發(fā)布時(shí)間：2021-01-09 11:52

　　數(shù)控系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床的核心,是決定數(shù)控機(jī)床性能、功能、可靠性和成本的關(guān)鍵因素。嵌入式數(shù)控系統(tǒng)具有專(zhuān)用性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、可靠性高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各類(lèi)數(shù)控機(jī)床中�，F(xiàn)有機(jī)床嵌入式數(shù)控系統(tǒng)通常沒(méi)有輔助設(shè)備的控制功能,液壓潤(rùn)滑等輔助功能通常由獨(dú)立的PLC完成,這種結(jié)構(gòu)既有不合理之處,又很難滿足對(duì)機(jī)床前后設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行控制的發(fā)展趨勢(shì)需求。本文首先在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)及其發(fā)展的基礎(chǔ)上,分析了當(dāng)今機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和不合理的地方,明確了開(kāi)發(fā)全嵌入式機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的必要性,并提出了既能克服傳統(tǒng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)不足,又能滿足發(fā)展需求的全嵌入式機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)方案。該方案將人機(jī)接口、運(yùn)動(dòng)控制器、各類(lèi)I/O作為網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)并構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床、輔助設(shè)備、前后設(shè)備和環(huán)境設(shè)備的控制。本文重點(diǎn)研究上述方案中的模擬量輸入和輸出模塊。分析了系統(tǒng)所需完成的功能和所需的資源后,對(duì)比各種嵌入式方案,確立了以“STM32+FPGA”為核心的系統(tǒng)架構(gòu),完成對(duì)模擬量信號(hào)輸入和輸出（8路輸入,8路輸出）的控制。系統(tǒng)以STM32為主控芯片,完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生控制信號(hào)功能,以FPGA作為數(shù)據(jù)處理核心,完成數(shù)據(jù)的緩存和傳輸功能... 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖 2-1 全嵌入式機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)方案Fig.2-1 The scheme of total embedded CNC system2.3AI 和 AO 模塊方案設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的 AI、AO 模塊除了要作為機(jī)床嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)站點(diǎn)外，還應(yīng)具有下特點(diǎn)：1、具有嵌入式系統(tǒng)體積小，低成本，低功耗，數(shù)據(jù)處理能力快等優(yōu)點(diǎn)；2、完成 8 路模擬量的輸入和 8 路模擬量的輸出，輸入電壓范圍為 0～10V，輸出壓范圍為 0～5V；3、具有較高的可靠性和精度；4、與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸具有較高的傳輸速率。鑒于此，系統(tǒng)采用基于主控芯片加 FPGA 的組合。主控芯片需要符合嵌入式設(shè)計(jì)高性能、低成本、低功耗等要求，內(nèi)部需集成有 ADC、DAC 等模塊，且要有豐富的設(shè)和接口以保證與 FPGA 的通信。FPGA 基于純硬件電路，內(nèi)部程序可以并行運(yùn)行，

11圖 2-2 AI、AO 模塊總體框圖Fig.2-2 The overall block diagram of AI and AO module為了充分利用系統(tǒng)資源，將 AI、AO 部分集成到一個(gè)系統(tǒng)版上，故主要包含三個(gè)功能模塊：模擬量信號(hào)輸入模塊，模擬量信號(hào)輸出模塊和信號(hào)處理模塊。模擬量信號(hào)輸入模塊包括隔離電路、STM32 內(nèi)部的 ADC 等。負(fù)責(zé)對(duì) 8 路模擬量信號(hào)采集，提供給 AD做 A/D 轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字量信號(hào)。模擬量輸出模塊包括 STM32 內(nèi)部的 DAC、模擬開(kāi)關(guān)電路、隔離電路和采樣保持電路等。負(fù)責(zé)接收數(shù)字量信號(hào)，提供給 DAC 做 D/A 轉(zhuǎn)換輸出模擬量對(duì) 8 路負(fù)載進(jìn)行控制。信號(hào)處理模塊包括 STM32 的 FSMC 模塊，F(xiàn)PGA 內(nèi)部電路和 RS422 電路等。負(fù)責(zé)將相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合通信協(xié)議規(guī)定的格式傳輸給上位


本文編號(hào)：2966600