一种高性能PCB钻床控制系统

1.一种高性能PCB钻床控制系统，包括控制主机、独立运动控制器、伺服驱动器、变频器和I/O系统，其特征在于，所述控制主机通过以太网与所述独立运动控制器的数据输入输出端连接，所述独立运动控制器的伺服控制信号输出端与所述伺服驱动器的伺服控制信号输入输出端连接，所述独立运动控制器的变频控制信号输出端与所述变频器的变频控制信号输入输出端连接，所述独立运动控制器的数据输入输出端与所述I/O系统的数据输入输出端连接；
系统通过控制主机将处理过的钻孔文件数据打包在加工前下载到独立运动控制器，钻孔加工控制程序在独立运动控制器内完成，克服以往控制程序在控制主机运行，通过PCI总线与运动控制卡在复杂工业现场环境频繁数据通信，造成的系统稳定性差难题；
通过以太网通信方式在本控制系统两级控制中心实现数据交换，可实现对生产加工过程多机联网远程控制，实现加工过程的网络化管理，克服以往PCI总线控制系统网络化、智能化方面的缺陷；
适应PCB工艺要求的整体解决方案的开发设计，满足钻床高速、高精、实时性、高动态响应性控制需求，实时性要求高的控制程序完全在独立运动控制器完成，解决了以往控制主机在windows操作环境下实时控制难的问题，实现钻孔精度与速度提高；所述独立运动控制器包括DSP、FPGA、模拟输入/输出接口、数字输入/输出接口、光电编码器接口和以太网数据通信接口；
控制主机采用工业PC，由PC机、显示器、鼠标及键盘构成，负责人机界面、钻孔文件处理、系统调度、钻孔加工过程管理；独立运动控制器负责与机床运动相关位置及输入输出口管理；DSP作为独立运动控制器的核心，负责处理运动控制相关的指令和程序，并通过FPGA对光电编码器接口、控制脉冲输出接口、高速位置锁存和数字输入/输出接口的控制，实现对数控系统的高速、高精、全闭环位置控制；其中，I/O系统包括通用I/O系统和专用I/O系统；独立运动控制器通过标准以太网接口端子RJ45与控制主机连接，采用TCP/IP协议，由FPGA内置的双向FIFO与DSP及控制主机进行协调通信和数据传输，实现控制主机到DSP和从DSP到主机运动控制指令和数据的高速、准确、有效传输。

一种高性能PCB钻床控制系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于数控系统领域，涉及一种PCB钻床自动控制系统。\n背景技术\n[0002] 数控钻床是完成PCB(印制电路板)生产工序中的关键设备，作为核心技术的数控系统，当前应用最为广泛的是基于PC的开放式的数控系统，其中以运动控制卡通过PCI插槽与工业PC相连接构成的数控系统以硬件组成简单、可以充分利用PC机的丰富软件资源及运动控制卡的运动规划及位置管理能力，成为开发周期短、性价比高的主要结构形式。但对于PCB钻床的复杂工业现场使用环境，这种系统具有以下缺点：\n[0003] 1、运动控制卡与主机共电源，易产生电源耦合，影响以模拟控制(DAC)输出的运动轴控制精度；\n[0004] 2、运动控制卡通过“金手指”与主控计算机并行总线以机械接触连接，现场振动与灰尘易产生接触不良，造成控制系统不稳定；\n[0005] 3、系统控制权完全集中在上位工控计算机，造成上位机系统负担重，实时处理能力差，系统运行效率不高。\n发明内容\n[0006] 本发明针对PCI总线结构的PCB钻床控制系统缺点，提出了一种基于网络通信技术的数控系统，以克服、解决现有系统稳定性差及实时控制处理能力不强的技术缺点，为PCB钻孔作业提供一种性能稳定可靠、网络化、智能型控制系统，适应PCB产业对高速高精PCB数控钻床的技术需求。