專利名稱：磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于磨床進(jìn)給量和磨床主電機(jī)功率在線狀態(tài)的檢測(cè)與分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磨床作為機(jī)械零件加工的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，因而倍受人們的關(guān)注。先進(jìn)的數(shù)控磨床，可按預(yù)定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行控制，能大大減少人為誤差、穩(wěn)定加工質(zhì)量。然而，如果前道工序的尺寸散差較大而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)置的不合理時(shí)，仍然難以達(dá)到應(yīng)有的效果。因此，如何根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，建立合理的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使被加工工件質(zhì)量最優(yōu)，是一個(gè)值得研究的問題。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上尚缺乏能夠解決該問題的有效手段或輔助系統(tǒng)，這已成為制約磨削加工質(zhì)量進(jìn)一步提高的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)，用以研究磨床進(jìn)給參數(shù)對(duì)工件(套圈)加工質(zhì)量的影響規(guī)律、優(yōu)化磨削加工的工藝參數(shù)、提高磨削加工質(zhì)量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案，它包括1)檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理板模塊包括一端與檢測(cè)磨床進(jìn)給量的傳感器信號(hào)連接、另一端與擴(kuò)展板的一信號(hào)輸入端連接的第一采集板；一端與檢測(cè)磨床主電機(jī)功率量的傳感器信號(hào)連接、另一端與擴(kuò)展板的另一信號(hào)輸入端連接的第二采集板；2)擴(kuò)展板模塊包括兩輸入端分別與兩塊采集板連接、兩輸出端分別與智能主板模塊中的多路模擬開關(guān)連接的擴(kuò)展板；3)智能主板模塊包括多路模擬開關(guān)的輸出端經(jīng)低通濾波電路、模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換電路接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)，多路模擬開關(guān)的多路模擬信號(hào)輸入端接擴(kuò)展板，多路模擬開關(guān)的控制輸入端接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)；數(shù)據(jù)采集單片機(jī)和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)通過內(nèi)部串行總線通信；數(shù)據(jù)采集單片機(jī)和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)分別與各自的監(jiān)控器電路連接；數(shù)據(jù)處理單片機(jī)分別經(jīng)擴(kuò)展板接第一網(wǎng)絡(luò)接口并和第二、三網(wǎng)絡(luò)接口與上位機(jī)通信；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和時(shí)間芯片的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡的地址輸入端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址輸入端分別通過地址鎖存器和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡的片選端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的片選端、時(shí)間芯片的片選端分別通過地址譯碼器和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)的片選信號(hào)端連接；4)顯示和鍵盤處理模塊按鍵處理單片機(jī)一端與按鍵信號(hào)連接，另一端與數(shù)據(jù)處理單片機(jī)連接；液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，液晶顯示模塊的地址輸入端通過地址鎖存器和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，液晶顯示模塊的片選端通過地址譯碼器和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)的片選信號(hào)端連接；5)掉電保護(hù)和電壓轉(zhuǎn)換模塊電源開關(guān)的輸入端與交流電壓連接，輸出端的一路與+24V電壓轉(zhuǎn)換電路連接，輸出端的另一路與掉電保護(hù)電路連接，通過掉電檢測(cè)電路與數(shù)據(jù)處理單片機(jī)連接；掉電保護(hù)電路輸出端接+5V電壓轉(zhuǎn)換電路后，分別接+15V和-15V電壓轉(zhuǎn)換電路和-5V電壓轉(zhuǎn)換電路。
