[实用新型]一种五轴伺服数控冲床的数控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控冲床控制系统，特别涉及一种五轴伺服数控冲床的数控系统。

背景技术

传统的五轴伺服数控冲床控制方式多采用工控机连接数控系统(或PLC)，存在以下不足：

(1)结构复杂，成本高，不易控制。

(2)控制伺服电机采用模拟量或脉冲信号，抗干扰能力差，分辨率低，通讯速率低。

(3)半闭环控制不能消除机械本身带来的误差,不能保证高精度要求。

工控机是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU，硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。

工控机与数控系统连接方式通常采用PCI总线，PCI-Express(PCIe)是最新的总线和接口标准，这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。PCI-Express(PCIe)的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s，而且还有相当大的发展潜力。

EtherCAT是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新标准，降低了现场总线的使用成本，采用EtherCAT控制伺服电机的方式增强抗干扰能力、提高了传输速率，EtherCAT还具有高精度设备同步，可选线缆冗余等特点。

在中国专利号201420676152.9中介绍了重型木材加工中心的现场总线实时以太网络控制系统结构，采用了工控机连接数控系统结构的控制方式，对I/O信号采集模块通过EtherCAT总线通信，伺服电机通信采用Mechatrolink-Ⅱ/Ⅲ现场总线，对机床机械位置没有进行检测，属于半闭环。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种集成度高，编程简单，成本低，易于控制，应用方便，速度快，精度高的五轴伺服数控冲床的数控系统。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种五轴伺服数控冲床的数控系统，由主板，信号采集模块，键盘输入模块和显示器构成，所述主板由工控核心板ECUcore-E660和底板构成，工控核心板ECUcore-E660由硬件和软件构成，所述工控核心板ECUcore-E660硬件采用IntelX86结构芯片E660T作为主处理器，所述工控核心板ECUcore-E660的软件主要由OpenPCS运行系统PLC内核、CNC内核、SpiderContronl人机界面系统、EtherCAT主站协议栈构成，所述底板与工控核心板ECUcore-E660通过320针信号引脚连接，所述底板的通讯接口与冲床电气设备相连。

所述通讯接口包括两个RS232、一个RS422、一个LVDS、两个USB口、一个CAN总线、一个Ethernet、一个EtherCAT和一个PCI-Express(PCIe)总线，所述EtherCAT连接伺服驱动器，相邻伺服驱动器通过EtherCAT相连，所述伺服驱动器连接伺服电机。

所述信号采集模块主要由一块EP4CGX50CF23C7N型号FPGA芯片和2片RAM芯片组成，可支持编码器脉冲输入，同时支持数字量和模拟量的输入及输出，所述信号采集模块通过PCI-Express(PCIe)总线与主板连接。

所述键盘输入模块用一块SK5102型号可编程控制芯片通过USB接口与主板连接，支持8*8键盘字符输入。

本实用新型带来的有益效果是：

本实用新型集工控机和数控系统于一体，集成度更高，成本更低，对I/O信号采集模块采用PCIe总线通信，伺服电机通信采用EtherCAT总线，速度更快，能对机床机械位置检测，属于全闭环，精度更高。

另外，本实用新型集成PLC内核、CNC内核、EtherCAT主站协议栈、机床机械位置编码器信号采集及SpiderContronl人机界面，实现了数控系统逻辑控制器，G代码执行功能，轴插补功能，实时现场总线、闭环控制和人机交互功能。同时，在五轴伺服数控冲床上应用时操作简单，稳定性强，在步距25mm时，冲压速度由原来的210次/min提高到400次/min，明显提高了生产效率。对机床机械位置检测提高了加工精度。

附图说明