基于计算机在线或离线方法控制的数控系统及运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于计算机在线或离线方式控制的数控系统及其运行的方法，系统包括与运动控制器通讯的计算机；运动控制器连接于用于驱动数控机床的驱动器及电机。在运行过程中，计算机上安装数控软件并集成产品数据管理信息；利用数控软件编制数控程序并传送到运动控制器；离线方式下，控制器根据数控程序使驱动器及电机带动数控机床运行加工零件；在线方式下，计算机对运动控制器进行直接控制。本发明专利技术控制系统可以脱离计算机单独运行，既具有数字控制系统的高稳定性又可以利用计算机数字控制系统丰富的软硬件资源，具有高可靠性、易操作、易升级的优点，从而有益于提高工作效率。

Numerical control system based on computer on-line or off-line method and operation method thereof

The invention discloses a method for CNC system control computer online or offline mode and operation based on the system including communication computer and motion controller; motion controller is connected to the driver for driving the CNC machine and motor. In the operation process, the CNC software installed on the computer and integrated product data management information; the use of CNC CNC program and transmitted to the motion controller; off-line mode, the controller according to the NC program to drive and motor drives the operation processing parts of CNC machine tool; online mode, computer direct control of motion controller. The control system of the present invention can separate from the computer operation, not only has high stability digital control system and digital control by computer software and hardware resource rich system, high reliability, easy operation and easy to upgrade the advantages, so as to improve work efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工业生产过程中数控机床的控制系统，更具体地说，涉及该系统中数控机床与控制终端的连接结构，本专利技术还涉及了该系统中计算机与运动控制器控制数控机床的运行方法。
技术介绍
工业生产过程控制系统按控制技术分类可分为两大类一种是NC(数字控制)技术；另一种是CNC(计算机数字控制)技术，也称基于计算机的嵌入式运动控制技术。工业生产过程控制常用的控制系统就是NC系统和CNC系统。早期的数字控制(NC)技术将运动控制核心程序固化于单片机内，专用于特定的数控机床上。该控制方式实时性和稳定性好，但开放性差，系统难以进行功能升级，不能适应当今制造业市场变化与竞争，也逐渐不能满足现代制造业向信息化、敏捷制造模式发展的需要。计算机数字控制(CNC)技术的核心是嵌入式运动控制技术，载体就是各种基于计算机的运动控制轴卡，通过ISA或PCI总线与计算机进行数据交换。该控制方式开放性强，便于进行系统功能升级，标准的计算机界面提高了可操作性，降低了操作员的技术要求。可同时这种基于计算机的嵌入式运动控制技术继承了计算机的各种优缺点，因而先天性地患有容易死机的毛病，这对于需要高可靠性高稳定性的工业控制是绝对不允许的。基于计算机的嵌入式CNC系统是现时主流应用的自动化数字控制方式。综上所诉现在还没有一种工业生产控制技术方法不但具有NC系统的高稳定性，而且能充分利用计算机丰富的软硬件资源，提高系统可操作性和易升级性，同时不会因为计算机死机影响控制可靠性。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供了一种既有高稳定性又便于操作易于升级的运动控制系统以及提供了该系统的运行方法。具体地说，当计算机将控制程序通过通讯连接传送到运动控制器之后，运动控制器可以独立驱动控制数控机床的操作，同时运动控制器还可以将控制状态反馈到计算机中，计算机在实时进行参数调整，从而本专利技术的控制系统解决了目前工业生产控制技术中无法兼顾NC系统的高稳定性及CNC系统软硬件资源丰富、易操作、易升级的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于计算机在线或离线方式控制数控系统的方法，包括如下步骤1、将计算机通过RS232串行口、USB串行口、局域网网线或无线通讯方式连接于运动控制器；将运动控制器连接于用于驱动数控机床的驱动器及电机。2、计算机上安装数控软件并集成产品数据管理信息，这些信息包括原材料、机床、产品、生产任务、刀具、操作者的信息。3、在计算机上，利用数控软件基于产品数据管理信息编制数控程序；数控程序的编制包括数控编程和宏图形库集成两种方式；数控编程方式是通过国际标准的机床编程语言G代码、M代码、T代码或D代码进行程序编写并在图形界面中表示出零件图形，或者通过绘制零件图形转化成程序代码；宏图形库集成方式，是通过调用用户自定义的宏图形库数控程序模板，进行相应的参数设置而形成数控程序，并表示成零件图形。4、将数控程序传送到运动控制器。5、计算机离线方式下，运动控制器根据数控程序向电机驱动器发送和反馈脉冲数字信号或电压模拟信号，使驱动器及电机带动数控机床运行加工零件。