本發(fā)明具有的有益的效果是該系統(tǒng)是一種上、下位微機(jī)系統(tǒng)，其間能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高速通訊。用下位機(jī)通過高速、智能檢測(cè)系統(tǒng)承擔(dān)磨床運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視；用上位機(jī)負(fù)責(zé)誤差特性分析，進(jìn)給量與主電機(jī)功率的相關(guān)分析以及進(jìn)給參數(shù)設(shè)置對(duì)工件質(zhì)量的影響分析與工藝參數(shù)優(yōu)化。該系統(tǒng)采用線位移差動(dòng)變壓器LVDT、互感器電流檢測(cè)裝置，用儀表放大器對(duì)模擬信號(hào)實(shí)施調(diào)理放大處理，再通過擴(kuò)展板上擴(kuò)展槽的擴(kuò)展總線連接到智能主板，借助于數(shù)據(jù)采集單片機(jī)控制模擬信號(hào)的選擇和A/D轉(zhuǎn)換，借助于數(shù)據(jù)處理單片機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并把采集到的進(jìn)給量位移值和主電機(jī)功率值用曲線通過大屏幕液晶顯示。下位機(jī)可通過以太網(wǎng)或RS-232網(wǎng)絡(luò)接口或RS-485網(wǎng)絡(luò)接口與上位機(jī)保持高速通信，從而將數(shù)據(jù)傳輸給PC機(jī)，由PC機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步分析、計(jì)算相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行加工誤差源的分析、診斷、工序參數(shù)優(yōu)化與質(zhì)量控制。


圖1是本發(fā)明的總體電路模塊結(jié)構(gòu)框圖；圖2是模擬信號(hào)預(yù)處理板結(jié)構(gòu)框圖；圖3是擴(kuò)展板模塊框圖；圖4是模擬信號(hào)選擇與A/D轉(zhuǎn)換電路圖；圖5是單片機(jī)間通訊電路圖；圖6是智能主板中的網(wǎng)絡(luò)功能、顯示功能、鍵盤功能、數(shù)據(jù)保存處理功能電路圖；圖7是掉電保護(hù)及電壓轉(zhuǎn)換電路圖。
圖中a、檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理板模塊，b、擴(kuò)展板模塊，c、智能主板模塊，d、顯示和鍵盤處理模塊，e、掉電保護(hù)和電壓轉(zhuǎn)換模塊，1、第一采集板，2、第二采集板，3、擴(kuò)展板，4、多路模擬開關(guān)，5、低通濾波電路，6、模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換電路，7、數(shù)據(jù)采集單片機(jī)，8、第一監(jiān)控器電路，9、數(shù)據(jù)處理單片機(jī)，10、第二監(jiān)控器電路，11、第二網(wǎng)絡(luò)接口，12、第三網(wǎng)絡(luò)接口，13、地址鎖存器，14數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，15、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，16、時(shí)間芯片，17、地址譯碼器，18、按鍵處理單片機(jī)，19、液晶顯示模塊，20電源開關(guān)，21、第一網(wǎng)絡(luò)接口，22、掉電保護(hù)電路，23、+5電壓轉(zhuǎn)換電路，24、+15V和-15V電壓轉(zhuǎn)換電路，25、-5V電壓轉(zhuǎn)換電路，26、+24V電壓轉(zhuǎn)換電路，27、掉電檢測(cè)電路。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括1)檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理板模塊a包括一端與檢測(cè)磨床進(jìn)給量的傳感器信號(hào)連接、另一端與擴(kuò)展板3的一信號(hào)輸入端連接的第一采集板1；一端與檢測(cè)磨床主電機(jī)功率量的傳感器信號(hào)連接、另一端與擴(kuò)展板3的另一信號(hào)輸入端連接的第二采集板2。檢測(cè)磨床進(jìn)給量的傳感器信號(hào)輸入第一采集板1，經(jīng)過LVDT調(diào)理和信號(hào)放大電路的信號(hào)放大后輸入擴(kuò)展板3。檢測(cè)磨床主電機(jī)功率量的傳感器信號(hào)通過第二采集板2選擇后輸入擴(kuò)展板3。
2)擴(kuò)展板模塊b包括兩輸入端分別與采集板1、2連接、兩輸出端分別與智能主板模塊c中的多路模擬開關(guān)4連接的擴(kuò)展板3。由采集板1輸出的信號(hào)和采集板2輸出的信號(hào)通過擴(kuò)展板3輸入到智能主板模塊c中的多路模擬開關(guān)4。
3)智能主板模塊c包括多路模擬開關(guān)4的輸出端經(jīng)低通濾波電路5、模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換電路6接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7，多路模擬開關(guān)4的多路模擬信號(hào)輸入端接擴(kuò)展板3，多路模擬開關(guān)4的控制輸入端接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7；數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9通過內(nèi)部串行總線通信；數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9分別與各自的監(jiān)控器電路8和10連接；數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9分別經(jīng)擴(kuò)展板3接第一網(wǎng)絡(luò)接口21并和第二、三網(wǎng)絡(luò)接口11、12與上位機(jī)通信；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和時(shí)間芯片16的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15的地址輸入端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14的地址輸入端分別通過地址鎖存器13和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15的片選端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14的片選端、時(shí)間芯片16的片選端分別通過地址譯碼器17和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的片選信號(hào)端連接。