高速cnc雕铣机数控系统的组成

  YF—D8070全罩雕铣机是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线,其信号定义和PC/AT基本一致,但电气和机械规范却完全不同,是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统,与普通PC、ISA总线控制系统相比有如下特点:

  (1)尺寸结构小:标准模块的机械尺寸是3.6*3.8英寸,即90*96mm。

  (2)堆栈式连接:总线以/针0和/孔0形式层叠连接,即PC104总线模块之间,总线的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬和相连,这种层叠封装有极好的抗震性。

  (3)轻松总线驱动:减少元件数量和电源消耗,4mA总线驱动即可使模块正常工作,每个模块1~2W能耗。正是由于PC104体积小,功耗小,联接可靠,采用PC104作为主机,可以大大减小CNC控制器的体积,系统更加紧凑可靠。

  因此,这里选用PC104工控机作为上位机,搭建了/位置控制卡+PC1040的开放式形式数控系统,系统的组成框图如图1所示。

  根据功能的不同,可将系统分成如下各模块:系统管理模块、运动控制模块、数字-脉冲伺服接口模块、电气控制模块、机床面板操作模块和伺服驱动模块。下面分别加以简要介绍。

  (1)管理模块和运动控制模块

  这部分功能主要由上位机PC104实现,主要任务是管理和组织整个CNC系统有条不紊地工作,主要包括加工程序的输入、编辑编译,中断管理,故障的自诊断,完成各种控制算法和插补算法,响应操作面板和键盘的输入,同时还要把运动控制器反馈的数据,数控雕铣机床工作状态,在CRT上显示出来。

  (2)数字-脉冲伺服接口模块和电气控制模块

  基于CPLD的位置控制卡在每个插补周期内接收来自上位机(PC104)的位置信息,将其转换成主轴及进给系统的控制信息(一定频率和个数的脉冲),实现精确的位置控制;同时实现其他辅助电路功能,如主轴起停,工件的夹紧、松开,冷却液开/关等功能。即实现了数字-脉冲接口功能和电气控制功能。

  (3)机床面板操作模块和伺服驱动模块

  机床操作面板则用单片机进行管理。单片机实时对面板各按键进行扫描,并计算出键值,通过串口与上位机进行通信。

  驱动器为SANYOQ系列,采用位置控制方式,位置控制卡发出的脉冲与方向信号分别差分输出至驱动器。卡上的输出口通过中间继电器控制驱动器的伺服ON的接通,而输入口也通过中间继电器读入驱动器输出的伺服准备好以及伺服报警等信号。

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