机床数控中集中式和分布式控制混合的安全逻辑控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种机床数控中集中式和分布式控制混合的安全逻辑控制系统，包括交互信息的数控子系统和逻辑控制子系统；所述逻辑控制子系统通过串行通信总线连接智能模块和受主控器管理的I/O模块；所述逻辑控制子系统包括控制资源管理器、控制逻辑程序编辑器、控制逻辑程序编译器，智能模块程序下载器，以及主控程序解释执行器；所述智能模块包括分控程序接收器和分控程序解释执行器。本实用新型专利技术能够保证控制运算核心瘫痪的情况下，数控机床的轴限位、急停等安全开关仍能正常工作，并且能够在局部显著提高逻辑控制效率，从而提高机床的I/O控制效率，大大减少控制响应时间，并且使数控机床的控制安全性和稳定性得到显著提升。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机床数控系统中的I/O控制系统。
技术介绍
机床数控系统是数字化的机床控制系统，将描述刀具与工件相对运动的宏观运动指令转化为周期性的伺服系统控制指令；数控系统控制伺服实现驱动电机拖动下的机床进给轴运动来实现刀具与工件相对运动，实现加工工件。通常机床数控系统在运动控制功能外还拥有一套I/O控制系统，该系统管理包括各轴限位和原点、刀库、机床键盘以及电液气的开关控制等除伺服控制之外的所有工作，是机床能够安全稳定运行的关键，是数控系统的重要组成部分。数控机床的I/O控制系统随着技术的进步，经历了几代的发展。一、继电器逻辑系统早期的数控机床I/O逻辑控制独立于数控系统，完全由分离的继电器元件实现。 如果把继电器通电吸合定为1，失电释放定为0，或者以其触点闭合为1，断开为0，便可用继电器组成各种逻辑门电路，起到逻辑控制的功能。1、非门电路继电器输入信号A = 1时，继电器Kl吸合，触点Kl-I断开，输出Y = O ；而当输入信号A = 0时，继电器Kl释放，触点Kl-I闭合，输出为1。用继电器组成的非门电路如图 1 “继电器组成的非门电路”所示。2、与门电路当继电器输入信号A = 1,B = 1,C=1时，继电器K1、K2和K3均吸合，其对应的触点Κ1-1、Κ1-2，和Κ1-3全部闭合，输出Y = 1 ；若其中有一个或一个以上输入信号为0，则触点将切断正电源回路，输出为0。用继电器组成的与门逻辑如图2 “继电器组成的与门电路”所示。3、或门电路将继电器的常开触点并联，即可得到或逻辑。只要其中有一个继电器通电(A= 1， 或B= 1，或C= 1)，所对应的触点便会闭合，输出Y= 1。用继电器组成的或门电路如图 3 “继电器组成的或门电路”所示。二、工业PLC系统如图4所示，工业PLC系统通常由逻辑运算处理核心模块CPU和外围I/O模块组成，CPU负责I/O的采集、逻辑运算和输出，I/O模块仅作为信号的物理输入输出接口。使用工业PLC进行多点集中控制，优点是技术成熟，稳定性好，控制效率高，缺点是不易与数控系统对接，与数控系统的协同工作比较困难，常常加大系统的设计复杂程度， 从而带来其他的不稳定因素。三、软PLC系统如图5所示，软PLC系统一般采用通用计算机加拓展I/O的硬件结构，核心控制运算在计算机上完成，并且通常集成在数控系统中，明显的优势就是克服了继电器逻辑系统和PLC系统的孤立性，将I/O控制功能集成于主系统下，使得能够很好的和其他组件协同工作，虽然不如硬PLC系统的高可靠性，但在软硬件技术水平不断提高的今天，软PLC系统的稳定性和控制效率也在不断提高。软PLC系统按照硬件结构分为集中和分散两种结构。集中结构即所有拓展I/O节点相对集中，基本上是插在主控计算机主板上的I/O板卡，因而集中供电，通过主控计算机内部总线直接接入处理器，由软件直接控制。分散结构即其I/O节点(输入/输出节点) 分散到机床的各个部分，由串行通讯接口接入主控计算机，通讯的内容是I/O节点信息；来自输入节点的信息汇总到主控计算机后，仍然由主控计算机实现控制逻辑运算，并通过串行通讯接口，将控制结果发送到输出节点，实现控制行为。集中结构优点在于直接与处理器交互，实时性好，但外围I/O节点受计算机接口限制，不易拓展且距控制现场较远，可能造成原始输入信息和最终输出信息的损失，并且增加布线成本。分散结构的优点是节省布线成本，缺点是通讯环节造成系统的延迟，降低了系统的实时性。集中结构和分散结构虽然硬件组织结构不同但其控制方式是相同的，即逻辑运算的处理核心均来自主控计算机。
技术实现思路
