用于數控設備的一體式數控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于數控設備的數控系統，具體涉及用于數控設備的一體式數控系統。
【背景技術】
[0002]傳統的用于數控設備的數控系統包括控制單元、驅動單元、和電源單元。控制單元是數控系統的核心，負責人機交互并發出控制指令。驅動單元控制數控系統的位置執行機構電機，一般根據電機類型分為步進驅動器或伺服驅動器，其接收控制單元發出的控制指令，驅動電機動作，將數控設備的加工執行裝置送到指定位置。電源單元負責將輸入的220V或380V的交流工業用電轉換成數控系統中各單元所需的電壓。數控設備的加工執行裝置根據數控系統發出的指令完成對待加工工件的加工，數控設備的加工執行裝置可以是電主軸、激光器等。此外，數控系統還可以包括保護單元，其對數控系統和數控設備提供安全保障，例如為空氣開關、防雷模塊等。數控系統的各個單元為獨立單元，一般由不同的生產廠商提供，數控系統的各單元彼此之間通過大量的線纜連接起來。這些會導致以下問題:
[0003]一、數控設備生產商在進行數控系統集成時，使用不同廠商生產的數控系統的各單元，各個單元之間如果配合不好，不僅不能夠發揮數控系統的最佳性能，還會導致數控系統工作不穩定；
[0004]二、數控設備生產商在進行數控系統集成時，需要使用大量各種規格的線纜以用于數控系統各單元彼此之間的連接，這既增加了系統成本，又增加了操作人員的工作量，同時對操作人員的技能有較高要求；
[0005]三、數控系統出現故障時，從復雜的連接線纜當中定位故障點需要花費維護人員大量的時間，并且需要維護人員具有豐富的經驗，而且，對數控系統各單元進行維修更換時，需要拆卸連接在其上的連接線纜，這不僅容易損壞線纜也容易導致安裝錯誤；
[0006]四、大量的連接線纜的存在使數控設備的控制柜內顯得復雜，且占用較多空間。
【發明內容】
[0007]鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種一體式數控系統，以簡化數控系統的集成難度、節省人工布線、縮短定位故障點所需的時間、使數控設備的控制柜內更簡潔和美觀。
[0008]根據本發明的一方面，提供一種用于數控設備的數控系統，包括具有人機交互功能的人機界面和控制單元，其中，控制單元包括:控制模塊，其根據待加工工件的加工程序產生并發出控制指令；驅動模塊，其根據來自控制模塊的控制指令來驅動數控設備的加工執行裝置，以對待加工工件進行加工；電源模塊，其將輸入的工業用電轉換為數控系統中所需的電壓，其特征在于，控制單元的各模塊集成在同一電路板上，并通過電路板布線實現各模塊之間的信號連接。
[0009]利用上述配置的數控系統，數控系統中控制單元的各模塊之間沒有任何外部連線，從而簡化了數控系統的集成難度，節省了人工布線，縮短了定位故障點所需的時間，使數控設備的控制柜內更簡潔和美觀。
[0010]優選地，所述控制單元有數控設備接口，用于與數控設備進行信號連接。
[0011]優選地，使用屏蔽罩來保護控制模塊，以降低其它模塊對其的影響。
[0012]利用上述配置的數控系統，可以降低其它模塊對控制模塊的例如空間磁場干擾坐寸O
[0013]優選地，在電路板布線中通過隔離器件將低電壓控制信號線路與高電壓大功率信號線路完全隔離，以避免信號干擾。
[0014]利用上述配置的數控系統，可以避免信號在傳輸線路中的相互干擾。
[0015]優選地，電路板布線包括NBus總線，NBus總線包括多路直選輸入線路和一路串行總線。
[0016]優選地,控制單元的各模塊都具有狀態檢測元件或狀態指示元件,各狀態檢測元件所檢測到的狀態或各狀態指示元件所指示的狀態(例如，故障狀態)被分類為不同響應級別，以利用不同響應級別的中斷請求分別通過不同的直選輸入線路通知控制模塊，控制模塊根據所接收到的中斷請求的響應級別通過串行總線來查詢各模塊的狀態，并執行響應(例如，關閉電源)。
[0017]優選地，將數控設備的狀態檢測裝置所檢測到的狀態或狀態指示裝置所指示的狀態分類為不同響應級別，以利用不同響應級別的中斷請求分別通過不同的直選輸入線路通知控制模塊，控制模塊根據所接收到的中斷請求的響應級別通過串行總線來查詢數控設備的狀態，并執行響應(例如，向數控設備的開關裝置等發送控制指令)。
