專利名稱：數控系統綜合實驗臺的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機床領域，尤其是用于教學、培訓的數控系統綜合實驗臺。
背景技術：
數控機床是廣泛應用于機械加工、制造業的重要裝備，發展先進制造業，離不開高性能的數控機床和高素質的操作人才。而數控機床本身的技術發展日新月異，功能越來越強大，其操作維修與傳統機床是完全不同的。在實際生產中，隨著數控機床的普及，出現了操作人才，尤其是維修人才的斷層。因此，數控機床操作工、維修工的培訓成了一項很重要的工作。
在現有技術中，數控機床操作工和維修工的培訓是直接以實際的機床來完成的，也就是說，將實際使用的機床用于學員的實習。而機床是為生產而設計制造的，并未考慮到教學的特殊要求，無法讓學員較直觀地了解、掌握數控機床，尤其是，作為維修教學中的重要環節，應能讓學員掌握常見故障的處理，而用實際機床來教學，無法模擬機床的故障環境，更談不上排障的練習、測試了。

發明內容
本實用新型要解決的技術問題是缺少一種專用的數控機床教學實驗設備，提供一種具有設障排障功能的數控系統綜合實驗臺。
為此，本實用新型采用了如下的技術方案數控系統綜合實驗臺，包括控制系統、接口、執行機構、傳感器和機械本體，控制系統通過接口向執行機構發出指令，將電信號轉換為機械或力學量，并由機械本體做出規定的運動，完成相應的加工；而傳感器將數控機床內部狀況信息及外部環境信息反饋到控制系統，以備控制系統作出正確的反應；其特征在于它包括一設障-排障模塊，所述的設障-排障模塊包括中心測控單元，若干個通訊接口，故障設置執行模塊和人機交互界面，中心測控單元控制各故障設置執行模塊完成數控機床常見電類故障的自動設置，受訓者根據系統表現出的現象，并結合相應的檢測手段，做出故障評估、判斷后，通過人機交互界面將排障操作結果輸入到中心測控單元。
進一步地，所述的故障設置執行模塊由基于接觸器組的強電故障設置執行模塊、基于繼電器組的直流電源故障設置執行模塊和基于FPGA的信號故障設置執行模塊組成。
本實用新型還可包括一上位機，通過各通訊接口與綜合實驗平臺通訊，向綜合實驗平臺發布故障設置信息，并接收通過人機交互界面所輸入的排障操作結果，進行進一步的分析處理。
本實用新型通過故障設置執行模塊，能模擬數控機床設備的常見故障，營造逼真的故障環境，不同的執行模塊，用于不同功率、強弱和性質的電信號的故障設置，如基于接觸器組的強電故障設置執行模塊用于包括動力電源、驅動器電源、執行器驅動信號等在內的強電類故障設置，基于繼電器組的直流電源故障設置執行模塊用于數控機床各類直流電源類故障設置，基于FPGA的控制、反饋信號故障設置執行模塊用于各軸控制信號和位置、位移、速度等反饋信號類故障的設置；籍由這樣的系統設障，實驗臺即處于真實的故障狀態；然后學員根據系統表現出的現象，并結合相應的檢測手段，做出故障評估、判斷后，通過人機交互界面將判斷結果輸入到中心測控單元，由其發送到上位機作判斷、評價等進一步處理，界面采用下拉式菜單，便于操作。
本實用新型中多模式的通訊接口并存，方便聯網以構成不同規模和適合不同應用對象及應用范圍的系統；如可將其擴展為一臺上位機連接多個實驗臺的系統，以上位機作為教師機或考官機，控制多個學員的實習操作。
本實用新型在硬件上采用CPLD和FPGA等現場可編程芯片，通過軟件的設計，實現監控和應用部分的分離，這樣根據應用對象和應用范圍的不同，僅通過軟件設置即能實現功能的程控在線重組，使之適合銑床、車床或加工中心等不同的數控加工設備之需，具有了柔性化、應用范圍寬的特點。


