数控系统综合实验台技术方案

本实用新型专利技术涉及数控系统综合实验台，包括数控机床的硬件设施，还包括一设障－排障模块，所述的设障－排障模块包括中心测控单元，若干个通讯接口，故障设置执行模块和人机交互界面，中心测控单元控制各故障设置执行模块完成数控机床常见电类故障的自动设置，受训者根据系统表现出的现象，并结合相应的检测手段，做出故障评估、判断后，通过人机交互界面将排障操作结果输入到中心测控单元。本实用新型专利技术能模拟数控机床设备的常见故障，营造逼真的故障环境，以利于学员的学习。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机床领域，尤其是用于教学、培训的数控系统综合实验台。
技术介绍
数控机床是广泛应用于机械加工、制造业的重要装备，发展先进制造业，离不开高性能的数控机床和高素质的操作人才。而数控机床本身的技术发展日新月异，功能越来越强大，其操作维修与传统机床是完全不同的。在实际生产中，随着数控机床的普及，出现了操作人才，尤其是维修人才的断层。因此，数控机床操作工、维修工的培训成了一项很重要的工作。在现有技术中，数控机床操作工和维修工的培训是直接以实际的机床来完成的，也就是说，将实际使用的机床用于学员的实习。而机床是为生产而设计制造的，并未考虑到教学的特殊要求，无法让学员较直观地了解、掌握数控机床，尤其是，作为维修教学中的重要环节，应能让学员掌握常见故障的处理，而用实际机床来教学，无法模拟机床的故障环境，更谈不上排障的练习、测试了。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是缺少一种专用的数控机床教学实验设备，提供一种具有设障排障功能的数控系统综合实验台。为此，本技术采用了如下的技术方案数控系统综合实验台，包括控制系统、接口、执行机构、传感器和机械本体，控制系统通过接口向执行机构发出指令，将电信号转换为机械或力学量，并由机械本体做出规定的运动，完成相应的加工；而传感器将数控机床内部状况信息及外部环境信息反馈到控制系统，以备控制系统作出正确的反应；其特征在于它包括一设障-排障模块，所述的设障-排障模块包括中心测控单元，若干个通讯接口，故障设置执行模块和人机交互界面，中心测控单元控制各故障设置执行模块完成数控机床常见电类故障的自动设置，受训者根据系统表现出的现象，并结合相应的检测手段，做出故障评估、判断后，通过人机交互界面将排障操作结果输入到中心测控单元。进一步地，所述的故障设置执行模块由基于接触器组的强电故障设置执行模块、基于继电器组的直流电源故障设置执行模块和基于FPGA的信号故障设置执行模块组成。本技术还可包括一上位机，通过各通讯接口与综合实验平台通讯，向综合实验平台发布故障设置信息，并接收通过人机交互界面所输入的排障操作结果，进行进一步的分析处理。本技术通过故障设置执行模块，能模拟数控机床设备的常见故障，营造逼真的故障环境，不同的执行模块，用于不同功率、强弱和性质的电信号的故障设置，如基于接触器组的强电故障设置执行模块用于包括动力电源、驱动器电源、执行器驱动信号等在内的强电类故障设置，基于继电器组的直流电源故障设置执行模块用于数控机床各类直流电源类故障设置，基于FPGA的控制、反馈信号故障设置执行模块用于各轴控制信号和位置、位移、速度等反馈信号类故障的设置；籍由这样的系统设障，实验台即处于真实的故障状态；然后学员根据系统表现出的现象，并结合相应的检测手段，做出故障评估、判断后，通过人机交互界面将判断结果输入到中心测控单元，由其发送到上位机作判断、评价等进一步处理，界面采用下拉式菜单，便于操作。本技术中多模式的通讯接口并存，方便联网以构成不同规模和适合不同应用对象及应用范围的系统；如可将其扩展为一台上位机连接多个实验台的系统，以上位机作为教师机或考官机，控制多个学员的实习操作。本技术在硬件上采用CPLD和FPGA等现场可编程芯片，通过软件的设计，实现监控和应用部分的分离，这样根据应用对象和应用范围的不同，仅通过软件设置即能实现功能的程控在线重组，使之适合铣床、车床或加工中心等不同的数控加工设备之需，具有了柔性化、应用范围宽的特点。附图说明图1是本技术的设障-排障模块结构框图。具体实施方式参见图1。该模块的核心是中心测控单元，中心测控单元通过RS232接口、USB接口、CAN总线接口、广域网接口等多种方式与外界通信，并可借此与上位机联网；并有显示屏、键盘、语音等多种交互界面。