[0018]利用上述配置的數控系統，控制模塊無須輪詢各模塊及數控設備的狀態，減輕了控制模塊的處理負擔。此外，將各模塊及數控設備的狀態分成不同響應級別，可以有效地控制事件通知控制模塊的時機，保證了事件響應的實時性。同時，各模塊的狀態指示元件使得可以方便地在線觀察各模塊的狀態。
[0019]優選地，電路板布線中的NBus總線具有外部擴展接口，用于數控系統的單元擴展。
[0020]上述配置的數控系統具有增強的可擴展性，當數控系統需要擴展單元時，新單元直接與NBus總線的外部擴展接口連接即可。
[0021 ] 優選地，人機界面與控制單元彼此分離，所述控制單元上布置有人機界面接口，人機界面與控制單元彼此通過人機界面接口進行信號連接。
[0022]上述配置的數控系統使低實時性要求的人機交互任務與高實時性要求的控制任務分離，提高了控制單元的實時性與可靠性，并且方便數控設備生產商定制不同風格的人機界面。
[0023]優選地，人機界面為手持式設備，包括:急停開關，用于在緊急情況下切斷數控設備的電源；觸摸屏，用于接受用戶輸入以及顯示數控系統和數控設備的狀態。
[0024]優選地，人機界面為USB主設備或USB從設備，其與USB從設備(例如，U盤)連接以從USB從設備中讀取加工程序，與USB主設備(例如，個人計算機)連接以通過USB主設備對數控系統和數控設備進行調試和狀態診斷。
【附圖說明】
[0025]結合以下附圖來詳細描述本發明的示例實施例，附圖中:
[0026]圖1示出了根據本發明的示例實施例的數控系統的結構框圖；
[0027]圖2示出了根據本發明的示例實施例的數控系統的信號框圖；
[0028]圖3示出了根據本發明的示例實施例的NBus總線中的直選輸入線路的示例；
【具體實施方式】
[0029]圖1示出了根據本發明的示例實施例的數控系統的結構框圖。
[0030]圖2示出了示出了根據本發明的示例實施例的數控系統的信號框圖。
[0031]如圖1所示，數控系統包括人機界面和控制單元，人機界面和控制單元為彼此分離的兩大部分。人機界面與控制單元之間可以通過ModBus總線、VGA總線、或LVDS總線等數據總線進行信號連接。
[0032]人機界面具有人機交互功能，包括信息的輸入和輸出。如圖1所示，人機界面可以包括急停開關和觸摸屏，急停開關用于在緊急情況下切斷數控設備的電源，觸摸屏用于接受用戶的輸入以及顯示數控系統和數控設備的狀態。作為替換，人機界面可以包括按鍵和顯示屏來代替觸摸屏，按鍵用于接受用戶的輸入，顯示屏用于顯示數控系統和數控設備的狀態。例如，人機界面可以為手持式設備，其可以通過彈簧電纜與控制單元連接，可以通過安裝在數控設備的控制柜上的卡座固定，也可以被取下，以方便操作人員在近距離觀察待加工工件的同時執行操控。此外，人機界面可以為USB主設備或USB從設備，其可以與USB從設備(例如，U盤)連接以從USB從設備中讀取加工程序并將其導入控制單元，也可以與USB主設備(例如，個人計算機)連接以通過USB主設備上的軟件對數控系統和數控設備進行調試和狀態診斷。
[0033]控制單元進一步包括控制模塊、驅動模塊和電源模塊三大功能模塊。控制模塊根據待加工工件的加工程序產生并發出控制指令。驅動模塊根據來自控制模塊的控制指令來驅動數控設備的加工執行裝置，以對待加工工件進行加工。電源模塊將輸入的工業用電轉換為數控系統中所需的電壓。
[0034]控制單元的各模塊集成在同一電路板上，并通過電路板布線實現各模塊之間的信號連接。該示例實施例中，電路板布線包括NBus總線(如圖2所示),NBus總線包括多路直選輸入線路和一路串行總線(例如，RS485、CAN總線等)。直選輸入線路的作用是通過中斷請求通知控制模塊有中斷事件產生，要求控制模塊查詢并響應。多路直選輸入線路分別對應于不同響應級別的中斷請求。例如，控制單元的各模塊可以具有狀態檢測/指示元件。控制單元中各模塊的狀態檢測/指示元件所檢測/指示的狀態、以及數控設備的狀態檢測/指示裝置所檢測/指示的狀態被分類為不同響應級別，以利用不同響應級別的中斷請求