本發(fā)明涉及數(shù)控沖床控制系統(tǒng)，特別涉及一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的五軸伺服數(shù)控沖床控制方式多采用工控機連接數(shù)控系統(tǒng)(或PLC)，存在以下不足：

(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不易控制。

(2)控制伺服電機采用模擬量或脈沖信號，抗干擾能力差，分辨率低，通訊速率低。

(3)半閉環(huán)控制不能消除機械本身帶來的誤差,不能保證高精度要求。

工控機是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及機電設(shè)備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征，如具有計算機CPU，硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計算能力、友好的人機界面。

工控機與數(shù)控系統(tǒng)連接方式通常采用PCI總線，PCI-Express(PCIe)是最新的總線和接口標準，這個新標準將全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP，最終實現(xiàn)總線標準的統(tǒng)一。PCI-Express(PCIe)的主要優(yōu)勢就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，目前最高可達到10GB/s，而且還有相當大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

EtherCAT是一個以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，為系統(tǒng)的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新標準，降低了現(xiàn)場總線的使用成本，采用EtherCAT控制伺服電機的方式增強抗干擾能力、提高了傳輸速率，EtherCAT還具有高精度設(shè)備同步，可選線纜冗余等特點。

在中國專利號201420676152.9中介紹了重型木材加工中心的現(xiàn)場總線實時以太網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用了工控機連接數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的控制方式，對I/O信號采集模塊通過EtherCAT總線通信，伺服電機通信采用Mechatrolink-Ⅱ/Ⅲ現(xiàn)場總線，對機床機械位置沒有進行檢測，屬于半閉環(huán)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種集成度高，編程簡單，成本低，易于控制，應(yīng)用方便，速度快，精度高的五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)，由主板，信號采集模塊，鍵盤輸入模塊和顯示器構(gòu)成，所述主板由工控核心板ECUcore-E660和底板構(gòu)成，工控核心板ECUcore-E660由硬件和軟件構(gòu)成，所述工控核心板ECUcore-E660硬件采用Intel X86結(jié)構(gòu)芯片E660T作為主處理器，所述工控核心板ECUcore-E660的軟件主要由OpenPCS運行系統(tǒng)PLC內(nèi)核、CNC內(nèi)核、SpiderContronl人機界面系統(tǒng)、EtherCAT主站協(xié)議棧構(gòu)成，所述底板與工控核心板ECUcore-E660通過320針信號引腳連接，所述底板的通訊接口與沖床電氣設(shè)備相連。

所述通訊接口包括兩個RS232、一個RS422、一個LVDS、兩個USB口、一個CAN總線、一個Ethernet、一個EtherCAT和一個PCI-Express(PCIe)總線，所述EtherCAT連接伺服驅(qū)動器，相鄰伺服驅(qū)動器通過EtherCAT相連，所述伺服驅(qū)動器連接伺服電機。

所述信號采集模塊主要由一塊EP4CGX50CF23C7N型號FPGA芯片和2片RAM芯片組成，可支持編碼器脈沖輸入，同時支持數(shù)字量和模擬量的輸入及輸出，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過PCI-Express(PCIe)總線與主板連接。

所述鍵盤輸入模塊用一塊SK5102型號可編程控制芯片通過USB接口與主板連接，支持8*8鍵盤字符輸入。

本發(fā)明帶來的有益效果是：

本發(fā)明集工控機和數(shù)控系統(tǒng)于一體，集成度更高，成本更低，對I/O信號采集模塊采用PCIe總線通信，伺服電機通信采用EtherCAT總線，速度更快，能對機床機械位置檢測，屬于全閉環(huán)，精度更高。

另外，本發(fā)明集成PLC內(nèi)核、CNC內(nèi)核、EtherCAT主站協(xié)議棧、機床機械位置編碼器信號采集及SpiderContronl人機界面，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)邏輯控制器，G代碼執(zhí)行功能，軸插補功能，實時現(xiàn)場總線、閉環(huán)控制和人機交互功能。同時，在五軸伺服數(shù)控沖床上應(yīng)用時操作簡單，穩(wěn)定性強，在步距25mm時，沖壓速度由原來的210次/min提高到400次/min，明顯提高了生產(chǎn)效率。對機床機械位置檢測提高了加工精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)，如圖1所示，由主板1，信號采集模塊5，鍵盤輸入模塊21和顯示器22構(gòu)成，所述主板1由工控核心板(ECUcore-E660)2和底板3構(gòu)成，工控核心板(ECUcore-E660)2硬件采用Intel X86結(jié)構(gòu)芯片E660T作為主處理器，所述底板3與工控核心板(ECUcore-E660)2通過320針信號引腳連接，所述底板3的通訊接口與沖床電氣設(shè)備相連，所述通訊接口包括兩個RS232、一個RS422、一個LVDS、一個CAN總線、兩個USB口9、一個Ethernet、一個EtherCAT 12總線和一個PCI-Express(PCIe)4總線。

信號采集模塊5主要由一塊EP4CGX50CF23C7N型號的FPGA芯片和兩片RAM芯片組成，可支持編碼器8脈沖輸入，同時支持數(shù)字量和模擬量的輸入及輸出，信號采集模塊5通過PCI-Express(PCIe)4總線與主板1通訊。

工作時，用U盤把機床加工程序(包括G代碼和M代碼)通過底板3的USB口9傳入工控核心板2。沖床I/0信號7和各軸機械位置檢測編碼器8接線到信號采集模塊5，信號采集模塊5把采集的信號通過底板3的PCIe 4總線傳入工控核心板2處理，工控核心板2綜合傳入的數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)條件處理沖床加工程序，處理的數(shù)據(jù)通過底板3的EtherCAT 12總線發(fā)送至伺服電機驅(qū)動器19，伺服電機驅(qū)動器19、17、15、13和10之間都是通過EtherCAT12總線通訊。伺服驅(qū)動器19驅(qū)動伺服電機20控制沖床X軸運行，伺服驅(qū)動器17驅(qū)動伺服電機18控制沖床Y軸運行，伺服驅(qū)動器15驅(qū)動伺服電機16控制沖床T軸運行，伺服驅(qū)動器13驅(qū)動伺服電機14控制沖床C軸運行，伺服驅(qū)動器10驅(qū)動伺服電機11控制沖床A軸運行。X軸、Y軸帶動絲杠做直線運動，T軸、C軸帶動減速機做旋轉(zhuǎn)運動，A軸帶動絲杠控制打擊頭上下運動。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。