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一种基于无线通讯的分体式数控系统技术方案

技术编号:17969704 阅读:62 留言:0更新日期:2018-05-16 10:52
本发明专利技术提供一种基于无线通讯的分体式数控系统,属于数控技术领域,包括采用可移动终端的数控系统控制端和采用数控网络执行单元的网络数控执行端,两者通过无线通讯接口相互通讯;数控系统控制端包括主要由界面显示模块和代码编译模块构成的非实时处理单元,以及分别与该非实时处理单元连接的串行接口、显示屏、IO设备,用于人机交互的非实时处理;网络数控执行端包括由实时插补模块、运动控制模块和可编程逻辑控制器PLC模块构成的实时处理单元,以及分别与该实时处理单元连接的伺服接口、主轴接口、手轮接口、机床电器IO接口,用于该分体式数控系统的实时处理。本发明专利技术便于实现数控系统的远程控制、网络化集群控制和模块化开发。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线通讯的分体式数控系统
本专利技术属于数控
,更具体地说,涉及一种基于无线通讯的分体式数控系统。
技术介绍
现有数控系统(CNC)的结构可总结为图1所示,数控系统作为独立的系统,包括主要由界面显示模块和代码编译模块构成的非实时处理单元以及由实时插补模块、运动控制模块和PLC模块构成的实时处理单元;数控系统通过其专用的接口与相应的人机交互外围设备或机床电器设备连接;其中,数控系统的非实时处理单元通过人机交互侧接口(包括显示接口、键盘接口以及USB接口)与人机交互外围部分(包括显示器、编辑和操作键盘以及U盘等串行设备)相连;数控系统本体的实时处理单元通过机床电器侧接口(伺服接口、主轴接口、手轮接口以及IO接口)与机床电器设备(包括机床伺服电机、机床主轴、电子手轮以及机床IO等)相连;实时单元与非实时单元相连,实现变量共享与信息互通。目前数控系统外部的机床电器部分和数控系统之间采用固有连接的方式,无法实现灵活移动的功能。由于数控系统通常安装在机床外部,机床操作人员要同时完成对机床内部的加工零件的调整和安装在机床外部的数控系统设置的调整,机床操作人员要往返于加工零件和数控系统之间,及其不便利。尽管已经出现如中国专利CN201520527306.2(申请号)公开的无线手轮控制模块等远程控制模块、中国专利CN201621311698.X公开的数控机床无线控制系统等,这类专利所保护的仅仅是一种控制机床轴的运动的无线控制终端,没有对数控系统的结构做改进,因此基于此类方案无法完成数控系统的参数调整等功能,但此类专利的出现证实了远程无线控制机床的需求。又如中国专利CN200710053658.9,公开了一种分布式开放体系结构的数控系统,此专利在体系结构上将数控系统分为上位机和下位机,便于实现人机交互外围部分与机床电器的软硬件分离,但其本质仍属于基于固定式PC的数控系统,且上位机需要有众多的外围设备,无法实现可移动的特性。此外,由于工业4.0时代的到来,基于IEEE802.3(Ethernet)的工业以太网逐渐进入应用阶段,工业以太网通常使用标准的现场总线协议,该协议主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题,如标准的Modbus协议等。工业以太网可广泛应用于工厂的生产计划管理系统、生产调度指挥系统、办公自动化系统、财务管理系统、物资管理系统和设备管理系统中。目前的通用移动设备如:平板电脑、手机、笔记本等,此类设备具有可移动的特性。其自身也带有如显示屏、键盘或触摸屏、USB接口、以太网或无线接口等。同时体积小巧轻便,这些特征方便实现作为无线远程控制终端,如中国专利CN201520734000.4所公开的一种基于平板电脑Windows系统无线远程控制系统等。但通用移动终端中所运行的系统属于非实时系统,而数控系统的控制需要高可靠的实时系统才能完成,所以无法直接将通用移动设备用于数控领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术的不足之处,提供一种基于无线通讯的分体式数控系统,本专利技术可实现数控系统的无线控制、远程控制和集群控制等功能,方便机床操作人员的使用和操作。本专利技术采用以下技术方案:一种基于无线通讯的分体式数控系统,其特征在于,包括:数控系统控制端,采用可移动终端,包括主要由界面显示模块和代码编译模块构成的非实时处理单元,以及分别与该非实时处理单元连接的显示屏、IO设备、无线通讯接口、和串行接口;网络数控执行端,采用数控网络执行单元,包括由实时插补模块、运动控制模块和可编程逻辑控制器PLC模块构成的实时处理单元,以及分别与该实时处理单元连接的无线通讯接口、伺服接口、主轴接口、手轮接口、机床电器IO接口;所述数控系统控制端与网络数控执行端,通过各自的无线通讯接口相互通讯;所述数控系统控制端的显示屏、IO设备、无线通讯接口和串行接口用于人机交互的非实时处理;所述数控网络执行单元的的伺服接口、主轴接口、手轮接口、机床电器IO接口分别与数控机床的电器设备相连,用于该分体式数控系统的实时处理。