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模糊全能计算机数控装置

阅读:505发布:2020-05-22

专利汇可以提供模糊全能计算机数控装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种模糊全能 计算机数控 装置,涉及计算机控制装置。模糊全能计算机数控装置包括单板机、 编码器 、显示器、数据输入 键盘 、伺服 放大器 、伺服 电机 、继电器 开关 模 块 ,显示器和数据输入键盘与单板机通过数据线连接, 伺服电机 通过数据线与伺服放大器连接;设有 位置 控制器 和输入输出控制器,位置控制器和输入输出控制器通过 数据总线 与单板机与连接,位置控制器通过数据线与伺服放大器连接,输入输出控制器通过数据线与继电器开关模块连接。本实用新型可以实现对微细分步进电机的高 精度 高速控制、对交流位置型的伺服电机进行控制,可以将处理器CPU升级换代而不受影响。,下面是模糊全能计算机数控装置专利的具体信息内容。

1.一种模糊全能计算机数控装置,包括单板机(1)、显示器(2)、数据输入键盘(3)、伺服放大器(5)、伺服电机(7)、编码器(6)、继电器开关(9),显示器(2)和数据输入键盘(3)与单板机(1)通过数据线连接,伺服电机(7)通过数据线与伺服放大器(5)连接;其特征在于:
设有位置控制器(4)和输入输出控制器(8),位置控制器(4)和输入输出控制器(8)通过数据总线(10)与单板机(1)连接,位置控制器(4)通过数据线与伺服放大器(5)连接,输入输出控制器(8)通过数据线与继电器开关模块(9)连接;
位置控制器(4)包括数据译码模块(41)、地址译码模块(42)、插补与位控模块(43)、中断定时模块(44),数据译码模块(41)主要由三态输出总线传送接收器、总线数据缓冲驱动器、触发器、光电隔离器与存器组成,地址译码模块(42)主要由集成电路总线缓冲驱动器和地址译码器组成,插补与位控模块(43)主要由LS I插补位控电路、正与非电路、触发器和锁存驱动器组成,中断定时模块(44)主要由可编程定时计数器、触发器和正与非门电路组成;
输入输出控制器(8)包括数据和地址控制模块(81)、输入控制模块(82)和输出控制模块(83),数据和地址控制模块(81)主要由总线缓冲驱动器、二输入端正或门、正与非门、二输负或门、门阵列译码器组成,输入控制模块(82)主要由集成电路光电隔离器和总线数据缓冲器组成,输出控制模块(83)主要由触发器和达林顿管组成。

说明书全文

模糊全能计算机数控装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及用于对机械和电子设备数控的计算机控制装置。

背景技术

[0002] 现有的数字控制装置,都是采用处理器CPU和存储器RAM、ROM以及其它集成固定的连接在一起,按照设置软件的设定进行专用电路的逻辑设计,如果处理器CPU要更新换代,则整个装置要重新设计,成本高,可变化能小。发明内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种性能及适应能力较佳的模糊全能计算机数控装置。
[0004] 本实用新型为达到上述目的所采用的技术方案:一种模糊全能计算机数控装置,包括单板机、编码器、显示器、数据输入键盘、伺服放大器、伺服电机、继电器开关模块,显示器和数据输入键盘与单板机通过数据线连接,伺服电机通过数据线与伺服放大器连接; [0005] 设有位置控制器和输入输出控制器,位置控制器和输入输出控制器通过数据总线与单板机与连接,位置控制器通过数据线与伺服放大器连接,输入输出控制器通过数据线与继电器开关模块连接;
[0006] 位置控制器包括数据译码模块、地址译码模块、插补与位控模块、中断定时模块,数据译码模块主要由三态输出总线传送接收器、总线数据缓冲驱动器、触发器、光电隔离器与存器组成,地址译码模块主要由集成电路总线缓冲驱动器和地址译码器组成,插补与位控模块主要由LSI插补位控电路、正与非电路、触发器和锁存驱动器组成,中断定时模块主要由可 编程定时计数器、触发器和正与非门电路组成;
[0007] 输入输出控制器包括数据和地址控制模块、输入控制模块和输出控制模块,数据和地址控制模块主要由总线缓冲驱动器、二输入端正或门、正与非门、二输负或门、门阵列译码器组成,输入控制模块主要由集成电路光电隔离器和总线数据缓冲器组成,输出控制模块主要由触发器和达林顿管组成。
[0008] 本实用新型可以实现对微细分步进电机的高精度高速控制、对交流位置型的伺服电机进行控制,可以将处理器CPU升级换代而不受影响。附图说明
[0009] 图1是本实用新型较佳实施例的原理方框图
[0010] 图2是本实用新型较佳实施例的位置控制器的原理图;
[0011] 图3是本实用新型较佳实施例的输入输出控制器的原理图。