6、计算机在线方式下，计算机对运动控制器进行直接控制，包括控制流程选择、参数设置和在线控制指令、加工现场图形仿真、故障报警和排除以及故障日志；控制工艺流程选择包括选择偏置、选择自动加工或者选择手动加工；参数设置和在线控制指令包括计算机的数控软件通过动态链接库实现与运动控制器通讯实现控制器全局控制参数修调以及在线指令控制；加工现场图形仿真包括运动控制器反馈加工中的各个状态，并在所述数控软件中图形化体现当前位置、速度、I/O、运动程序、运动流程、运动轴或故障的信息，为进一步控制提供参考；故障报警和排除以及故障日志，包括对控制过程中出现的故障及时以图形化或声音的形式报警，提供相应错误号协助工作人员排除故障，并记录故障日志。上述基于计算机在线或离线方式控制数控系统的方法，其进一步特点在于，在加工过程中，运动控制器根据制定的数控程序完成伺服环和计算功能、输入输出功能、变量和内存管理功能或PLC功能。上述基于计算机在线或离线方式控制数控系统的方法，其进一步改进在于，将计算机连接于企业信息网中，用于获取企业信息网中的产品数据管理信息。根据上述基于计算机在线或离线方式控制数控系统的方法，本专利技术还提供了一种基于计算机在线或离线方式控制的数控系统，包括数控机床、连接并驱动数控机床的驱动器及电机，还包括设有数控软件的计算机；计算机通过连接单元与运动控制器相连，连接单元采用RS232串行口、USB串行口、局域网网线或无线通讯的方式连接，并且计算机利用数控软件向运动控制器传送数控程序以及运动控制器向计算机反馈控制状态；运动控制器连接驱动器及电机并向驱动器及电机传送控制指令；运动控制器包括DSP芯片。上述基于计算机在线或离线方式控制的数控系统，进一步改进在于，计算机连接于企业信息网中，数控软件包括图形化的交互界面以及用于产品数据管理的数据库。通过上述技术方案，本专利技术的运动控制系统，基于计算机在线和离线方式的两种运动控制技术，具有NC与CNC两套独立系统，中间通过标准的通讯接口特别利用RS232或USB串行口进行通讯连接。控制数据(数控程序)由计算机系统通过串行口下载到NC系统之后，可由NC系统独立(脱机)完成工业生产过程控制；也可将NC控制状态通过串行口连接反馈给计算机系统，以交互对话的方式进行在线图形化控制。因此，本专利技术的系统可实时选择两种控制方式NC系统离线(脱机)运行和计算机在线图形化控制。计算机在线运行状态下，可进行数控程序的编制与NC载入、零件图形的绘制与排列、NC参数设置、NC手动与自动控制、机床系统选配与升级、PDM产品数据管理、故障报警与恢复等功能。在NC系统离线运行状态下，可根据选配的机床系统与载入的NC代码进行手动与自动控制。同时可以释放PC系统资源进行绘图、排料、生产管理等其他功能，以准备下一次的生产任务，提升生产效率。其中，本系统采用了开放的多轴运动控制器，基于DSP 40MHZ以上处理器，支持模拟量速度控制方式和数字量位置控制方式，支持开环控制和闭环控制，支持最多32个轴，具有极强的开放性特点。多轴运动控制器的开放特点具体表现为(1)变量开放--包括初始化和设置变量、全局用户变量、通用的用户变量、存储定义变量。其中，初始化和设置变量，用于对运动控制器功能特性进行全局的初始化设置；全局用户变量，在内存中有固定的位置，为48位浮点变量，没有预先定义用途，在程序中可任意使用位置、距离、速度、时间、模式、角度、中间计算等等；通用的用户变量，与使用它的坐标系有关；存储定义变量，为使用户存取内存和I/O空间更容易，用户可根据自己的需求来定义M变量指向特定寄存器，并即时解释。(2)开放的坐标系及轴定义--用户可根据运动控制的需要来定义坐标系、轴与电机的对应关系，达到各个电机的协调复合运动，并可设定虚拟轴、笛卡尔轴来完成轴特殊运动功能。(3)开放的用户程序编辑--用户根据运动控制需要读写运动程序和PLC程序。运动程序是指按照程序运动顺序执行运动程序，一次执行程序的一条指令，进行该运动命令的所有计算，从而为执行该运动做好准备。PLC程序是指在处理器时间允许的情况下尽可能快的连续扫描运动程序的操作，以完成一些对于运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于计算机在线或离线方法控制数控系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：（Ｓ１）将计算机（２）通过ＲＳ２３２串行口、ＵＳＢ串行口、局域网网线或无线通讯方式连接于运动控制器（３）；将所述运动控制器（３）连接于用于驱动数控机床（５）的驱动器及电机（４）；（Ｓ２）所述计算机（２）上安装数控软件并集成产品数据管理信息，所述信息包括原材料、机床、产品、生产任务、刀具、操作者的信息；（Ｓ３）在计算机（２）上，利用所述数控软件基于产品数据管理信息编制数控程序；所述数控程序的编制包括数控编程和宏图形库集成两种方式；所述数控编程方式是通过国际标准的机床编程语言Ｇ代码、Ｍ代码、Ｔ代码或Ｄ代码进行程序编写并在图形界面中表示出零件图形，或者通过绘制零件图形转化成程序代码；所述宏图形库集成方式，是通过调用用户自定义的宏图形库数控程序模板，进行相应的参数设置而形成数控程序，并表示成零件图形；（Ｓ４）将所述数控程序传送到运动控制器（３）；（Ｓ５）所述计算机（２）离线方式下，所述运动控制器（３）根据所述数控程序向电机驱动器发送和反馈脉冲数字信号或电压模拟信号，使所述驱动器及电机（４）带动所述数控机床（５）运行加工零件；（Ｓ６）所述计算机（２）在线方式下，所述计算机（２）对所述运动控制器（３）进行直接控制，包括控制流程选择、参数设置和在线控制指令、加工现场图形仿真、故障报警和排除以及故障日志；所述控制流程选择，包括选择偏置、选择自动加工或者选择手动加工；所述参数设置和在线控制指令，包括所述计算机（２）的数控软件通过动态链接库实现与所述运动控制器（３）通讯实现控制器全局控制参数修调以及在线指令控制；所述加工现场图形仿真，包括所述运动控制器（３）反馈加工中的各个状态，并在所述数控软件中图形化体现当前位置、速度、Ｉ／Ｏ、运动程序、运动流程、运动轴或故障的信息，为进一步控制提供参考；所述故障报警和排除以及故障日志，包括对控制过程中出现的故障及时以图形化或声音的形式报警，提供相应错误信号协助工作人员排除故障，并记录故障日志。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪海峰，
申请(专利权)人：大连创亿科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]