采集板1輸出的信號(hào)和采集板2輸出的信號(hào)都通過擴(kuò)展板3輸出后進(jìn)入多路模擬開關(guān)4，數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7通過控制輸入端選擇一路模擬信號(hào)輸出到低通濾波電路5，濾除其中的高頻成分后輸入模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換電路6，模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號(hào)到數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7；通過內(nèi)部數(shù)據(jù)串行總線，數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7采集到的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的標(biāo)定數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7后再送入第一監(jiān)控器電路8進(jìn)行保存；數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的標(biāo)定數(shù)據(jù)送入第二監(jiān)控器電路10進(jìn)行保存；數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9分別經(jīng)擴(kuò)展板3接第一網(wǎng)絡(luò)接口21以及第二、三網(wǎng)絡(luò)接口11、12與上位機(jī)通信；數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9通過地址鎖存器13向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14提供地址信號(hào)，數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9通過地址譯碼器1 7向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14、時(shí)間芯片16提供片選信號(hào)，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14、時(shí)間芯片16實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。
4)顯示和鍵盤處理模塊d按鍵處理單片機(jī)18一端與按鍵信號(hào)連接，另一端與數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9連接；液晶顯示模塊19的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，液晶顯示模塊19的地址輸入端通過地址鎖存器13和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，液晶顯示模塊19的片選端通過地址譯碼器17和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的片選信號(hào)端連接。按鍵信號(hào)輸入按鍵處理單片機(jī)18，經(jīng)過鍵盤編碼處理，鍵碼值送入數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9；數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9通過地址鎖存器13向液晶顯示模塊19提供地址信號(hào)，數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9通過地址譯碼器17向液晶顯示模塊19提供片選信號(hào)，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9和液晶顯示模塊19實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。
5)掉電保護(hù)和電壓轉(zhuǎn)換模塊e電源開關(guān)20的輸入端與交流電壓連接，輸出端的一路與+24V電壓轉(zhuǎn)換電路26連接，輸出端的另一路與掉電保護(hù)電路22連接，通過掉電檢測(cè)電路27與數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9連接；掉電保護(hù)電路22輸出端接+5V電壓轉(zhuǎn)換電路23后，分別接+15V和-15V電壓轉(zhuǎn)換電路24和-5V電壓轉(zhuǎn)換電路25。220V電壓經(jīng)電源開關(guān)20轉(zhuǎn)換輸出+12V和+30V電壓，+12V電壓輸入掉電檢測(cè)電路27，當(dāng)電源開關(guān)產(chǎn)生掉電情況時(shí)，掉電檢測(cè)電路27輸出一個(gè)中斷信號(hào)到數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9，數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9進(jìn)入中斷程序進(jìn)行數(shù)據(jù)保存處理；掉電保護(hù)電路22在當(dāng)開關(guān)電源產(chǎn)生掉電情況時(shí)，起到臨時(shí)電源的作用向系統(tǒng)供電，從而數(shù)據(jù)處理單片機(jī)能進(jìn)行數(shù)據(jù)保存工作；+5V電壓轉(zhuǎn)換電路23將+12V的電源電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的+5V的VCC電壓輸出，+15V和-15V電壓轉(zhuǎn)換電路24將VCC電壓轉(zhuǎn)換為+15V和-15V電壓輸出，-5V電壓轉(zhuǎn)換電路25將VCC電壓轉(zhuǎn)換為-5V電壓輸出，+24V電壓轉(zhuǎn)換電路26將+30V的電源電壓轉(zhuǎn)換為+24V電壓輸出。
