带故障检测的一体式数控磨床控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种带故障检测的一体式数控磨床控制系统。本发明专利技术包括控制模块、人机交互模块、故障检测模块和通信模块。控制模块用于控制磨床动作；通信模块用于实现与上位机的通信；人机交互模块用于显示系统信息和接收用户的控制信息，实现系统的在线组态功能；故障检测模块对重要输出端口采样，并对采样结果进行分析，根据分析结果产生相应的后继动作。本发明专利技术具有故障检测功能，使得本系统具有非常高的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种带故障检测的一体式数控磨床控制系统。本专利技术包括控制模块、人机交互模块、故障检测模块和通信模块。控制模块用于控制磨床动作；通信模块用于实现与上位机的通信；人机交互模块用于显示系统信息和接收用户的控制信息，实现系统的在线组态功能；故障检测模块对重要输出端口采样，并对采样结果进行分析，根据分析结果产生相应的后继动作。本专利技术具有故障检测功能，使得本系统具有非常高的可靠性。【专利说明】带故障检测的一体式数控磨床控制系统
本专利技术涉及数控磨床控制系统，具体来说是一种带故障检测功能并集成人机界面的磨床控制系统。
技术介绍
磨削加工属精加工工序，主要用于淬硬材料或难加工材料的高精度机械加工。磨床的加工精度一方面受到支承导轨、砂轮以及砂轮转轴的机械特性的影响，另一方面受到磨床的数控进给系统的控制特性的影响。进给系统主要完成砂轮相对于工件位置的自动控制和机床进给速度控制，进给系统决定了数控机床可以达到的最大进给加速度、最大进给速度、定位精度、最小分辨率等，己成为影响数控机床各项性能的主要因素。要想获得高性能的进给控制，则需要高精度的控制器。同时磨床是一种高速高精度的设备，当系统开启后，磨床的砂轮部件高速旋转，若在此时有某些重要输出控制信号出现异常，则会带来灾难性后果。目前数控磨床控制系统主要有两种类型，一种是以通用PLC作为核心构建控制系统，以此种方式搭建的控制系统稳定性较好、开发方便，但是控制精度不高，价格昂贵?’另一种方法是是采用嵌入式专用控制器作为系统核心，此种方式搭建的系统可扩展性好、控制精度高、成本低廉。但上述两种控制系统都不具备故障检测功能，无法迅速检测到输出控制端口的异常，同时上述两种类型的控制系统的人机交互模块都是独立于控制器的，这会造成额外的开销，增加了控制系统的成本。专利技术目的` 针对目前数控磨床控制精度低，速度慢，制造成本高，缺少故障检测等一系列缺点，提出了带故障检测的一体式数控磨床控制系统。本专利技术充分利用当前嵌入式领域的先进技术，以两片CPU作为控制系统核心，来解决当前数控磨床设备在研发过程中遇到的一系列问题。本专利技术将人机交互模块集成到控制板上，支持在线组态，可以实现重要输出端的异常检测，同时支持伺服电机的多轴控制。本专利技术的技术方案如下: 带故障检测的一体式数控磨床控制系统包括控制模块、故障检测模块、通信模块、人机交互模块。其中控制模块作为整个控制系统的核心，运行磨床控制算法，实现多轴伺服控制。人机交互模块用于显示交互信息，该模块支持触摸屏操作来完成控制模块的配置，可以实时显示系统的状态，包括故障信号，报警提示等。故障检测模块用于系统故障检测，该模块通过对重要输出端口进行实时信号采样，并将采样结果反馈给人机交互控制核，可以提高系统的安全性。通讯模块是控制器与外界的通信通路，实现信号的中介，该模块一边连着控制系统的人机交互模块，另一边通过RS232总线与上位机交互接口连接用于配置文件的下载。本专利技术的有益效果在于: 1、本控制系统具有故障检测功能，使得本系统具有非常高的可靠性。2、本控制器支持在线组态技术，开发人员可以根据具体需要在线组态系统控制程序，本技术的运用可以缩减产品开发周期。3、一体式控制系统可以在满足性能需求的情况下，减小设备制造的成本。【专利附图】【附图说明】图1控制系统组成框图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术包括运动控制模块、通信模块、人机交互模块和故障检测模块。