本實用新型屬于數控仿真技術領域，尤其是一種新型多平臺數控仿真器。

背景技術：

隨著制造業的快速發展，數控技術在各行各業、尤其是精加工行業取得了廣泛的應用，國內生產的數控系統也取得了重大的發展，數控機床的使用更推動了數控技術的發展，數控機床是以CNC為核心，綜合了精密的機械、電子、電力拖動、自動控制、自動檢測、傳感器等技術而發展起來的一種技術通用制造設備。數控仿真系統是建立在實際數控操作基礎之上，用計算機進行動態仿真的系統，在數控教學領域有巨大的發展潛力。數控教學大致包括一般數控知識的教學和實際操作技能的培訓兩部分，相應的培訓除了必要的理論講解，大部分工作是在數控設備上的實際操作訓練。而數控設備價格昂貴，培訓者的誤操作還可能會危及機床設備甚至操作者自身的安全。因此，數控先期教學不適合在實際設備上進行。隨著計算機軟硬件技術、圖形圖像處理及虛擬加工技術的發展,建立一個經濟、高效、快捷、通用的數控加工教學平臺已經成為可能。在這個數控加工教學平臺上，操作者能夠在生動、直觀的動畫環境下,數控編程、手工操作、試對刀和數控加工，猶如在操作一臺真正的數控機床。

然而，由于數控系統廠家眾多，系統多種多樣，指令格式和操作模式各不相同，迫切的需要一種能用單一設備實現各種數控系統仿真的途徑。以數控職業技能培訓為例，一個學校如果要培訓不同的數控系統就需要購置不同數控系統的機床設備，而這些設備價格昂貴，需要巨大的前期投入，極大的提高了教學成本，造成了教學資源的浪費。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種設計合理、適用范圍廣泛且節約資源的新型多平臺數控仿真器。

本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種新型多平臺數控仿真器，包括PLC板和NC板，所述PLC板由ARM-M3主板、機床操作面板、數控操作面板、輸入設備、輸出設備、手輪、EEPROM構成，所述ARM-M3主板分別與機床操作面板、數控操作面板、輸入設備、輸出設備、手輪、EEPROM及上位PC機相連接；所述NC板由ARM-A53主板、PCL運動控制板、觸摸屏、SD卡、SRAM、伺服驅動器、變頻器構成，ARM-53主板通過HDMI接口與觸摸屏相連接，ARM-53主板通過I/O接口與SD卡、SRAM相連接，ARM-53主板通過USB接口與ARM-M3主板相連接，ARM-53主板通過CAN總線與PCL運動控制板相連接，所述PCL運動控制板分別與伺服驅動器、變頻器相連接。

所述ARM-M3主板包括ARM-M3控制器、輸入端口電路及其光耦隔離電路、輸出端口電路及其光耦隔離電路、手輪端口電路及其正交編碼器輸入電路、矩陣掃描陣列、AD電路、DA電路、隔離I/O電路；所述ARM-M3控制器通過輸入端口電路及其光耦隔離電路與輸入設備相連接，所述ARM-M3控制器通過輸出端口電路及其光耦隔離電路與輸出設備相連接，所述ARM-M3控制器通過手輪端口電路及其正交編碼器輸入電路與手輪相連接，所述ARM-M3控制器通過矩陣掃描陣列與數控操作面板相連接，所述ARM-M3控制器通過AD電路、DA電路及隔離I/O電路與機床操作面板相連接，所述ARM-M3控制器通過USB接口與上位PC機相連接，所述ARM-M3控制器與EEPROM相連接。

所述輸入設備包括急停開關、波段開關和開關按鈕；輸出設備包括指示燈及數碼管。

所述PCL運動控制板包括PCL6045B運動控制芯片、正交編碼器輸出電路、方向控制電路、正交編碼器輸入電路、限位開關輸入電路、CAN接口電路、AD電路、DA電路、隔離I/O電路；該PCL6045B運動控制芯片通過多組正交編碼器輸出電路和方向控制電路與多個伺服電機相連接，PCL6045B運動控制芯片通過正交編碼器輸入電路與編碼器相連接，PCL6045B運動控制芯片通過限位輸入電路與限位開關相連接，PCL6045B運動控制芯片通過通過CAN接口電路與ARM-A53主板相連接，PCL6045B運動控制芯片通過AD電路、DA電路、隔離I/O電路與變頻器相連接。

本實用新型的優點和積極效果是：

1、本實用新型設計合理，其采用高性能的單片機處理器和控制電路板為核心構建，操作面板的獨立性高，易于更換，在保證用戶操作真實體驗的同時，增加了系統的交互性和靈活性，使整個數控加工過程更加直觀和透明，能夠幫助使用者更好的了解整個數控加工的過程，解決現有數控仿真產品存在的針對性不強，真實感不足、培訓功能單一、培訓資源浪費等問題。

2、本實用新型能夠在同一硬件環境下，通過改變功能映射，實現多種不同類型數控系統的仿真，如FANUC、SIMEMS和華中等加工中心和數控車的數控系統，通過一機多用，大大降低了投入成本，避免了硬件資源的重復配置和浪費，具有廣闊的市場和應用前景。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路方框圖；