\n[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：\n[0008] 一种高性能PCB钻床控制系统，包括控制主机、独立运动控制器、伺服驱动器、变频器和I/O系统，所述控制主机的数据输入输出端通过以太网与所述独立运动控制器的数据输入输出端连接，所述独立运动控制器的伺服控制信号输出端与所述伺服驱动器的伺服控制信号输入输出端连接，所述独立运动控制器的变频控制信号输出端与所述变频器的变频控制信号输入输出端连接，所述独立运动控制器的数据输入输出端与所述I/O系统的数据输入输出端连接。\n[0009] 本发明的PCB钻床控制系统为PCB钻孔作业提供一种性能稳定可靠、网络化、智能型控制系统，适应PCB产业对高速高精PCB数控钻床的技术需求。\n附图说明\n[0010] 图1为本发明的具体实施方式提供的高性能PCB钻床控制系统的结构示意图；\n[0011] 图2为本发明的具体实施方式提供的独立运动控制器的硬件结构框图；\n[0012] 图3为本发明的具体实施方式提供的基于工业以太网的通信系统框图；\n[0013] 图4为本发明的具体实施方式提供的系统钻孔加工流程图。\n具体实施方式\n[0014] 本发明为构建一种基于网络的高性能PCB钻床控制系统，该系统由两级控制中心构成，即工业PC+独立运动控制器，二者间通过工业以太网进行数据通信。下面结合说明书附图对本具体实施方式作具体说明，如图1至图4所示，相应的高性能PCB钻床控制系统包括控制主机1、独立运动控制器2、伺服驱动器3、变频器4和I/O系统5，控制主机1的数据输入输出端与独立运动控制器2的数据输入输出端连接，独立运动控制器2的伺服控制信号输出端与伺服驱动器3的伺服控制信号输入输出端连接，独立运动控制器2的变频控制信号输出端与变频器4的变频控制信号输入输出端连接，独立运动控制器2的数据输入输出端与I/O系统5的数据输入输出端连接。\n[0015] 具体的，控制主机1可采用工业PC，由PC机、显示器、鼠标及键盘构成，负责人机界面、钻孔文件处理、系统调度、钻孔加工过程管理；独立运动控制器2由DSP、FPGA、模拟输入/输出接口、数字输入/输出接口、光电编码器接口、数据通信接口等构成，主要负责与机床运动相关位置及输入输出口管理；DSP作为独立运动控制器2的核心，负责处理运动控制相关的指令和程序，并通过FPGA对光电编码器接口、控制脉冲输出接口、高速位置锁存和数字输入/输出接口等的控制，实现对数控系统的高速、高精、全闭环位置控制。其中，I/O系统5可以包括通用I/O系统和专用I/O系统。独立运动控制器2通过标准以太网接口端子RJ45与控制主机1连接，采用TCP/IP协议，由FPGA内置的双向FIFO与DSP及控制主机\n1进行协调通信和数据传输，实现控制主机1到DSP和从DSP到主机运动控制指令和数据的高速、准确、有效传输。本方案易于实现资源共享、分散处理、过程控制和管理一体化。整个系统结构清晰，便于实现各子功能的模块化，从而大大提高了该系统的可扩展性，便于维护。\n[0016] 本具体实施方式的有益效果在于：\n[0017] 1、系统通过控制主机将处理过的钻孔文件数据打包在加工前下载到运动控制器，钻孔加工控制程序在运动控制器内完成，克服以往控制程序在控制主机运行，通过PCI总线与运动控制卡在复杂工业现场环境频繁数据通信，造成的系统稳定性差难题。\n[0018] 2、通过以太网通信方式在本控制系统两级控制中心实现数据交换，可实现对生产加工过程多机联网远程控制，实现加工过程的网络化管理。克服以往PCI总线控制系统网络化、智能化方面的缺陷。\n[0019] 3、适应PCB工艺要求的整体解决方案的开发设计，满足钻床高速、高精、实时性、高动态响应性控制需求。实时性要求高的控制程序完全在运动控制器完成，解决了以往控制主机在windows操作环境下实时控制难的问题，实现钻孔精度与速度提高。\n[0020] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。