CN202583805U - 数字控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数字控制系统，该数字控制系统包括数字控制器及电气控制单元。其中，数字控制器包括控制模块及开关量输出模块，开关量输出模块分别与控制模块和电气控制单元连接。数字控制器还包括反馈模块，反馈模块分别与控制模块和电气控制单元连接。本实用新型的数字控制系统，其数字控制器可以判断发送给电气控制单元的开关量控制信号与反馈回来的反馈信号是否一致，若一致，数字控制器随即发送下一条信号；若不一致，数字控制器停止发送下一条信号，且进行报警。这杆，提高了整个数字控制系统的安全性能。同时，操作人员经数字控制器及时地了解电气控制单元的运行状况，有利于及时的排查及处理故障，从而使得被控制装置安全地运行。

Description

数字控制系统

技术领域

本实用新型涉及数控领域，特别地，涉及一种数字控制系统。

背景技术

现有的机床数字控制器的开关量输出电路，属于典型的开环控制方式。即数字控制器输出的开关量控制信号经开关量输出电路传输到被控制器件。只要开关量控制信号从数字控制器发送出来，而不管被控制器件是否已执行该条开关量控制信号，数字控制器始终默认为已执行，在无人为干预的条件下，数字控制器将会发送下一条开关量控制信号。

由以上可知，采用开环控制方式输出开关量控制信号给被控制器件，数字控制器无法得知已发送的开关量控制信号是否成功到达被控制器件，及成功到达被控制器件的开关量控制信号是否由被控制器件成功执行。当开关量控制信号没有被被控制器件成功执行时，数字控制器继续发送下一条开关量控制信号会造成被控器件运行不正常，严重时会造成安全事故。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种数字控制系统，以解决现有的数字控制器无法得知已发送的开关量控制信号是否由被控制器件成功执行的技术问题。

为实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种数字控制系统，该数字控制系统包括数字控制器及电气控制单元，其中，数字控制器包括控制模块及开关量输出模块，开关量输出模块分别与控制模块和电气控制单元连接，数字控制器还包括反馈模块，反馈模块分别与控制模块和电气控制单元连接。

进一步地，数字控制器还包括系统总线，控制模块通过系统总线分别与开关量输出模块和反馈模块连接。

进一步地，数字控制器还包括连接器，开关量输出模块和反馈模块分别通过连接器连接于电气控制单元。

进一步地，开关量输出模块包括顺次连接的触发器或锁存器、第一光耦器及功率放大器，其中，触发器或锁存器通过系统总线连接控制模块，功率放大器通过连接器连接电气控制单元。

进一步地，反馈模块包括顺次连接的总线驱动器、第二光耦器及电平转换器，其中，总线驱动器经系统总线连接控制模块，电平转换器通过连接器连接电气控制单元。

进一步地，电气控制单元包括继电器，电平转换器通过连接器连接于继电器；功率放大器通过连接器连接于继电器。

进一步地，电气控制单元包括继电器及连接继电器的接触器，继电器根据开关量控制信号驱动接触器接通或断开。

进一步地，接触器连接有一电动机，当接触器接通时，电动机处于一电源回路，当接触器断开时，电动机与电源回路断开。

进一步地，电气控制单元还包括传感器，传感器同轴地安装于电动机的旋转轴上，且传感器通过连接器连接于电平转换器。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的数字控制系统，其数字控制器可以判断发送给电气控制单元的开关量控制信号与反馈回来的反馈信号是否一致，若一致，数字控制器随即发送下一条指令；若不一致，数字控制器停止发送下一条指令，且进行报警。这杆，提高了整个数字控制系统的安全性能。同时，操作人员经数字控制器及时地了解电气控制单元的运行状况，有利于及时的排查及处理故障，从而使得被控制装置安全地运行。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的数字控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型的数字控制系统的第一优选实施例的结构示意图；以及

图3是本实用新型的数字控制系统的第二优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1和图2，本实用新型的第一优选实施例的数字控制系统包括数字控制器1及电气控制单元3。其中，数字控制器1包括控制模块11、开关量输出模块13及反馈模块15，控制模块11经开关量输出模块13发送开关量控制信号给电气控制单元3，该电气控制单元3根据收到的开关量控制信号运行。