圖2為本實用新型的ARM-M3主板的電路方框圖；

圖3為本實用新型的PCL運動控制板的電路方框圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述：

一種新型多平臺數控仿真器，如圖1所示，包括PLC板和NC板，所述PLC板由ARM-M3主板、機床操作面板、數控操作面板、輸入設備、輸出設備、手輪、EEPROM構成，所述ARM-M3主板分別與機床操作面板、數控操作面板、輸入設備、輸出設備、手輪、EEPROM及上位PC機相連接，該ARM-M3主板通過USB接口與NC板相連接進行通訊，該ARM-M3主板通過USB接口與上位PC機相連接。所述NC板由ARM-A53主板、PCL運動控制板、觸摸屏、SD卡、SRAM、伺服驅動器、變頻器構成，ARM-53主板通過HDMI接口與觸摸屏相連接，ARM-53主板通過I/O接口與SD卡、SRAM相連接，ARM-53主板通過USB接口與PLC板的ARM-M3相連接，ARM-53主板通過CAN總線與PCL運動控制板相連接，所述PCL運動控制板分別與伺服驅動器、變頻器、編碼器及限位開關相連接。下面對各個組成部分分別進行說明：

如圖2所示，所述ARM-M3主板包括ARM-M3控制器、輸入端口電路及其光耦隔離電路、輸出端口電路及其光耦隔離電路、手輪端口電路及其正交編碼器輸入電路、矩陣掃描陣列、AD電路、DA電路、隔離I/O電路。ARM-M3控制器通過輸入端口電路及其光耦隔離電路與輸入設備相連接，上述輸入設備包括急停開關、波段開關、開關按鈕等；ARM-M3控制器通過輸出端口電路及其光耦隔離電路與輸出設備相連接，上述輸出設備包括指示燈及數碼管等。ARM-M3控制器通過手輪端口電路及其正交編碼器輸入電路與手輪相連接，ARM-M3控制器通過矩陣掃描陣列與數控操作面板相連接，ARM-M3控制器通過AD電路、DA電路及隔離I/O電路與機床操作面板相連接。數控操作面板、機床操作面板均為可更換部件，通過更換操作面板可以實現不同數控系統的功能轉換。例如，將FANUC系統加工中心的操作面板更換為FANUC系統數控車的操作面板，然后調用FANUC系統數控車的功能軟件，即可實現由FANUC系統加工中心仿真向FANUC系統數控車仿真的轉換；將FANUC系統數控車的操作面板更換為華中數控車的操作面板，然后調用華中數控車的功能軟件，即可實現由FANUC系統數控車仿真向華中數控車仿真的轉換。

如圖3所示，所述PCL運動控制板包括PCL6045B運動控制芯片、正交編碼器輸出電路、方向控制電路、正交編碼器輸入電路、限位開關輸入電路、CAN接口電路、AD電路、DA電路、隔離I/O電路；該PCL6045B運動控制芯片通過多組正交編碼器輸出電路和方向控制電路與多個伺服電機相連接，PCL6045B運動控制芯片通過正交編碼器輸入電路與編碼器相連接，PCL6045B運動控制芯片通過限位輸入電路與限位開關相連接，PCL6045B運動控制芯片通過通過CAN接口電路與ARM-A53主板相連接，PCL6045B運動控制芯片通過AD電路、DA電路、隔離I/O電路與變頻器相連接。本實施例采用的PCL6045BL運動控制芯片是日本NPM公司設計的一款功能最強大的專用DSP運動控制芯片。PCL6045BL是一種通過總線接收CPU命令并產生脈沖來控制步進電機或脈沖驅動型伺服電機的CMOS大規模集成電路。該芯片可提供多種脈沖輸出控制功能，包括勻速、線形或S曲線加速、減速、連續、定長、回原點等輸出方式。PCL6045BL可控制多達4軸的運動，包括2至4軸線形插補以及任意兩軸的圓弧插補。該芯片還提供一些引腳，用于對其工作狀態進行監測、多種條件下中斷信號輸出，以及控制伺服驅動器所需要的功能接口，使得CPU通過簡單的命令便可實現各種運動控制。

在本實施例中，ARM-A53主板采用ARM Cortex-A531.2GHz四核處理器的Broadcom BCM2837SoC，可提供802.11b/g/n無線LAN、常規藍牙和低功耗藍牙的BCM43438組合連接設備。BCM2837內建雙核VideoCore IV多媒體協同處理器，可提供以下功能：1.2Gpixels/s像素填充率，1.8Gtexel/s紋理處理率；29GFLOP著色運算吞吐量；支持OpenGL ES 1.1/2.0；1080p60硬件視頻解碼；1080p30硬件視頻解碼；硬件圖像傳感器管芯。主板操作系統安裝程序捆綁了各種效率的應用程序，以及包括Node-RED在內的編程工具，這一可視化工具為硬件設備、API和在線服務的聯網提供支持，從而使得該主板非常適合物理聯網項目的快速開發和原型設計。主板上載有豐富的40針GPIO(通用輸入輸出接口)接頭；四個USB連接端口；全高清HDMI；10/100以太網；3.5mm音頻插孔和復合視頻；攝像頭(CSI-2)和顯示屏(DSI)接口；以及micro-SD卡插槽。主機板通過micro-USB插孔供電并需要使用外部插入式電源裝置(PSU)。

本新型多平臺數控仿真器通過ARM-M3控制器與上位PC機進行通訊，可以實時顯示數控系統的操作數據和狀態信息，并可接收上位PC機下行指令，更新仿真器的系統狀態。仿真器操作信號的傳送過程為：操作面板等操作元件的輸入信號上行傳送，其過程為操作元件操作，ARM-M3控制器掃描操作狀態，按統一的通訊協議封裝操作數據，經外部串行接口傳輸到PC端，下行信號傳輸過程與上行信號相反。

需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。