具体实施方式

[0012] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明:
[0013] 如图1所示,一种模糊全能计算机数控装置,包括单板机1、显示器2、数据输入键盘3、伺服放大器5、伺服电机7、编码器6、继电器开关模块9,显示器2和数据输入键盘3与单板机1通过数据线连接,伺服电机7通过数据线与伺服放大器5连接;
[0014] 设有位置控制器4和输入输出控制器8,位置控制器4和输入输出控制器8通过数据总线10与单板机1连接,位置控制器4通过数据线与伺服放大器5连接,输入输出控制器8通过数据线与继电器开关模块9连接;
[0015] 位置控制器4包括数据译码模块41、地址译码模块42、插补与位控模块43、中断定时模块44,数据译码模块41主要由三态输出总线传送接收器、总线数据缓冲驱动器、触发器、光电隔离器与锁存器组成,地址译码模块42主要由集成电路总线缓冲驱动器和地址译码器组成,插补与位控模块43主要由LSI插补位控电路、正与非门电路、触发器和锁存驱动器组成, 中断定时模块44主要由可编程定时计数器、触发器和正与非门电路组成; [0016] 输入输出控制器8包括数据和地址控制模块81、输入控制模块82和输出控制模块83,数据和地址控制模块81主要由总线缓冲驱动器、二输入端正或门、正与非门、二输负或门、门阵列译码器组成,输入控制模块82主要由集成电路光电隔离器和总线数据缓冲器组成,输出控制模块83主要由触发器和达林顿管组成。
[0017] 单板机1、位置控制器4、输入输出控制器8,是通过总线BUS相互交换信息的,以及从AT总线BUS来的地址信号和数据信号以及有关控制信号。本实施例中,数据总线10为工业微型计算机的AT总线;单板机1具有存贮运算和控制的基本功能,单板机1的CPU可以选用Inte180286,协处理器为80287,也可以选用Inte180386与80387或80486、80586等。
[0018] 显示器2和数据输入键盘3是执行人机对话功能,采用菜单方式指示操作者输入数据,这些数据在单板机1的控制下,通过总线BUS将地址、数据以及写信号、读信号送到位置控制器4上,位置控制器4接收这些信号后要进行插补运算和位置比较。然后将运算比较结果分别送到每轴插头CX、CY、CZ上,这些插头与伺服放大器5对应的插座相连,伺服放大器5每轴一个,将接收的信号进行速度控制、脉宽调制,功率放大输出到伺服电机7上去,控制伺服电机7的启动和停止。编码器6为光电编码器,与伺服电机7是直接连轴连接的,每一转可发出2000脉冲,因此发出脉冲的多少就对应电机的转数。编码器6的脉冲反馈送回,通过伺服放大器5送到位置控制器4。输入输出控制器8将总线接收来的控制信息进行转换和输出,送到继电器开关模块9上,对机床进行驱动;同时,将机床上的开关和触点信号,通过输入输出控制器8作电平转换再送回总线10上去,通过以上动作,从而实现对机床的数字控制。
[0019] 位置控制器4工作过程。位置控制器4包括数据译码模块41、地址译码模块42、插补与位控模块43、中断定时模块44。如图2所示,三片总线缓冲驱动器CP1~CP3与三片地址译码器CP4~CP6,组成地址译码模块42;本实施例中,总线缓冲驱动器采用74LS244,地址门译码器采用GAL20V8。 