一种无溶剂复合虚拟仿真实验系统技术方案

本发明专利技术公开一种无溶剂复合虚拟仿真实验系统及其控制方法，具有中央控制卡、电源模块、伺服虚拟单元、无溶剂复合机电气虚拟单元及外围硬件电路，由电源模块提供工作电源，伺服虚拟单元与无溶剂复合机的数控系统轴控制器之间及无溶剂复合机电气虚拟单元与无溶剂复合机I/O控制器之间进行控制或数据转换，伺服虚拟单元及无溶剂复合机电气虚拟单元分别与中央控制卡相连，该中央控制卡中存有复合机虚拟仿真实验系统；本发明专利技术解决了无溶剂复合机生产厂家大规模生产的测试问题，有良好的扩充性和可替换件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测试数控系统功能、性能和精度的无溶剂符合虚拟仿真实验系统。
技术介绍
近年来，随着国家经济的不断发展，对制造自动化要求越来越高，无溶剂复合机开始普及，相应的对各类数控系统的需求量也越来越大，数控系统开始大规模投入生产，原有的数控系统生产过程中，对数控系统采用的连接伺服电机或者直接连接无溶剂复合机的在线测试手段变得不可行，这种测试方法需要的伺服电机数量、复合机数量、成本和时间对数控生产厂家来说是很难实现或难以承受的。数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械量流向有关的开关量，无溶剂复合机的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。数控系统是实现数控技术的计算机装置，它与伺服电机的无溶剂复合机电气系统形成控制上的闭环，从而达到控制复合机精确加工产品的目的，对无溶剂复合机的性能评价包括它对位置、角度和速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量控制的精度、速度、通过数量以及容错和安全保护等方面的控制能力综合评价。数控系统本身也是一台计算机，对于其计算机特性的测试与检验可以采用现在成熟的大规模计算机测试方法，但是数控系统对各种机械量和与机械量流向有关的开关量的控制能力的检测用一般的计算机的检测方法是不能实现的。在小规模的无溶剂复合机生产过程中，一般采用每台数控系统连接伺服电机，控制其转矩、转速或者将数控系统安装到无溶剂复合机上进行实际加工来检测数控系统的可靠性以及是否满足数控系统出厂标准，但是当需要大规模生产数控系统时，上面提到的检测方法变得不可行，数控系统生产厂家不能够在为数控系统提供伺服电机或者无溶剂复合机数量和测试时间上达到一个平衡点，并且不同型号的数控系统能够控制的电机数量不同，一种复合机只能测试一种数控系统，显然难以满足数控系统生产厂家的需求。
技术实现思路
为解决上述不足，本专利技术的目的在于提供一种可实现对无溶剂复合机伺服系统中多个伺服电机的运行状态、内部逻辑位置定位、伺服电机位置反馈信号输出的虚拟，同时能够进行与机械量流向有关的开关量的虚拟的，进而虚拟这个无溶剂复合机特性的无溶剂复合虚拟仿真实验系统。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是本专利技术系统具有中央控制卡、电源模块、伺服虚拟单元、无溶剂复合机电气虚拟单元及外围硬件电路，由电源模块提供工作电源，伺服虚拟单元与无溶剂复合机的数控系统轴控制器之间及无溶剂复合机电气虚拟单元与无溶剂复合机I/O控制器之间进行控制或数据转换，伺服虚拟单元及无溶剂复合机电气虚拟单元分别与中央控制卡相连，该中央控制卡中存有复合机虚拟仿真实验系统。所述伺服虚拟单元 内部具有FPGA，其包括总线接口模块、A/D采集控制状态机、存储模块、A/D采集时序控制模块、A/D采集通道控制模块、编码器反馈信号产生模块及逻辑轴位置测量模块，其中A/D采集时序控制模块在A/D采集控制状态机的控制下通过外围硬件电路中A/D转换器与数控系统的伺服电机控制信号相连，并将该伺服电机控制信号采样后送至存储模块，A/D采集通道控制模块在A/D采集控制状态机的控制下通过外围硬件电路中的多路控制开关将多个外部模拟信号源分时输入给A/D转换器，转换后数据保存在上述存储模块中；编码器反馈信号产生模块在中央控制卡的控制下产生编码器反馈信号经外围硬件电路中的差分信号产生器送至数控系统，同时还送至逻辑轴位置测量模块，该逻辑轴位置测量模块经控制信号线及数据线与中央控制卡相连。所述编码器反馈信号产生模块内部设置有任意频率发生模块、数据存储接口模块、回零控制单元、轴逻辑位置测量模块、方波处理模块及信号处理模块，其中任意频率发生模块接收中央控制卡发送的配置数据，其产生所需频率通过方波处理模块及信号发生模块送至数控系统，信号发生模块还接收数据存储接口模块的配置数据；回零控制单元接收信号发生模块产生的回零控制信号，并将回零控制信号送至轴逻辑位置测量模块，数据存储接口模块及轴逻辑位置测量模块与中央控制卡相连。所述各单元或模块为插卡式，通过总线底板实现互联。