控制模块11经反馈模块15连接于电气控制单元3。该反馈模块15对电气控制单元3进行检测，从而得到反馈信号，并将该反馈信号传送给控制模块11。控制模块11将收到的反馈信号与发送出的开关量控制信号进行比较，当反馈信号与开关量控制信号一致时，则表明已发送的开关量控制信号已成功到达电气控制单元3，此时，控制模块11可以发送下一条开关量控制信号给电气控制单元3。当控制模块11判断反馈信号与开关量控制信号不一致时，则表明已发送的开关量控制信号未成功到达电气控制单元3，此时，控制模块11不发送下一条开关量控制信号给电气控制单元3，同时，控制模块11驱使报警器进行报警。通过控制模块11对反馈信号进行判断，从而避免了当开关量控制信号没有成功到达电气控制单元3时，控制模块11继续发送下一条开关量控制信号而造成的电气控制单元3运行不正常，甚至是安全事故。

在本实用新型的第一优选实施例中，电气控制单元3包括继电器31。开关量输出模块13包括顺次连接的触发器或锁存器131、第一光耦器133及功率放大器135。其中，触发器或锁存器131经一系统总线17连接于上述的控制模块11，功率放大器135经一连接器19连接于电气控制单元3的继电器31。反馈模块15包括顺次连接的总线驱动器151、第二光耦器153及电平转换器155。其中，总线驱动器151同杆经上述的系统总线17连接于控制模块11，电平转换器155同杆经上述的连接器19连接于上述的继电器31，且电平转换器155与上述的功率放大器135连接于该继电器31的同一个输入脚。

使用时，控制模块11经系统总线17将开关量控制信号发送给开关量输出模块13进行一系列的处理后，再经连接器19将开关量控制信号发送给电气控制单元3的继电器31。优选的，开关量控制信号依次经触发器或锁存器131、第一光耦器133及功率放大器135分别进行电平转换、信号隔离及电流放大后，再经上述的连接器19将经过处理后的开关量控制信号发送给电气控制单元3的继电器31，继电器31根据收到的开关量控制信号驱动被控制装置运行。在继电器31工作的同时，连接于继电器31的反馈模块15对继电器31的工作状况进行检测，从而得到第一反馈信号。在本第一优选实施例中，继电器31作为本实用新型的数字控制系统的反馈点，即电气控制单元3向数字控制器1反馈继电器31的运行状况。具体为，反馈模块15的电平转换器155、第二光耦器153及总线驱动器151依次对第一反馈信号进行电平转换、信号隔离及运算处理后，再将处理后的第一反馈信号经系统总线17写入控制模块11内。控制模块11可以根据收到第一反馈信号判断开关量控制信号是否成功到达继电器31。如开关量控制信号成功到达继电器31时，控制模块11还可以根据收到的第一反馈信号实时监控继电器31的工作状况。当继电器31所接收的上述开关量控制信号出现异常时，数字控制器1可以及时地停止发送下一条开关量控制信号并发出警报，从而使得工作人员快速及时的处理故障。

由以上可知，上述的第一优选实施例可以实现对数字控制系统的半闭环控制，即数字控制器1可以判断输出的开关量控制信号是否成功到达电气控制单元3的继电器31，且数字控制器1可以实现对继电器31的工作状况的实时监控。

上述的第一优选实施例还具有诊断数字控制系统的线路是否正常的功能，具体为：先将电气控制单元3内的动力电源关闭，使得继电器31处于可备用状态。当数字控制器1的控制模块11经开关量输出模块13输出开关量控制信号给电气控制单元3的继电器31时，反馈模块15从该继电器31处得到第一反馈信号，并将该第一反馈信号经系统总线17写入控制模块11内。控制模块11判断第一反馈信号与输出的开关量控制信号是否相同，如果相同，则说明从控制模块11到继电器31之间的控制线路正常；如果不相同，则说明从控制模块11到继电器31之间的控制线路有故障，从而加快了控制线路故障的定位及处理。

当上述的控制模块11到继电器31之间的控制线路正常时，为了检测电气控制单元3内的动力线路是否正常，此时，需开启电气控制单元3内的动力电源，当电气控制单元3内的其它元件在继电器31的驱动下正常运行时，说明动力线路也是正常的。相反的是：如果继电器31无法驱动电气控制单元3内的其它元件正常运行，则说明动力线路发生故障，采用此种方式可以加快动力线路故障的定位及处理。

第二优选实施例为本实用新型的数字控制系统的全闭环控制。

图3为本实用新型的第二优选实施例的数字控制系统。请参见图3，本实用新型的第二优选实施例的数字控制系统与第一优选实施例的主要区别点在于：电气控制单元3还包括接触器33及传感器35。其中，接触器33与继电器31连接，且接触器31连接于被控制装置，比如电动机5。传感器35同轴地安装于电动机5的旋转轴上，且传感器35经连接器19与反馈模块15的电平转换器155连接。