从总线BUS来的地址信号A19~A12对应与总线缓冲驱动器CP1的输入端8、6、4、2、11、13、15、17相连,地址信号A03~A00对应接到总线缓冲驱动器CP3的输入端8、6、4、2,总线缓冲驱动器CP1的输出端12、14、16、18、9、7、5、3与总线缓冲驱动器CP2的输出端12、14、16、18连到地址译码器CP4的对压输入端1、2、3、4、5、6、7、8、9、11、12、13上形成地址信号AB19~AB08;总线缓冲驱动器CP2的输出端9、7、5、3与总线缓冲驱动器CP3的输出端12、11、16对应接到地址译码器CP6的输入端4、5、6、7、8、9、11上,形成地址信号AB07~AB01,总线BUS来的写信号接到总线缓冲驱动器CP3的输入端13上,总线缓冲驱动器CP3的输出端7将写信号数据缓冲后,分别与地址译码器CP5及CP6相应的输入端2相连,总线BUS来的读信号RD接到总线缓冲驱动器CP3的输入端15上,总线缓冲驱动器CP3的输出端5与地址译码器CP5、CP6相应的输入端1相连,总线缓冲驱动器CP2输出端9、7与地址译码器CP5的输入端4、5相连,形成地址信号A07~A06,地址译码器CP4输出端18与地址译码器CP5输入端3相连,地址译码器CP4输出端19与地址译码
器CP6输入端3相连。地址译码模块42将产生读写信号,片选大规模集成电路LSI信号、轴选择信号和读写使能信号,分别送至数据译码模块41、中断定时模块44和插补与位控模块43。数据译码模块41主要由三态输出总线传送接收器CP7、总线数据缓冲驱动器CP8、触发器CP9、光电隔离器CP12与锁存器CP13组成;本实施例中,三态输出的八总线传送接收器CP7采用74LS245,总线数据缓冲驱动器CP8采用74LS240,触发器CP9为六/四D型触发器、采用74LS175,光电隔离器CP12采用TLP512-4,锁存器CP13为74LS367。插补与位控模块43主要由LSI插补位控电路CP15、CP16、正与非门电路CP17、CP19、触发器CP18、CP20和锁存驱动器CP21、CP22组成;本实施例中,大规模集成电路LSI插补电路位控电路CP15、CP16为B91011,正与非门电路CP17、CP19为74S00,触发器CP18、CP20是JK触发器为74S112,锁存驱动器CP21、CP22为75113。中断定时模块44主要由可编程定时计数器CP10、触发器CP11和正与非门电路CP14组成;本实施例 中,可编程定时计数器CP10采用
8263,触发器CP11是六/四D型触发器为74LS175,正与非门电路CP14采用74S00。从总线BUS来的数据信号D00~D07送到CP 7的对应输入端2、3、4、5、6、7、8、9,CP7的输出端
18、17、16、15、14、13、12、11与CP16的输入端44,45、46、47、48、1、2、3及CP15的输入端44、
45、46、47、48、1、2、3和CP9的输入端4、5、12、13相连,接到CP15、CP16的为数据D00~D07,接到CP9的仅为数据D0~D3,CP6的输出端14与CP8的输入端1、19相连,CP13的输出端
3、5、7、9与CP8的输入端2、4、6、8对应相连接,CP8的输出端18、16、14、12、9、7、5、3及CP7的输出端18、16、14、12,9、7、5、3均与CP10的输入端8、7、6、5、4、3、2、1相连,CP5的输出端
14与CP10的输入端21相连,CP3的输出端14、16与CP10的输入端19、20相连,CP5的输出端18与CP10的输入端23相连,同时与CP16及CP15的输入端36相连,CP5的输出端19与CP10的输入端22与CP16和CP15的输入端35相连,形成读写控制信号。CP3的输出端
18、14、12及CP2的输出端3、5与CP15、CP16的输入端39、40、41、42、43对应连接,形成5位地址线;CP10的输出端10连到CP11的输入端4上,并与512K时钟脉冲相与,经CP14相与,产生中断信号在CP14的输出端与CP15、CP16的输入端6相连,CP15、CP16的17端接16MHZ的时钟信号,CP16的输入端32、28、34、15、14、8接地,CP15的输入端32、28、34接地,而输入端15、14、8可以外接编码器,CP15的输出端5接CP19的9端,而CP15的输出端4接SH21开关中点,开关SH21的触点a接CP19的输入端10,触点b接到CP20的13端上,CP20的输入端2、3、4、10、11、12、14、15,通过R1接到电压V1上,CP18的输入端2、3、4、10、11、12、14、
