[发明专利]数控机床控制程序模块化系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，用于数控机床控制及运动控制的控制程序模块化系统。

技术背景

在数控机床的控制过程中往往需要进行大量的控制程序编制工作，而目前传统的编程方法和先进的控制应用要求之间形成了一个矛盾。目前控制程序质量的检验没有明确统一的标准，实际工程中，往往依据最后执行的结果来判定控制质量，结果控制程序编制成为了一件很个性化的工作，各自的控制程序有很大的随意性，给数控机床控制程序的互相交流造成了较大的障碍，当将一个数控机床硬件结构划分为几个不同的功能部分，由不同的人员分别进行编程时，这种情况更为严重。这种状态极大妨碍了控制程序编制水平的提高以及后期的生产调试及设备维护，同时数控机床的控制效果也很难在编程层次得到良好的保障。

发明内容

本发明的目的就是设计一种数控机床控制程序模块化系统，将控制程序存入通用的模块内，提高数控机床的生产效率及减少数控机床的故障率，增强数控机床在实际使用过程中的可靠性。

一种数控机床控制程序模块化系统，数控机床人机界面通过MPI总线、数控系统伺服单元分别通过驱动总线及设备总线与数控系统NCU单元联通，数控系统NCU单元通过profibus总线联通输入、输出模块，其特征在于把数控机床控制系统的各个功能程序封装在各个功能模块内，在PLC基座中的各模块的输入、输出端通过数据总线及电源总线与数控系统PLC处理器和电源模块的各脚相互对应连通；本系统的PLC内部存储设置功能选择参数数量核对模块，作为功能选择参数的标准量；输入信号映射模块将实际的输入信号赋值给PLC内部的存储区，并根据需要做相应的逻辑处理；基本功能库模块是包含了数控机床功能分解后所对应的各个子功能的控制逻辑程序，调取PLC内部的存储数据与系统启动模块、轴控制模块及辅助功能选择模块进行数据处理、作相应功能的选择与启动；输出信号映射模块用于将系统启动模块、轴控制模块、辅助功能选择模块的逻辑运算结果通过中间存储变量赋值给实际设备中的执行单元。

本发明的贡献是将NCU单元内的数控机床控制程序分解为各个功能单元后存入模块内，通过在HMI人机界面上的功能选择来调用相关的功能模块，需要补充或修订某一功能程序时，只要修改该功能模块，而不用重新编制或修改数控机床的全套控制程序即可实现数控机床的生产调试与设备维护，将程序控制系统的编制修订简化成像更换标准电子元件一样简单。

突出优点是：1.模块化编程方法是根据控制要求把数控机床控制程序需要完成的控制任务划分为几个较小功能块，然后对每个功能块分别进行编程，这样各模块之间相对独立、功能单一，具有清晰的程序结构，就大大降低了难度，避免了重复劳动，同时获得了较高的程序质量。

2.模块化编程使得程序结构良好，具有很好的可读性，易于后期的维护。这种方式对输出数据具有保护作用，模块之间通过中间变量传递数据，各自的点号都被良好地封装到了各自的模块中，比如，输出到设备的点号只通过输出信号映射单元来进行操作，这样大大提高了设备的安全性，可以防止因为程序混乱造成的误动作。模块化编程具有良好的可移植性，只要稍加修改，就可以应用到同类型的控制中。

3.在模块化编程的机床上，利用辅助功能选择模块可以快捷的实现某一项功能的选择与启动，同时也可以完成相同功能由于结构和配置所造成的控制逻辑有差别的模块单元选择，节省了控制程序编制与调试的时间。

4.控制程序具有很好的可读性，易于后期的维护。这种方式对输出数据具有保护作用，模块之间通过中间变量传递数据，各自的点号都被良好的封装到了各自的模块中，比如，输出到设备的点号只通过输出信号映射单元来进行操作，这样大大提高了设备的安全性。模块化编程具有良好的可移植性，只要稍加修改，就可以应用到同类型的控制中。

5.在模块化编程的机床上，利用辅助功能选择模块可以快捷的实现某一项功能的选择与启动，同时也可以完成相同功能由于结构和配置所造成的控制逻辑有差别的模块单元选择，节省了控制程序编制与调试的时间。

附图说明

图1是本发明的控制程序模块化系统在数控机床上的电路连接示意图；

图2是数控系统NCU单元的整体控制程序结构关系示意图；

图3是机床功能参数数量核对模块控制程序图；

图4是输入信号映射模块控制逻辑示意图；

图5a是系统启动模块控制逻辑network1示意图；

图5b是系统启动模块控制逻辑network2/3示意图；

图6是轴控制功能块控制程序图；

图7是辅助功能选择模块控制逻辑示意图；