本专利技术的特点:本专利技术将数控系统的非实时处理和实时处理部分拆分,将非实时处理部分采用笔记本、平板电脑、手机等可移动终端代替,作为数控系统控制端;实时处理部分采用网络数控执行端实现,本专利技术具有以下几个特点:1、实现数控系统编辑操作部分和加工执行部分的软件、硬件分离,其中编辑操作部分运行在非实时的数控系统控制端,加工执行部分运行在实时的网络数控执行端。2、裁剪了传统数控系统的人机交互接口部分,改为分体式结构,人机交互部分和非实时处理部分采用可移动的数控系统控制端代替。3、拆分了数控系统内部的软件模块。通用移动终端中所运行的系统属于非实时系统,本专利技术将非实时部分的软件移植至通用的移动终端,结合移动设备的特点,发挥其可移动的便利性。将实时控制部分独立封装成网络数控执行端。本专利技术的有益效果:1、基于该种体系结构,使数控系统的控制端可移动,提高机床操作的便利性。2、基于该种体系结构,可实现数控系统的无线控制、远程控制和集群控制等功能;3、基于该种体系结构,简化了数控系统的专用的硬件结构,降低了控制器的制造成本,数控系统控制端与网络数控执行端分离,提高了底层实时控制执行连续工作的稳定性。4、简化系统的复杂程度,方便数控系统的模块化开发,极大化数控系统的开放性。附图说明图1为传统数控系统的结构及其与外部设备连接的拓扑关系图。图2为本专利技术数控系统的整体结构示意图。图3为本专利技术数控系统中网络数控执行端的结构示意图。具体实施方式本专利技术设计出的一种基于无线通讯的分体式数控系统结合附图及实施例进一步说明如下:本专利技术提出的基于无线通讯的分体式数控系统的整体结构如图2所示,包括:数控系统控制端,采用可移动终端,包括主要由界面显示模块和代码编译模块构成的非实时处理单元,以及分别与该非实时处理单元连接的显示屏、IO设备(如键盘或触摸屏)、无线通讯接口和串行接口(如USB接口)等;网络数控执行端,采用数控网络执行单元(NumericalNetworkControl,NNC),包括由实时插补模块、运动控制模块和PLC(可编程逻辑控制器)模块构成的实时处理单元,以及分别与该实时处理单元连接的无线通讯接口、伺服接口、主轴接口、手轮接口、机床电器IO接口;其中,数控系统控制端与网络数控执行端,通过各自的无线通讯接口相互通讯;数控系统控制端的显示屏、IO设备、无线通讯接口和串行接口等用于数控系统的非实时处理;所述数控网络执行单元的的伺服接口、主轴接口、手轮接口、机床电器IO(输入输出)接口分别与数控机床的电器设备相连,用于本分体式数控系统的实时处理。本实施例各组成器件的实现方式及功能分别说明如下:1)数控系统控制端采用通用的移动设备作为载体,如平板电脑、手机、笔记本,其内的实时处理单元设有以下模块:界面显示模块:用于数控加工程序的存储管理、编辑修改、所有加工过程中的状态显示、系统报警的显示和记录、系统参数的显示、编辑和存储、PLC梯形图文件的编辑存储等。该模块与IO设备相连,完成对操作人员输入信息的获取;与显示屏相连,完成显示功能;与串行接口等相连,完成数据的交互功能;与代码编译模块相本文档来自技高网
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一种基于无线通讯的分体式数控系统

【技术保护点】
一种基于无线通讯的分体式数控系统,其特征在于,包括:数控系统控制端,采用可移动终端,包括主要由界面显示模块和代码编译模块构成的非实时处理单元,以及分别与该非实时处理单元连接的显示屏、IO设备、无线通讯接口、和串行接口;网络数控执行端,采用数控网络执行单元,包括由实时插补模块、运动控制模块和可编程逻辑控制器PLC模块构成的实时处理单元,以及分别与该实时处理单元连接的无线通讯接口、伺服接口、主轴接口、手轮接口、机床电器IO接口;所述数控系统控制端与网络数控执行端,通过各自的无线通讯接口相互通讯;所述数控系统控制端的显示屏、IO设备、无线通讯接口和串行接口用于人机交互的非实时处理;所述数控网络执行单元的的伺服接口、主轴接口、手轮接口、机床电器IO接口分别与数控机床的电器设备相连,用于该分体式数控系统的实时处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线通讯的分体式数控系统,其特征在于,包括:数控系统控制端,采用可移动终端,包括主要由界面显示模块和代码编译模块构成的非实时处理单元,以及分别与该非实时处理单元连接的显示屏、IO设备、无线通讯接口、和串行接口;网络数控执行端,采用数控网络执行单元,包括由实时插补模块、运动控制模块和可编程逻辑控制器PLC模块构成的实时处理单元,以及分别与该实时处理单元连接的无线通讯接口、伺服接口、主轴接口、手轮接口、机床电器IO接口;所述数控系统控制端与网络数控执行端,通过各自的无线通讯接口相互通讯;所述数控系统控制端的显示屏、IO设备、无线通讯接口和串行接口用于人机交互的非实时处理;所述数控网络执行单元的的伺服接口、主轴接口、手轮接口、机床电器IO接口分别与数控机床的电器设备相连,用于该分体式数控系统的实时处理。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员:李炳燃张辉叶佩青
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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