15及CP21的输入端6、7、10、9,CP22的输入端6、7、10、9均接到R1上,CP20的输出端5连到CP22输入端5上,CP20的输出端9接到SH22开关a点,SH22开关的b点接到CP9的输
出端15上,SH22开关中点接到CP22的输入端11,CP22的输出端4、3串连电阻R4接到插座CZ上,输出端12、13串连电阻R5接到插座CZ上,输出端1、2与14、15直接连到插座CZ 上,CP16的输出端5与CP17输入端1相连,输出端4与SH11开关中点相连,SH11的a点与CP17输入端2相连,b点与CP18的输入端13相连,CP17的输出端3连到CP18的输入端1
上,CP18的输出端5与CP21的输入端5相连,输出端9与SH12开关a点相连,SH12中点与CP21的输入端11相连,而b点与CP9的输出端7相连,CP21的输出端3、4串连电阻R2至CX插座上,12、13串连电阻R3至CX插座上,而1、2与14、15直接连到插座上,CP21与CP22的输入端9均接到CP9的输出端2上,CP7和CP8是数据线的接收与发送缓冲电路,CP9将接收到的数据在CP6的输出端18送出信号的选通下产生使能脉冲,从CP9的输出端2送到CP15、CP16上,使其处于使能状态;同时,从CP9的输出端7、10、15分别送出X、Y、Z座标轴的方向控制命令至SH12和SH22,以控制运动方向。CP10是可编程定时计数器,根据数据总线的输入端1、2......7、8的状态和输入端19、20地垃码AB01和AB02的状态在22、23读写指令和512K时钟的作用下,产生定时输出脉冲经CP11和CP14缓冲变为定时中断脉冲分别送到CP15、CP16上,CP15与CP16均为大规模电路的插补电路位控电路,CP4、CP5、CP6为门阵列译码器,它们输入端均为地址总线信号AB19~AB01,在CP3的输出端7、5输出的读写RD、WT的作用下,产生读写命令,从CP5的19、18端送到CP15、CP16和CP10,并产生片选信号从17、16、15端输出,分别送到CP15、CP16,从14端送出片选信号送到CP10,插补电路位控电路CP15、CP16在片选信号、中断定时信号以及读写信号的作用下,定时产生一串插补脉冲经5、4端输出。SH11、SH12及SH21、SH22为轴方向控制信号和脉冲控制信号,当SH11、SH21开关合上b点时且SH12与SH22合上a点每轴输出为两路脉冲,当SH11、SH21开关合上a点且SH12、SH22开关合上b点时输出脉冲或方向电平均经插座CX、CY、CZ送出至伺服放大器5上。CP12、CP13是作为报警检测电路,在CP6的17端的控制下产生的数据由CP13送回至CP8,当伺服电机7连接的编码器6产生的脉冲有输入时,经CP15输入端16、14、8送至插补电路位控电路。
[0020] 输入输出控制器8包括数据和地址控制模块81、输入控制模块82和输出控制模块83。
[0021] 数据和地址控制模块81主要由总线缓冲驱动器CP34、CP35、二输入端正或门CP36、正与非门CP42、二输负或门CP43、门阵列译码器CP44组成。本实施例中,总线缓冲驱动器CP34、CP35为74LS244,二输入端正或门CP36为74LS32,正与非门CP42为74LS00,二输负或门CP43为74S08,门阵列译码器CP44为GAL20V8。