圖1是本實用新型的設障-排障模塊結構框圖。
具體實施方式
參見圖1。該模塊的核心是中心測控單元，中心測控單元通過RS232接口、USB接口、CAN總線接口、廣域網接口等多種方式與外界通信，并可借此與上位機聯網；并有顯示屏、鍵盤、語音等多種交互界面。當測控中心單元通過上述通訊接口接收到上位機發布的故障設置信息后，由該中心測控單元經處理后控制各類故障設置執行機構和無極變頻干擾源，完成數控機床常見電類故障的自動設置，并通過語音和液晶屏發布一些提示、提醒信息。其中無極變頻干擾源用于干擾類故障的產生，可分別產生動力電源層次、直流電源層次和信號層次的干擾，干擾源頻率由D/A控制，實現高、中、低端頻率無極程控調整。而故障設置執行機構分別配有基于接觸器組的強電故障設置執行模塊、基于繼電器組的直流電源故障設置執行模塊和基于FPGA的控制、反饋信號故障設置執行模塊，用于不同功率、強弱和性質的電信號的故障設置，基于接觸器組的強電故障設置執行模塊用于包括動力電源、驅動器電源、執行器驅動信號等在內的強電類故障設置，基于繼電器組的直流電源故障設置執行模塊用于數控機床各類直流電源類故障設置，基于FPGA的控制、反饋信號故障設置執行模塊用于各軸控制信號和位置、位移、速度等反饋信號類故障的設置。故障排除由培訓者根據系統表現出的現象，并結合相應的檢測手段，做出故障評估、判斷后，通過鍵盤和液晶人機交互模塊將判斷結果輸入到中心測控單元，由其發送到上位機系統作進一步處理。
權利要求1.數控系統綜合實驗臺，包括控制系統、接口、執行機構、傳感器和機械本體，控制系統通過接口向執行機構發出指令，將電信號轉換為機械或力學量，并由機械本體做出規定的運動，完成相應的加工；而傳感器將數控機床內部狀況信息及外部環境信息反饋到控制系統，以備控制系統作出正確的反應；其特征在于它包括一設障-排障模塊，所述的設障-排障模塊包括中心測控單元，若干個通訊接口，故障設置執行模塊和人機交互界面，中心測控單元控制各故障設置執行模塊完成數控機床常見電類故障的自動設置，受訓者根據系統表現出的現象，并結合相應的檢測手段，做出故障評估、判斷后，通過人機交互界面將排障操作結果輸入到中心測控單元。
2.如權利要求1所述的數控系統綜合實驗臺，其特征在于所述的故障設置執行模塊由基于接觸器組的強電故障設置執行模塊、基于繼電器組的直流電源故障設置執行模塊和基于FPGA的信號故障設置執行模塊組成。
3.如權利要求1或2所述的數控系統綜合實驗臺，其特征在于它還包括一上位機，通過各通訊接口與綜合實驗平臺通訊，向綜合實驗平臺發布故障設置信息，并接收通過人機交互界面所輸入的排障操作結果，進行進一步的分析處理。
專利摘要本實用新型涉及數控系統綜合實驗臺，包括數控機床的硬件設施，還包括一設障－排障模塊，所述的設障－排障模塊包括中心測控單元，若干個通訊接口，故障設置執行模塊和人機交互界面，中心測控單元控制各故障設置執行模塊完成數控機床常見電類故障的自動設置，受訓者根據系統表現出的現象，并結合相應的檢測手段，做出故障評估、判斷后，通過人機交互界面將排障操作結果輸入到中心測控單元。本實用新型能模擬數控機床設備的常見故障，營造逼真的故障環境，以利于學員的學習。
文檔編號G09B25/00GK2916813SQ200620104320
公開日2007年6月27日 申請日期2006年6月5日 優先權日2006年6月5日
發明者郭輝, 傅建忠, 楊克己, 鄭亞平, 馮旭忠, 孫磊, 俞武嘉, 喬小東 申請人:杭州浙大辰光科技有限公司