[发明专利]嵌入式小型四轴开放式数控系统

说明书

技术领域

本发明涉及数控系统领域，具体应用于车间的生产管理。

背景技术

开放式数控系统的主要目的是解决变化频繁的需求与封闭控制系统之间的矛盾，从而建立一个统一的可重构的系统平台，增强数控系统的柔性。目前开放式数控系统的主要的解决方案，多数是基于PC架构平台的数控系统，主要是工控机和运动控制卡和PLC的组合模式。这种方式只要配置通用的工控主机和运动控制卡，人机交互面板，网络接口等，即可构建出数控系统的硬件平台。利用通用的操作系统和通用的软件开发环境，即可快速的建立数控系统的软件平台。

但是，这种模式在结构上和性能上都存在很大的局限性：

1、成本高，由于采用的是通用的PC平台，PC机中大部分的硬件模块是数控系统中并不需要的，这样就大大增加了数控系统的运行成本，也增加了设备的体积，无法针对运动控制系统的特点进行软、硬件的剪裁，造成了系统硬件的极大浪费。在小型运动设备上，大都因成本过高而无法采用。

2、可靠性差，通用PC架构由于采用的是通用的操作系统，系统运行时更多的是运行数控系统中不需要的服务软件，这些任务不仅影响了系统的实时性，还容易造成系统运行的崩溃，增加了系统的维护成本。

传统的以单片机为控制核心的封闭式数控系统，本身被设计用于专用领域，软硬件设置合理，能够充分发挥系统的控制能力，满足了低成本的需求，而且能够直接访问底层硬件，实时性好，系统的可靠性高。但是，一旦系统定型，用户就很难进行原有功能的改进、监控、诊断和新功能的增加，无法适应当今制造业市场变化与竞争，也不能满足现代制造业向信息化、敏捷制造模式发展的需要。

发明内容

为了弥补通用PC平台的开放式数控系统成本高，可靠性差的缺点，本发明提供一种嵌入式小型四轴开放式数控系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用智能终端和硬件执行模块分离的设计理念，通讯通过CAN总线，具有开放性，与此同时PC管理平台通过网络通讯管理智能终端。

具体的，嵌入式小型四轴开放式数控系统，包括PC管理层，嵌入式智能终端交互层和硬件执行层；所述PC管理层包括计算机，所述嵌入式智能终端层包括至少一个嵌入式智能终端，所述硬件执行层包括运动控制模块，IO控制模块和模拟量控制模块；

上述的PC管理层和嵌入式智能终端交互层采用以太网连接，嵌入式智能终端交互层和硬件执行层采用CAN总线连接。

进一步的是：上述PC管理层内的计算机安装服务软件，所述嵌入式智能终端层的嵌入式智能终端安装人机界面软件，所述硬件执行层内安装有用于实现各控制模块功能的执行软件；

上述的服务软件包括车间管理软件系统和远程访问软件系统，上述的人机界面软件包括智能终端软件系统，上述的执行软件包括运动模块软件系统，IO控制模块软件系统和模拟量模块软件系统。

进一步的是：上述智能终端软件系统包括人员管理软件，计划管理软件，数据库管理软件，仿真加工软件，数控编程软件和系统控制软件；所述远程访问软件系统包括系统升级软件，远程操作软件和远程监测软件；上述智能终端软件系统包括人机交互软件，现场示教软件，数控编程软件，设备调试软件，参数设置软件和总线通讯软件；

上述运动模块软件系统包括总线通讯软件，协议解析软件，命令执行软件，伺服控制软件和硬件插补软件；所述IO控制模块软件系统包括总线通讯软件，输入监测软件和输出控制软件；所述模拟量模块软件系统包括总线通讯软件，温度检测软件，电流检测软件，电压监测软件和DA输出软件。

上述的运动控制模块控制连接XYZU四轴伺服机构；所述IO控制模块控制连接限位开关和电磁阀；所述模拟量模块控制连接温度、电流和电压检测装置。