠做直线运动,T轴、C轴带动减速机做旋转运动,A轴带动丝杠控制打击头上下运动。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。