如圖2所示，檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理板模塊a中的第一采集板1包括一端與檢測(cè)磨床進(jìn)給量的傳感器信號(hào)連接的ZHDT-I型LVDT模塊，其輸出端接儀表放大器INA114芯片；由電容C3、電容C4、電阻R9、R10、R11構(gòu)成的調(diào)零電路接儀表放大器INA114芯片的IN+端和IN-端；由電容C7、C8構(gòu)成的電源濾波電路和由電容C5、C6構(gòu)成的電源濾波電路分別接在INA114芯片的正負(fù)端；由電阻R12、R13、R14構(gòu)成的放大倍數(shù)電路接在INA114芯片的RA1端和RA2端；由電容C9、電阻R15構(gòu)成的濾波電路一端與INA114芯片的VREF端和VO端連接，另一端通過轉(zhuǎn)換接頭CON3選擇后由AIN0～AIN7中的一個(gè)端口輸出；第二采集板2包括轉(zhuǎn)換接頭CON4，它一端連接檢測(cè)磨床主電機(jī)功率量的傳感器信號(hào)，另一端通過AIN0～AIN7中的一個(gè)端口輸出至擴(kuò)展板3。磨床進(jìn)給量經(jīng)過電感式位移傳感器轉(zhuǎn)換成檢測(cè)磨床進(jìn)給量的傳感器信號(hào)后輸入ZHDT-I型LVDT模塊處理后輸出，然后通過調(diào)理放大電路后輸出模擬信號(hào)SIGNAL；信號(hào)調(diào)理放大電路以儀表放大器INA114芯片為主體，由電容C3、電容C4、電阻R9、R10、R11構(gòu)成的調(diào)零電路對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行調(diào)零，由電容C5、C6構(gòu)成的電源濾波電路對(duì)+15V的電源電壓進(jìn)行濾波，由電容C7、C8構(gòu)成的電源濾波電路對(duì)-15V的電源電壓進(jìn)行濾波，由電阻R12、R13、R14構(gòu)成的放大倍數(shù)電路對(duì)放大倍數(shù)進(jìn)行選擇，最后通過由電容C9、電阻R15構(gòu)成的濾波電路后輸出模擬信號(hào)SIGNAL。然后該信號(hào)通過轉(zhuǎn)換接頭CON3接通AIN0～AIN7中的一個(gè)引腳輸入擴(kuò)展板3；另外，磨床主電機(jī)功率量經(jīng)過功率傳感器轉(zhuǎn)換成檢測(cè)磨床主電機(jī)功率量的傳感器信號(hào)后輸入轉(zhuǎn)換接頭CON4，通過轉(zhuǎn)換接頭CON4接通AIN0～AIN7中的一個(gè)引腳輸入擴(kuò)展板3。
如圖3所示，擴(kuò)展板3的擴(kuò)展槽J1分別與擴(kuò)展插腳CON1、CON2連接，其余擴(kuò)展槽J2、J3、J4、J5也與擴(kuò)展插腳CON1、CON2連接。J1是擴(kuò)展板上的擴(kuò)展槽，需添加的功能板(第一采集板1、第二采集板2，以太網(wǎng)接口21)插入擴(kuò)展槽，擴(kuò)展板上的信號(hào)可通過其上的擴(kuò)展插腳CON1和CON2與智能主板相連；擴(kuò)展板上一共有五個(gè)一樣的擴(kuò)展槽J1、J2、J3、J4、J5(J2、J3、J4、J5沒有畫出)，從而擴(kuò)展多種功能；由第一采集板1或第二采集板2輸入的信號(hào)通過擴(kuò)展槽的AIN0～AIN7模擬信號(hào)引腳輸入到擴(kuò)展板，再通過擴(kuò)展插腳CON2的AIN0～AIN7模擬信號(hào)引腳將模擬信號(hào)輸出到智能主板c的多路模擬開關(guān)4；以太網(wǎng)接口21的信號(hào)通過擴(kuò)展槽的RXD、TXD引腳輸入到擴(kuò)展板，再通過擴(kuò)展插腳CON2的RXD、TXD引腳與智能主板的數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的串行口相連；+15V、-15V、+24V可為添加的功能板提供相應(yīng)的電源電壓；另外，根據(jù)需要，可擴(kuò)充RXD1、TXD1作為二次儀表的串行總線，它們與智能主板的數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7的串行口相連；可擴(kuò)充P2.0～P2.4、100作為輸入輸出引腳，INT3作為IRQ，它們均與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7引腳相連。
如圖4所示，多路模擬開關(guān)4芯片CD4051的多路模擬信號(hào)輸入端與多路模擬信號(hào)連接的，控制輸入端接W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7，另一端通過由電阻R6、電容C1構(gòu)成的低通濾波電路5輸入模數(shù)AD1674芯片的10Vin端；模數(shù)AD1674芯片的BIPOFF端和由電阻R3、R4、R5構(gòu)成的單極性電路連接，或和由電阻R1、R2構(gòu)成的、一端和模數(shù)AD1674芯片相連的雙極性電路連接；模數(shù)AD1674芯片通過數(shù)據(jù)線、狀態(tài)線與W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7連接，同時(shí)也通過地址鎖存器74HC373芯片與W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7連接。