一种五轴伺服数控冲床数控系统

FPGA

五轴伺服数控冲床的数控系统说明

本数控系统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。

技术方案如下：

本数控系统，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Intel X86结构芯片E660T作为主处理器，所述工控核心板ECUcore-E660的软件主要由运行系统PLC内核、CNC内核、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EP4系列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，所述数据采集模块通过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。

本发明带来的有益效果是：

本发明集成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

为了更清楚地说明本数控系统实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，图1为结构示意图。

具体实施方式

为使技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对实施方式作进一步地详细描述。

本数控系统如图1所示，由主板1，信号采集模块5，键盘输入模块21和显示器22构成，所述主板1由工控核心板（ECUcore-E660）2和底板3构成，工控核心板（ECUcore-E660）2硬件采用Intel X86结构芯片E660T作为主处理器，所述底板3与工控核心板（ECUcore-E660）2通过320针信号引脚连接，所述底板3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、一个CAN总线、两个USB口9 、一个Ethernet、一个EtherCAT 12总线和一个PCI-Express（PCIe）4总线。

信号采集模块5主要由一块EP4系列的FPGA芯片和两片RAM芯片组成，可支持编码器8脉冲输入，同时支持数字量和模拟量的输入及输出，信号采集模块5通过PCI-Express（PCIe）4总线与主板1通讯。

工作时，用U盘把机床加工程序（包括G代码和M代码）通过底板3的USB口9传入工控核心板2。冲床I/0信号7和各轴机械位置检测编码器8接线到信号采集模块5，信号采集模块5把采集的信号通过底板3的PCIe 4总线传入工控核心板2处理，工控核心板2综合传入的数据进行分析，根据条件处理冲床加工程序，处理的数据通过底板3的EtherCAT 12总线发送至伺服电机驱动器19，伺服电机驱动器19、17、15、13和10之间都是通过EtherCAT 12总线通讯。伺服驱动器19驱动伺服电机20控制冲床X轴运行，伺服驱动器17驱动伺服电机18控制冲床Y轴运行，伺服驱动器15驱动伺服电机16控制冲床T轴运行，伺服驱动器13驱动伺服电机14控制冲床C轴运行，伺服驱动器10驱动伺服电机11控制冲床A轴运行。X轴、Y轴带动丝杠做直线运动，T轴、C轴带动减速机做旋转运动，A轴带动丝杠控制打击头上下运动。