[0022] 输入控制模块82主要由集成电路光电隔离器CP31、CP32和总线数据缓冲器CP33组成。本实施例中,集成电路光电隔离器CP31、CP32为TLP521-4,总线数据缓冲器CP33为74LS240。
[0023] 输出控制模块83主要由触发器CP37、CP38和达林顿管CP39、CP40、CP41组成。本实施例中,触发器CP37、CP38是八D型触发器为74LS273,达林顿管CP39、CP40、CP41为MC1413。
[0024] 如图3所示,CP34接收总线BUS来的数据信号D00~D07送到CP34的输入端2、3、4、5、6、7、8、9,经缓冲后CP34的输出端11、12、13、14、15、16、17、18接到CP37与CP38的输入端3、4、7、8、13、14、17、18上,CP35接收总线BUS来的地址信号A 1~A8送到CP 35的输入端2、4、6、8、11、13、15、17,经缓冲后由CP35的输出端3、5、7、9、12、14、16、18接到CP44的输入端对应点1、2、3、4、5、6、7、8上。CP43接收总线BUS送来的读写使能信号IORC、IOWC、AEN及A9接到CP43的输入端5、10、2、12上,CP43的输入端4、9、1、13通过电阻接V5,CP43的输出端6、8、3、11接到CP44的输入端11、10、9、13,总线信号RESDRV通过CP42的输出端
8送到CP37及CP38的11端,作为清除信号。
[0025] 门阵列译码器CP44在输入端11、10、9、13的读写使能信号的作用下,将地址码对应译出*R220~*R226的多组使能电平,由输出端16、17、18、19去控制CP33信号的输入选通。
[0026] 在CP31和CP32的输入回路中,每一路均要选用R11、R12、R13及D11~R81、R82、R83、D81分别构成光隔离器件的输入 匹配回路,R11~R81的一端接电压V6,另一端接光电隔离器件;CP31的输出端15接地,而16通过R14与C11的公共点,接到CP33的输入端2,CP32的输出端10通过R84与C82的公共点接到CP33的输入端11,CP33的其它输入端
17、4、15、6、13、8均按照上述原理对应连接,CP33在*R220的选通下,将读入的信息变成数据信号D00~D07连到内部数据总线上;由触发器CP37的输出端2、5、6、9、12、15、16对应连接到CP39的输入端1、2、3、4、5、6、7,CP37的19端与CP38的2端对应连到CP40的1、2端,CP38的输出端5、6、9、12、15、16、19对应连到CP 41的输入端1、2、3、4、5、6、7,CP39、CP40、CP41的8端均接地。
[0027] CP39的输出端16、15、14、13、12、11、10,CP40的输出端16、15与CP41的输出端16、15、14、13、12、11、10均连接到插座M1上,对应点为13、14、15、16、17、18、19、11、12、4、5、6、
7、8、9、10插座M1的1、2、3接地。
[0028] 光电隔离器件CP31与CP32,图中只画出2组,随着输入端的增加,可以扩展为多组组合。机床的开关信号通过N1~N4插头送到输入输出控制器8,接收进来送至数据总线,而M1、M2插座的输出端,将把本控制器的输出信号经达林顿管去控制继电器功率器件,由于输入采用光电隔离器件,输出采用达林顿管,从而达到较好的抗干扰能力。
[0029] 本实用新型可以实现对微细分步进电机的高精度高速控制,在脉冲当量为0.001mm时,高速可达8M/min以上,可以实现对交流位置型的伺服电机进行控制,可以实现
1轴到18轴的多轴控制,可以将CPU任意升级换代。
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