采集板1輸出的信號(hào)和采集板2輸出的信號(hào)都通過擴(kuò)展板3的擴(kuò)展槽和擴(kuò)展插腳后進(jìn)入智能主板模塊c的多路模擬開關(guān)4芯片CD4051，它選擇一路模擬信號(hào)通過，而具體選擇哪一路模擬信號(hào)由來自W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7的控制信號(hào)A、B、C確定。然后選定的模擬信號(hào)輸入由電阻R6、電容C1構(gòu)成的低通濾波電路5，濾除其中的高頻成分后輸入模數(shù)AD1674芯片。W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7通過地址鎖存器74HC373芯片向模數(shù)AD1674芯片提供各種控制信號(hào)，而模數(shù)AD1674芯片通過STS向W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7提供狀態(tài)信號(hào)；模數(shù)AD1674芯片還能選擇由電阻R1、R2構(gòu)成的雙極性電路或電阻R3、R4、R5構(gòu)成的單極性電路；最終模擬信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)線DB0～DB8輸出到W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7。
如圖5所示，W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7通過內(nèi)部串行總線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9連接；W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7通過它的SPI接口線、片選線和第一塊X5045芯片連接；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9通過它的SPI接口線、片選線和第二塊X5045芯片連接；由電容C2、電阻R7構(gòu)成的復(fù)位電路與第一塊X5045芯片連接；由電容C30、電阻R7、74HC04芯片構(gòu)成的復(fù)位電路與第二塊X5045芯片連接。W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9通過內(nèi)部串行總線進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)采集單片機(jī)W77E58采集到的數(shù)據(jù)可送到數(shù)據(jù)處理單片機(jī)W77E516上進(jìn)行處理；W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)7和第一塊X5045芯片連接，X5045芯片內(nèi)部512k的E2PROM用來保存永久性數(shù)據(jù)，X5045芯片還提供了掉電檢測(cè)和watchdog功能，通過電容C2、電阻R7構(gòu)成的復(fù)位電路為系統(tǒng)的各部分芯片提供復(fù)位信號(hào)；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9和第二塊X5045芯片連接，X5045芯片內(nèi)部512k的E2PROM用來保存永久性數(shù)據(jù)，X5045芯片還提供了掉電檢測(cè)和watchdog功能，通過電容C30、電阻R7、74HC04芯片構(gòu)成的復(fù)位電路為系統(tǒng)的低電平復(fù)位的芯片提供復(fù)位信號(hào)。
如圖6所示，是智能主板中的網(wǎng)絡(luò)功能、顯示功能、鍵盤功能、數(shù)據(jù)保存處理功能電路圖；包括1)由MAX485芯片構(gòu)成的第二網(wǎng)絡(luò)接口11一端輸出信號(hào)與上位機(jī)通訊，另一端通過串行線和控制線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9連接；由MAX232芯片構(gòu)成的第三網(wǎng)絡(luò)接口12一端輸出信號(hào)與上位機(jī)通訊，另一端通過串行線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9連接；RJ45頭一端輸出信號(hào)與上位機(jī)通訊，另一端通過EMCORE-AT芯片、再通過擴(kuò)展板3與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9連接。W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9通過串行口TXD、RXD實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化功能，從而與上位機(jī)通訊。為了能在不同的條件下組網(wǎng)，本發(fā)明采用三種組網(wǎng)方式并存，對(duì)其進(jìn)行選擇。第一種通過MAX485芯片實(shí)現(xiàn)第二網(wǎng)絡(luò)接口11，由于其是單工方式，W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9用一條控制線控制它的接收和發(fā)送；第二種通過MAX232芯片實(shí)現(xiàn)第三網(wǎng)絡(luò)接口12；第三種通過EMCORE-AT芯片和RJ45頭實(shí)現(xiàn)第一網(wǎng)絡(luò)接口21，該接口卡利用擴(kuò)展板3中的擴(kuò)展槽與智能主板c中W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的串行口連接。
2)AT89C2051按鍵處理單片機(jī)18一端與按鍵信號(hào)連接，另一端通過并行口線和狀態(tài)線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9連接。AT89C2051按鍵處理單片機(jī)18完成鍵盤掃描、鍵盤編碼等一系列工作，它通過并行口與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的并行口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并且通過連接W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的外部中斷口INTO以中斷的方式通知W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9進(jìn)行數(shù)據(jù)接受。