无论软硬PLC系统都有一个致命的问题，就是控制运算集中，一旦控制核心发生故障，整个系统就会瘫痪。本专利技术为克服上述缺陷提供了一种机床数控系统，其所实现的方法能够保证控制运算核心瘫痪的情况下，数控机床的轴限位、急停等安全开关仍能正常工作，并且能够在局部显著提高逻辑控制效率。本专利技术提供的一种机床数控系统，所实现的I/ 0控制方法，能够提高机床的I/O控制效率，大大减少控制响应时间，并且使数控机床的控制安全性和稳定性得到显著提升。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种机床数控中集中式和分布式控制混合的安全逻辑控制系统，包括交互信息的数控子系统和逻辑控制子系统；所述逻辑控制子系统通过串行通信总线连接智能模块和受主控器管理的I/O模块；所述逻辑控制子系统包括控制资源管理器、控制逻辑程序编辑器、控制逻辑程序编译器，智能模块程序下载器，以及主控程序解释执行器。其中，所述控制资源管理器连至所述控制逻辑程序编辑器，所述控制逻辑程序编辑器连至所述控制逻辑程序编译器；所述控制逻辑程序编译器分别连至所述智能模块程序下载器和所述主控程序解释执行器；所述智能模块程序下载器连接至所述智能模块。所述智能模块包括相互连接的分控程序接收器和分控程序解释执行器。所述逻辑控制资源管理器，用于控制资源；所述资源包括I/O管理，用于分辩所述受主控器管理的I/O模块以及被锁定由所述智能模块的分控器使用的1/0，从而指导经所述控制逻辑程序编译器编译的文件送所述主控程序解释执行器执行或送所述智能模块使用；所述控制逻辑程序编辑器，用于主控程序和智能模块分控器的程序的设计，提供了为智能模块编写和编译控制逻辑程序的功能，在IDE环境中直接生成智能模块的执行程序。所述控制逻辑程序编译器，用于将所述主控程序编译成主控器的所述程序解释执行器识别的运行文件；同时还搭载所述智能模块的程序编译器，将所述智能模块分控器的程序编译成模块识别和执行的目标文件；所述智能模块程序下载器，用于将生成的智能模块分控程序文件下载到所述智能模块中的目标模块；所述主控程序解释执行器，用于载入编译后的所述主控程序，并执行， 实现主控器的执行功能。而所述智能模块，用于接收并执行所述分控器的程序，所述分控器的程序为控制逻辑程序；包括分控程序接收器和分控程序解释执行器；其中，所述分控程序接收器，用于接收上位机载入所述分控器的程序，确认接收的有效性和正确性后，将所述分控器的程序写入所述智能模块的非易失性存储区；所述分控程序解释执行器，负责将下载所述分控器的程序载入并执行。上述系统的执行步骤如下Si、打开逻辑控制集成开发环境，确认硬件控制资源，在所述逻辑控制资源管理器下，按照控制逻辑程序设计方案，规划模块I/O的用途和受控方；所述受控方包括所述主控程序解释执行器和所述智能模块的分控程序解释执行器；S2、按照控制逻辑程序设计方案在所述控制逻辑程序编辑器中编写所述主控程序，或所述智能模块分控器的程序；S3、调用所述控制逻辑程序编译器，分别编译所述主控程序和所述智能模块分控器的程序，分别生成所述主控程序解释执行器和所述智能模块的分控程序解释执行器的控制逻辑执行文件；S4、将主控程序载入所述主控程序解释执行器，将分控程序执行文件通过所述智能模块的程序下载器下载到智能模块，由所述智能模块载入分控程序解释执行器。本专利技术能够保证控制运算核心瘫痪的情况下，数控机床的轴限位、急停等安全开关仍能正常工作，并且能够在局部显著提高逻辑控制效率，从而提高机床的I/O控制效率， 大大减少控制响应时间，并且使数控机床的控制安全性和稳定性得到显著提升。附图说明图1是现有技术继电器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种机床数控中集中式和分布式控制混合的安全逻辑控制系统，其特征在于，包括交互信息的数控子系统和逻辑控制子系统；所述逻辑控制子系统通过串行通信总线连接智能模块和受主控器管理的Ｉ／Ｏ模块；所述逻辑控制子系统包括控制资源管理器、控制逻辑程序编辑器、控制逻辑程序编译器，智能模块程序下载器，以及主控程序解释执行器；其中所述控制资源管理器连至所述控制逻辑程序编辑器，所述控制逻辑程序编辑器连至所述控制逻辑程序编译器；所述控制逻辑程序编译器分别连至所述智能模块程序下载器和所述主控程序解释执行器；所述智能模块程序下载器连接至所述智能模块；所述智能模块，包括相互连接的分控程序接收器和分控程序解释执行器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王声文，陈虎，董大鹏，王大伟，汤洪涛，耿文剑，白彦庆，林猛，刘沛，刘庆宏，于德海，
申请(专利权)人：大连光洋科技工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：91