使用时，控制模块11经系统总线17将开关量控制信号发送给开关量输出模块13进行一系列的处理后，再经连接器19将开关量控制信号发送给电气控制单元3的继电器31。上述的继电器31根据接收到的开关量控制信号驱动接触器33接通或断开。当接触器33接通时，电动机5处于三相交流电的电源回路，该电动机5在三相交流电的作用下驱动机床运行。相反，电动机5因接触器33的断开而与三相交流电的电源回路断开，进行电动机5不能运行。当电动机5运转时，传感器35可以实时地检测到电动机5的转速。传感器35根据检测到的转速从而得到第二反馈信号，并将第二反馈信号经连接器19发送给反馈模块15。在本第二优选实施例中，传感器35作为本实用新型的数字控制系统的反馈点，即电气控制单元3通过传感器35向数字控制器1反馈电动机5的运行状况。具体为，反馈模块15的电平转换器155、第二光耦器153及总线驱动器151依次对第二反馈信号进行电平转换、信号隔离及运算处理后，再将处理后的第二反馈信号经系统总线17写入控制模块11内。控制模块11可以根据收到第二反馈信号实时监控电动机5的工作状况。当电动机5出现异常时，数字控制器1可以及时地停止发送下一条开关量控制信号并发出警报，从而使得工作人员快速及时的处理故障。

由以上可知，上述的第二优选实施例可以实现对数字控制系统的全闭环控制，即数字控制器1可以实时地监控电动机5的运转状况。

综上，本实用新型的数字控制系统，其数字控制器可以判断发送给电气控制单元的开关量控制信号与反馈回来的反馈信号是否一致，若一致，数字控制器随即发送下一条指令；若不一致，数字控制器停止发送下一条指令，且进行报警。这杆，提高了整个数字控制系统的安全性能。同时，操作人员经数字控制器及时地了解电气控制单元的运行状况，有利于及时的排查及处理故障，从而使得被控制装置安全地运行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数字控制系统，所述数字控制系统包括数字控制器(1)及电气控制单元(3)，其中，所述数字控制器(1)包括控制模块(11)及开关量输出模块(13)，所述开关量输出模块(13)分别与所述控制模块(11)和所述电气控制单元(3)连接，其特征在于，所述数字控制器(1)还包括反馈模块(15)，所述反馈模块(15)分别与所述控制模块(11)和所述电气控制单元(3)连接。

2.根据权利要求1所述的数字控制系统，其特征在于，所述数字控制器(1)还包括系统总线(17)，所述控制模块(11)通过所述系统总线(17)分别与所述开关量输出模块(13)和所述反馈模块(15)连接。

3.根据权利要求2所述的数字控制系统，其特征在于，所述数字控制器(1)还包括连接器(19)，所述开关量输出模块(13)和所述反馈模块(15)分别通过所述连接器(19)连接于所述电气控制单元(3)。

4.根据权利要求3所述的数字控制系统，其特征在于，所述开关量输出模块(13)包括顺次连接的触发器或锁存器(131)、第一光耦器(133)及功率放大器(135)，其中，所述触发器或锁存器(131)通过所述系统总线(17)连接所述控制模块(11)，所述功率放大器(135)通过所述连接器(19)连接所述电气控制单元(3)。

5.根据权利要求4所述的数字控制系统，其特征在于，所述反馈模块(15)包括顺次连接的总线驱动器(151)、第二光耦器(153)及电平转换器(155)，其中，所述总线驱动器(151)经所述系统总线(17)连接所述控制模块(11)，所述电平转换器(155)通过所述连接器(19)连接所述电气控制单元(3)。

6.根据权利要求5所述的数字控制系统，其特征在于，所述电气控制单元(3)包括继电器(31)，所述电平转换器(155)通过所述连接器(19)连接于所述继电器(31)；所述功率放大器(135)通过所述连接器(19)连接于所述继电器(31)。

7.根据权利要求5所述的数字控制系统，其特征在于，所述电气控制单元(3)包括继电器(31)及连接所述继电器(31)的接触器(33)，所述继电器(31)根据所述开关量控制信号驱动所述接触器(33)接通或断开。

8.根据权利要求7所述的数字控制系统，其特征在于，所述接触器(33)连接有一电动机(5)，当所述接触器(33)接通时，所述电动机(5)处于一电源回路，当所述接触器(33)断开时，所述电动机(5)与所述电源回路断开。

9.根据权利要求8所述的数字控制系统，其特征在于，所述电气控制单元(3)还包括传感器(35)，所述传感器(35)同轴地安装于所述电动机(5)的旋转轴上，且所述传感器(35)通过所述连接器(19)连接于所述电平转换器(155)。

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