3)SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14芯片6264數(shù)據(jù)輸入/輸出端、TRULY M240128-1A1型液晶顯示模塊19的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和DALLAS12887時(shí)間芯片16的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線DB0～DB8和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接；SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15的地址輸入端通過A0～A3地址線與地址鎖存器13芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14芯片6264的低位地址輸入端通過A0～A7地址線與地址鎖存器13芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，它的高位地址輸入端通過A8～A12地址線直接和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9連接，TRULY M240128-1A1型液晶顯示模塊19的地址輸入端通過A0地址線與地址鎖存器13芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的片選信號(hào)端連接地址譯碼器17芯片74HC138，經(jīng)譯碼后，其Y1端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14芯片6264的片選端連接，Y2端與DALLAS12887時(shí)間芯片16的片選端連接，Y3端與SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15的片選端連接，Y0端與TRULYM240128-1A1型液晶顯示模塊19的片選端連接。地址線A0～A12及片選線Y1連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14芯片6264(起始地址為AOOOH)；片選線Y2連接DALLAS12887時(shí)間芯片16(起始地址為COOOH)；地址線A0～A3及片選線Y3連接SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡15(起始地址為EOOOH)；地址線A0及片選線Y0連接TRULYM240128-1A1型液晶顯示模塊19(I/O地址為8000H)；如圖7所示，開關(guān)電源20輸出的+12V電壓經(jīng)過由二極管F1、F2、電容C12、電阻R21構(gòu)成的掉電保護(hù)電路后與MC7805芯片連接，MC7805芯片的電壓輸出端經(jīng)過由電容C13、C14構(gòu)成的濾波電路分別與NR5D15芯片和MAX660芯片連接，NR5D15芯片的的一個(gè)電壓輸出端經(jīng)過由電容C15、C16構(gòu)成濾波電路輸出，NR5D15芯片的的另一個(gè)電壓輸出端經(jīng)過由電容C17、C18構(gòu)成濾波電路輸出，MAX660芯片電壓輸出端經(jīng)過由電容C19構(gòu)成濾波電路輸出；開關(guān)電源20輸出的+12V電壓經(jīng)過由電阻R18、R19、電容C11構(gòu)成的測(cè)量端電路后與比較器LM339芯片正端連接，由電阻R16、R17、電容C10構(gòu)成的參考端電路與比較器LM339芯片負(fù)端連接，比較器LM339芯片的輸出端與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9連接；電源開關(guān)20輸出的+30V電壓經(jīng)過由電容C21、C22構(gòu)成的濾波電路與MC7824芯片連接，MC7824芯片的電壓輸出端經(jīng)過由電容C23、C24構(gòu)成濾波電路輸出。開關(guān)電源將輸入的+220V電壓轉(zhuǎn)換為+12V和+30V電壓輸出；在掉電檢測(cè)電路中，+12V電壓經(jīng)過電阻R18、R19、電容C11構(gòu)成的測(cè)量端電路輸入比較器LM339，基準(zhǔn)電壓VCC經(jīng)由電阻R16、R17、電容C10構(gòu)成的參考端電路輸入比較器LM339，比較器LM339比較器輸出的信號(hào)作為IRQ連接到W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9的外部中斷接口INT!，這樣，當(dāng)產(chǎn)生掉電情況時(shí)，W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)9就能收到一個(gè)中斷信號(hào)，然后進(jìn)入中斷程序進(jìn)行數(shù)據(jù)保存處理。+12V電壓輸入由二極管F1、F2、電容C12、電阻R21構(gòu)成的掉電保護(hù)電路22，當(dāng)產(chǎn)生掉電情況時(shí)，C12起到臨時(shí)電源的作用向系統(tǒng)供電，從而數(shù)據(jù)處理單片機(jī)能進(jìn)行數(shù)據(jù)保存工作。由MC7805芯片和電容C13、電容C14構(gòu)成的+5V電壓轉(zhuǎn)換電路將+12V的電源電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的+5V的VCC電壓輸出；由NR5D15芯片和電容C15、電容C16、電容C17、電容C18構(gòu)成的+15V和-15V電壓轉(zhuǎn)換電路將VCC電壓轉(zhuǎn)換為+15V和-15V電壓輸出；由MAX660芯片和電容C19、電容C20構(gòu)成的-5V電壓轉(zhuǎn)換電路將VCC電壓轉(zhuǎn)換為-5V電壓輸出；由MC7824芯片和電容C21、電容C22、電容C23、電容C24構(gòu)成的+24V電壓轉(zhuǎn)換電路將+30V的電源電壓轉(zhuǎn)換為+24V電壓輸出。