其中运动控制模块用于控制机器动作；通信模块用于实现与上位机的通信；人机交互模块用于显示系统信息和接收用户的控制信息，实现系统的在线组态功能；故障检测模块对重要输出端口采样，并对采样结果进行分析，根据分析结果产生相应的后继动作。其中人机交互模块和故障检测模块，采用同一块处理器进行控制，称之为人机交互处理器；而运动控制模块则采用单独的处理器芯片控制，这样可以大大提高控制精度，称该处理器为运动控制处理器。两片处理器间通过SPI总线进行通信，如图1所示。运动控制模块，是整个控制系统的核心，用于实现运动控制。该模块采用高性能SOC芯片作为处理器，这样可以实现高可靠性、高精度的控制，同时可以降低器件成本。运动控制处理器运行系统运动控制程序，并通过IO 口来控制数控磨床的机械部件，实现相应的动作。通信模块，该通讯模块是控制器与外界的通信通路，实现信号的中介，该模块一边连着控制系统的人机交互模块，另一边通过RS232总线与上位机交互接口连接用于配置文件的下载。故障检测模块，该模块是本系统的创新点，控制器要通过输出IO 口输出控制信号，这些控制信号再经过继电器、放大器等信号中继部件，最后作用到具体的机械单元上，传统的控制系统仅仅可以检测到继电器的前端既输出IO 口的控制信号，而对于经过信号中继部件以后的控制信号不做检测，如果这些信号中继部件出现了故障，就会影响控制信号的输出，数控轴承磨床在运转时旋转砂轮具有较高的旋转线速度，控制信号的微小错误都会导致很大的故障，严重时甚至会导致机械部件的损伤，因此对中继部件后端的输出控制信号的检测是十分必要的，本模块就是专用于输出信号中继部件后端的控制信号的故障检测。故障检测模块具体实施方法如下:首先，该模块通过采样的方式获取重要输出端口的信号电平，由于数控磨床系统中输出信号多，且经过信号中继部件以后的控制信号的电压各不相同，就本系统而言，输出电压大多数是低电压0V、高电压+24V，还有少量的+IlOV高电压，以及少量的+220V高电压，因此要先将少量的输出高电压非+24V的输出信号转化成+24V，然后再对转化后的信号进行采样；第二步，将采样结果反馈给人机交互处理器，并将反馈结果与控制器的实际输出信号进行比对，进行故障分析，然后根据分析结果进行相应的判断；最后，根据人机交互处理器的判断结果进行相应的处理，如果系统存在异常，人机交互处理器会发出报警信号，在触摸屏上显示出现故障的信号名称和相应的IO 口号，并会通过SPI总线将异常信息传递给运动控制处理器，然后运动控制处理器会发出紧急停止命令，使磨床停止动作。人机交互模块，该模块一方面通过触摸屏显示系统运行参数信息，本系统采用10寸TFT彩屏显示系统运行参数信息，并支持触控操作，编程人员可以通过对触摸屏的操作来配置控制器组态信息。另一方面，人机交互模块可以通过通信模块来实现与上位机间的通信，配合上位机软件可以实现在线监控功能。【权利要求】1.带故障检测的一体式数控磨床控制系统，包括控制模块、人机交互模块、故障检测模块和通信模块，其特征在于: 控制模块用于控制磨床动作； 通信模块用于实现与上位机的通信； 人机交互模块用于显示系统信息和接收用户的控制信息，实现系统的在线组态功能； 故障检测模块对重要输出端口采样，并对采样结果进行分析，根据分析结果产生相应的后继动作，所述的重要输出端口包括中继部件的控制信号输出端口。2.根据权利要求1所述的一体式数控磨床控制系统，其特征在于:控制模块有两个CPU, 一个CPU主要负责实现磨床控制，另一个CPU主要负责实现人机交互和故障检测，这两个CPU之间通过SPI总线进行通信。3.根据权利要求1所述的一体式数控磨床控制系统，其特征在于:所本文档来自技高网...

【技术保护点】
带故障检测的一体式数控磨床控制系统，包括控制模块、人机交互模块、故障检测模块和通信模块，其特征在于：控制模块用于控制磨床动作；通信模块用于实现与上位机的通信；人机交互模块用于显示系统信息和接收用户的控制信息，实现系统的在线组态功能；故障检测模块对重要输出端口采样，并对采样结果进行分析，根据分析结果产生相应的后继动作，所述的重要输出端口包括中继部件的控制信号输出端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟旭炯，邬惠丰，孙树见，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：