一種基于dsp的大功率激光器控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及激光器技術領域，尤其涉及一種基于DSP的大功率激光器控制系統，適用于大功率激光器的控制系統，如半導體激光器、光纖激光器、全固態激光器等。
【背景技術】
[0002]高功率光纖耦合全固態激光器具有效率高、壽命長、可靠性高、光束質量好、可柔性加工等優點，基于該類激光器的加工裝備廣泛應用于汽車、鐵路、船舶、冶金、石化、國防以及航空航天等領域的激光焊接、表面淬火和熔覆等工藝中，在快速成型、再制造領域也有廣闊的應用前景。
[0003]但是目前大功率激光器產品中，并沒有一種統一的通用的功能齊全的控制系統，目前激光器控制系統采用的PLC控制技術開發的系統，雖然在一定程度上滿足了激光器的控制需求，但是離成熟穩定的工業控制系統要求還有很大的差距，同時體積大、成本高等，也限制了其廣泛應用。
【發明內容】
[0004]針對以上問題，本發明根據激光器控制系統的功能與優點，結合激光加工設備對激光器控制系統的功能要求，滿足激光器產品工業化集成的要求，提升激光器產品性能及整機結構簡化程度，本發明提出了一種基于DSP的大功率激光器控制系統，主要用于控制、監測大型設備的運行狀況，其以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件功能模塊化，適用于控制系統對設備的功能、可靠性、成本特別是占用的體積有嚴格要求的場合。
[0005]本發明采用的基于DSP的嵌入式控制系統，可以滿足系統控制功能的要求，實現控制系統中被控對象各個參數的實時監測及控制，主要實現激光器設備的溫度、濕度、流量、氣體壓力、冷卻水質、光閘開啟、電源模塊的電壓、電流等參數的全面監測，對傳感器參數、擴展參數的設置以及進行功率補償，對激光器電源、待機、緩升緩降、光閘、發射、急停、模式選擇等的功能控制，對出現的異常實時報警、診斷以及保護，集成有與其他通訊設備連接的不同的通訊接口，方便了設備間的互聯。人機界面的交互作用使得用戶方便觀察設備的運行參數及狀態，用戶可以同時控制系統的運行，保證了系統的穩定性運行。
[0006]本發明的技術方案是通過以下方式實現的:
[0007]—種基于DSP的大功率激光器控制系統主要包括DSP主控模塊(I)、供電轉換電路
(2)、模擬量監測電路(3)、數字量監測電路(4)、DAC電路(5)、數字量擴展電路(6)、模擬量擴展電路(7)、數字電源通信電路(8)、10控制電路(9)、外控接口電路(10)、數字通信電路
(11)、網絡通信接口電路(12)、上位機通信接口電路(13)、雙觸摸屏顯示電路(14)、光耦隔離電路(15)、主控程序(16)。所述DSP主控模塊(I)至光耦隔離電路(15)所有硬件電路通過電路原理圖制作成PCB完成一體化硬件結構組成。
[0008]主控程序(16)通過C語言編程實現了全面的數字化控制:激光器的待機控制、光閘控制、激光發射與關閉控制、引導光控制、預設功率設置等操作功能，實現了激光功率緩升緩降、PID自動/手動功率標定、點焊、功率閉環控制和自動補償、整機穩定性自動測試、水冷系統互鎖、故障/異常報警保護、上位機控制等后臺軟件運行功能。功能全面、集成化、小型化、智能化，提升了激光器的整機可靠性、穩定性和產品工業化水平。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的結構示意圖。
[0010]圖2為本發明的主程序(16)軟件編程流程圖。
【具體實施方式】
[0011]本發明由供電轉換電路⑵供電，DSP主控模塊⑴采用基于數字信號處理器(DSP)DSPIC33FJ128MC710A芯片的主控電路，通過運行于DSP主控模塊(I)的主控程序(16)將模擬量監測電路(2)至光耦隔離電路(15)進行檢測與控制，實現對激光器各種狀態的監測和控制，使激光器達到穩定可靠運行的狀態。
[0012]所述供電轉換電路模塊(2)將220V交流電轉換成穩定可靠的直流電DC24V、DC5V、DC3.3V、DC±15V，為所有電路模塊和傳感器供電；所述模擬量監測電路(3)用于檢測模擬量信號，如溫度、壓力、流量、水質電導率、反饋功率大小等；所述數字量監測電路(4)用于檢測數字量信號(即開關量信號)，如門禁、光纖、漏水、急停等開關量狀態；所述DAC電路
(5)為數模轉換電路，將數字信號轉換成模擬量信號輸出；所述數字量擴展電路(6)及模擬量擴展電路(7)分別為輸入輸出的數字量信號和模擬量信號預留接口，以便系統擴展功能；所述1控制電路(9)為系統控制外部開關量信號提供接口 ；所述外控接口電路(10)為其他設備(如機床、機械手等)控制激光器的功能提供I/O接口，用戶可以通過其他設備實施自動化控制；所述數字通信電路(11)為系統提供與其他數字電路板通信接口，如溫濕度數字電路；所述DSP主控模塊(I)通過數字電源通信電路(8)實現了與電源的數字通信，實現了快速響應，抗干擾能力強的功能；所述DSP主控模塊(I)通過網絡通信接口電路(12)可以實現網絡遠程控制與診斷，從而實現遠程操作。所述DSP主控模塊(I)通過上位機通信接口電路(13)實現上位機控制激光器的各項功能。所述DSP主控模塊(I)通過雙觸摸屏顯示電路(14)，實現遠端或近端觸摸屏控制，界面布局簡潔，人機交互方式友好。通過光耦隔離電路(15)實現了整個控制系統與外部電路、傳感器、電子元器件的信號隔離，提升了控制系統的抗干擾能力。
[0013]主控程序(16)編程流程圖如圖2所示，其流程步驟如下:
[0014]第一、上電啟動；
[0015]第二、關中斷進行系統時鐘配置；
[0016]第三、停止看門狗，初始化:ADC1、ADC2、1口、PWM、SP1、DAC、IIC、CAN、TIMERUHMER2、uPD71005、日歷芯片、網絡芯片、變量等；
[0017]第四、CAN接收檢查并發送，主要內容:
[0018]I) CAN采用主從的通訊方式，每發送一條完整的命令都要等待接收，沒有接收超時則接收后緊接著發下一條命令；
[0019]2)主板與四個電源模塊及腔體功能板間用同一個CAN進行通訊。
[0020]3)上電后，對四個電源模塊進行通訊，在規定時間內能通訊上的則認為有電源模塊，以此來確定電源模塊的數量；
[0021]4)如四個電源模塊中間有缺的則認為故障，如1、2、4能通訊，而3不能能訊，則為故障。
[0022]第五、讀日期:每隔0.5s讀一次日期時間值。
[0023]第六、參數保存:實時檢測，如有參數保存請求則進行參數保存，分多組進行保存，以減少保存所占用的時間，在有參數改變并確認的地方應設置參數保存標志。
[0024]第七、1 口控制:
[0025]I)外控接口:冷水機控制，低電平啟動，上電后應打開冷水機；
[0026]2)外控接口:故障，光閘響應、發射響應，高電平有效；
[0027]3) 3個警報燈及警報器控制，低電平開啟；
[0028]4)紅光指示燈控制，低電平開啟；
[0029]5)電源模塊待機及發射控制，低電平有效；
[0030]6) 10個面板指示燈控制，低電平有效；
[0031]7)板上蜂鳴器控制，高電平有效，在觸摸屏動作時響一下；
[0032