当测控中心单元通过上述通讯接口接收到上位机发布的故障设置信息后，由该中心测控单元经处理后控制各类故障设置执行机构和无极变频干扰源，完成数控机床常见电类故障的自动设置，并通过语音和液晶屏发布一些提示、提醒信息。其中无极变频干扰源用于干扰类故障的产生，可分别产生动力电源层次、直流电源层次和信号层次的干扰，干扰源频率由D/A控制，实现高、中、低端频率无极程控调整。而故障设置执行机构分别配有基于接触器组的强电故障设置执行模块、基于继电器组的直流电源故障设置执行模块和基于FPGA的控制、反馈信号故障设置执行模块，用于不同功率、强弱和性质的电信号的故障设置，基于接触器组的强电故障设置执行模块用于包括动力电源、驱动器电源、执行器驱动信号等在内的强电类故障设置，基于继电器组的直流电源故障设置执行模块用于数控机床各类直流电源类故障设置，基于FPGA的控制、反馈信号故障设置执行模块用于各轴控制信号和位置、位移、速度等反馈信号类故障的设置。故障排除由培训者根据系统表现出的现象，并结合相应的检测手段，做出故障评估、判断后，通过键盘和液晶人机交互模块将判断结果输入到中心测控单元，由其发送到上位机系统作进一步处理。权利要求1.数控系统综合实验台，包括控制系统、接口、执行机构、传感器和机械本体，控制系统通过接口向执行机构发出指令，将电信号转换为机械或力学量，并由机械本体做出规定的运动，完成相应的加工；而传感器将数控机床内部状况信息及外部环境信息反馈到控制系统，以备控制系统作出正确的反应；其特征在于它包括一设障-排障模块，所述的设障-排障模块包括中心测控单元，若干个通讯接口，故障设置执行模块和人机交互界面，中心测控单元控制各故障设置执行模块完成数控机床常见电类故障的自动设置，受训者根据系统表现出的现象，并结合相应的检测手段，做出故障评估、判断后，通过人机交互界面将排障操作结果输入到中心测控单元。2.如权利要求1所述的数控系统综合实验台，其特征在于所述的故障设置执行模块由基于接触器组的强电故障设置执行模块、基于继电器组的直流电源故障设置执行模块和基于FPGA的信号故障设置执行模块组成。3.如权利要求1或2所述的数控系统综合实验台，其特征在于它还包括一上位机，通过各通讯接口与综合实验平台通讯，向综合实验平台发布故障设置信息，并接收通过人机交互界面所输入的排障操作结果，进行进一步的分析处理。专利摘要本技术涉及数控系统综合实验台，包括数控机床的硬件设施，还包括一设障－排障模块，所述的设障－排障模块包括中心测控单元，若干个通讯接口，故障设置执行模块和人机交互界面，中心测控单元控制各故障设置执行模块完成数控机床常见电类故障的自动设置，受训者根据系统表现出的现象，并结合相应的检测手段，做出故障评估、判断后，通过人机交互界面将排障操作结果输入到中心测控单元。本技术能模拟数控机床设备的常见故障，营造逼真的故障环境，以利于学员的学习。文档编号G09B25/00GK2916813SQ200620104320公开日2007年6月27日 申请日期2006年6月5日 优先权日2006年6月5日专利技术者郭辉, 傅建忠, 杨克己, 郑亚平, 冯旭忠, 孙磊, 俞武嘉, 乔小东 申请人:杭州浙大辰光科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
数控系统综合实验台，包括控制系统、接口、执行机构、传感器和机械本体，控制系统通过接口向执行机构发出指令，将电信号转换为机械或力学量，并由机械本体做出规定的运动，完成相应的加工；而传感器将数控机床内部状况信息及外部环境信息反馈到控制系统，以备控制系统作出正确的反应；其特征在于：它包括一设障－排障模块，所述的设障－排障模块包括中心测控单元，若干个通讯接口，故障设置执行模块和人机交互界面，中心测控单元控制各故障设置执行模块完成数控机床常见电类故障的自动设置，受训者根据系统表现出的现象，并结合相应的检测手段，做出故障评估、判断后，通过人机交互界面将排障操作结果输入到中心测控单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭辉，傅建忠，杨克己，郑亚平，冯旭忠，孙磊，俞武嘉，乔小东，
申请(专利权)人：杭州浙大辰光科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]