本专利技术具有以下有益效果及优点1.解决了无溶剂复合机生产厂家大规模生产的测试问题。本专利技术系统采用嵌入式Linux系统，形成板级支持包，构建嵌入式操作系统，对各种伺服电机模型抽取共同特征进行数学建模，通过复合机虚拟仿真实验系统对上面的各个单元模块进行统一融合的控制，适应每台无溶剂复合虚拟仿真实验系统，可以同时精确的检测多台数控系统，为大规模数控生产提供了一个良好的测试手段，节约了无溶剂复合机生产厂家的生产成本及测试空间，很好地解决了大规模生产的测试问题；2.体积小，连接方便，各项复合机参数可调节，测试容量大。由于本专利技术的单元采用先进的插卡式设计，所有单元都插在总线底板上，有良好的扩充性和可替换性；3.操作简单、使用灵活。本专利技术具有专用的图形用户接口，为用户提供一个简单、 灵活的无溶剂复合虚拟仿真实验系统；4.可用于教学。本专利技术不仅可以用于工业生产，还可以用于教学，通过配置仿真系统，虚拟复合机故障，帮助学生直观的了解复合机系统的行为，可能出现的故障，复合机伺服装置速度特性以及PLC控制时序，提高学生处理故障的能力，提高教学质量并节省了教学投入。附图说明图1为本专利技术系统软件、硬件配置图；图2为本专利技术系统结构框图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术系统基于工业PC技术、采用嵌入式Linux系统、编写驱动程序，形成一个板级支持包，构建一个嵌入式操作系统，设计伺服电机虚拟专用硬件一一伺服虚拟单元SIM、无溶剂复合机电气虚拟单元一一 I/O单元、对各种伺服电机模型抽取共同特征进行数学建模、对专用硬件设计Linux驱动程序、专用的图形用户接口，最后通过复合机虚拟仿真实验系统对上面的各个模块进行统一融合的控制，为用户提供一个简单、灵活的无溶剂复合虚拟仿真实验系统。 如图2所示，本专利技术系统包括中央控制卡CPU、电源模块POWER、伺服虚拟单元SIM、 无溶剂复合机电气虚拟单元MIO及外围硬件电路，由电源模块POWER提供工作电源，伺服虚拟单元SIM与无溶剂复合机的数控系统CNC轴控制器ECDA之间及无溶剂复合机电气虚拟单元MIO与无溶剂复合机I/O控制器IO之间进行控制或数据转换，伺服虚拟单元SIM及无溶剂复合机电气虚拟单元MIO分别与中央控制卡CPU相连，该中央控制卡CPU中存有无溶剂复合虚拟仿真实验系统控制程序。本实施例中可同时虚拟16个伺服电机轴和64输入/96 输出的无溶剂复合机行为，如果PC能力提高，可插入更多的专用硬件来增加本系统的虚拟能力。所述伺服虚拟单元SIM是本专利技术系统的关键部件，它主要由FPGA(现场可编程门阵列)及外围电路构成，为伺服电机数学模型捕获模拟式或者数字式伺服控制信号，转化为伺服电机数学模型输入参数进行计算，并且根据伺服电机数学模型计算得到的转数向外输出标准增量式编码器反馈信号+A、+B、+Ζ、-A、-B、-Z ；同时内部实现了 A、B脉冲计数器对增量式编码器反馈信号技术，在对虚拟伺服电机进行回零动作以后，软件通过对该计数器的值计算得到当前电机轴的实际位置。本实施例中每块伺服虚拟单元SIM可以提供四个伺服电机虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无溶剂复合虚拟仿真实验系统，其特征在于：具有中央控制卡、电源模块、伺服虚拟单元、无溶剂复合机电气虚拟单元及外围硬件电路，由电源模块提供工作电源，伺服虚拟单元与无溶剂复合机的数控系统轴控制器之间及无溶剂复合机电气虚拟单元与无溶剂复合机Ｉ／Ｏ控制器之间进行控制或数据转换，伺服虚拟单元及无溶剂复合机电气虚拟单元分别与中央控制卡相连。

【技术特征摘要】
1.一种无溶剂复合虚拟仿真实验系统，其特征在于具有中央控制卡、电源模块、伺服虚拟单元、无溶剂复合机电气虚拟单元及外围硬件电路，由电源模块提供工作电源，伺服虚拟单元与无溶剂复合机的数控系统轴控制器之间及无溶剂复合机电气虚拟单元与无溶剂复合机I/O控制器之间进行控制或数据转换，伺服虚拟单元及无溶剂复合机电气虚拟单元分别与中央控制卡相连。2.按权利要求1所述的无溶剂复合虚拟仿真实验系统，其特征在于所述伺服虚拟单元内部具有FPGA，其包括总线接口模块、A/D采集控制状态机、存储模块、A/D采集时序控制模块、A/D采集通道控制模块、编码器反馈信号产生模块及逻辑轴位置测量模块，其中A/D 采集时序控制模块在A/D采集控制状态机的控制下通过外围硬件电路中.A/D转换器与数控系统的伺服电机控制信号相连，并将该伺服电机控制信号采样后送至存储模块；A/D采集通道控制模块在A/D采集控制状态机的控制下通过外围硬件电路中的多路控制开关将多个外部模拟信号源分时输入给...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳艳，
申请(专利权)人：陈艳艳，
类型：发明
国别省市：44