机床的数控系统

摘要

本发明公开了一种机床数控系统，包括可供执行的程序和硬件电路，执行程序包括uC/OS实时操作系统和基于uC/OS实时操作系统的数控应用程序，硬件电路的处理器响应来自控制面板的用户操作，执行相应的数控加工过程，加工信息经处理器下传至FPGA和DA转换，经DA转换后的模拟信号输出至变频器的驱动电路控制机床的主轴电机；处理器输出的逻辑信息经FPGA、隔离转换后输出至IO接口，IO接口接受机床信号并将其信号经隔离转换后反馈至FPGA，经FPGA处理后传输至处理器。该数控系统集高性能的ARM处理器、大规模可现场可编程门阵列FPGA和uC/OS实时操作系统于一体，是一种新型的具有高集成度、高性价比和高可靠性的全功能数控系统。

主权项

1、一种机床的数字控制系统，至少包含数控系统的执行程序、硬件电路，以及显示器和控制面板，其特征在于：所述的执行程序包括有uC/OS实时操作系统和基于uC/OS实时操作系统的数控应用程序，其uC/OS实时操作系统负责系统的调度和管理；其基于uC/OS实时操作系统的数控应用程序负责执行数控系统；执行程序响应控制面板的输入/输出指令操作；所述的硬件电路包括有：一ARM处理器，负责数控系统的信息、数据的运算；一存储器扩展电路，负责存储上述ARM处理器的程序和数据，其中，存储器A中存储有系统初始化启动代码，存储器B中存储有基于uC/OS实时操作系统的数控系统执行程序及机床加工所需的数控程序，存储器C中是动态内存，存储有系统运行时的程序和数据，存储器D中存储有机床运行的状态参数及机床、刀具参数；一FPGA，负责将上述ARM处理器输出的位置信息输出至机床电机的伺服系统，控制机床的运动；其输出的逻辑信息对IO接口进行控制；一存储器E，负责上述FPGA在掉电后的数据保存；一D/A转换器，负责将上述ARM处理器输出的数字信息转换成模拟信息；一驱动电路，负责将上述D/A转换的信息输出至机床变频器；一IO接口电路，负责机床和数控系统的联通；一隔离转换电路，负责将上述FPGA、IO接口的信息进行隔离、转换；一系统电源电路，负责提供控制系统和继电器所需电源；数控系统采用基于ARM处理器和uC/OS实时操作系统相结合的控制方式；LCD显示器同ARM处理器连接，控制面板同FPGA连接，机床主轴变频器同驱动电路连接，机床电机同隔离转换电路连接；存储器C中的基于uC/OS实时操作系统的数控系统执行程序在ARM处理器平台上运行，ARM处理器响应来自控制面板的用户操作指令，执行相应的数控加工过程；零件加工信息经ARM处理后，下传至FPGA和DA转换模块；DA转换后的模拟信号输出至变频器的驱动电路，控制机床的主轴电机；FPGA实现的伺服驱动信号经隔离转换后输出至机床的伺服系统，控制机床的运动；经ARM处理后的逻辑信息经FPGA、隔离转换后输出至IO接口，所述的IO接口接受机床信号并将其信号经隔离转换后反馈至FPGA和ARM。