權(quán)利要求
1.一種磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)，其特征在于包括1)檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理板模塊(a)包括一端與檢測(cè)磨床進(jìn)給量的傳感器信號(hào)連接、另一端與擴(kuò)展板(3)的一信號(hào)輸入端連接的第一采集板(1)；一端與檢測(cè)磨床主電機(jī)功率量的傳感器信號(hào)連接、另一端與擴(kuò)展板(3)的另一信號(hào)輸入端連接的第二采集板(2)；2)擴(kuò)展板模塊(b)包括兩輸入端分別與采集板(1、2)連接、兩輸出端分別與智能主板模塊(c)中的多路模擬開關(guān)(4)連接的擴(kuò)展板(3)；3)智能主板模塊(c)包括多路模擬開關(guān)(4)的輸出端經(jīng)低通濾波電路(5)、模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換電路(6)接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(7)，多路模擬開關(guān)(4)的多路模擬信號(hào)輸入端接擴(kuò)展板(3)，多路模擬開關(guān)(4)的控制輸入端接數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(7)；數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(7)和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)通過內(nèi)部串行總線通信；數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(7)和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)分別與各自的監(jiān)控器電路(8、10)連接；數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)分別經(jīng)擴(kuò)展板(3)接第一網(wǎng)絡(luò)接口(21)并和第二、三網(wǎng)絡(luò)接口(11、12)與上位機(jī)通信；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡(15)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(14)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和時(shí)間芯片(16)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡(15)的地址輸入端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(14)的地址輸入端分別通過地址鎖存器(13)和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡(15)的片選端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(14)的片選端、時(shí)間芯片(16)的片選端分別通過地址譯碼器(17)和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)的片選信號(hào)端連接；4)顯示和鍵盤處理模塊(d)按鍵處理單片機(jī)(18)一端與按鍵信號(hào)連接，另一端與數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)連接；液晶顯示模塊(19)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，液晶顯示模塊(19)的地址輸入端通過地址鎖存器(13)和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，液晶顯示模塊(19)的片選端通過地址譯碼器(17)和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)的片選信號(hào)端連接；5)掉電保護(hù)和電壓轉(zhuǎn)換模塊(e)電源開關(guān)(20)的輸入端與交流電壓連接，輸出端的一路與+24V電壓轉(zhuǎn)換電路(26)連接，輸出端的另一路與掉電保護(hù)電路(22)連接，通過掉電檢測(cè)電路(27)與數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)連接；掉電保護(hù)電路(22)輸出端接+5V電壓轉(zhuǎn)換電路(23)后，分別接+15V和-15V電壓轉(zhuǎn)換電路(24)和-5V電壓轉(zhuǎn)換電路(25)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)，其特征在于檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理板模塊(a)中的第一采集板(1)包括一端與檢測(cè)磨床進(jìn)給量的傳感器信號(hào)連接的ZHDT-I型LVDT模塊，其輸出端接儀表放大器INA114芯片；由電容C3、電容C4、電阻R9、R10、R11構(gòu)成的調(diào)零電路接儀表放大器INA114芯片的IN+端和IN-端；由電容C7、C8構(gòu)成的電源濾波電路和由電容C5、C6構(gòu)成的電源濾波電路分別接在INA114芯片的正負(fù)端；由電阻R12、R13、R14構(gòu)成的放大倍數(shù)電路接在INA114芯片的RA1端和RA2端；由電容C9、電阻R15構(gòu)成的濾波電路一端與INA114芯片的VREF端和VO端連接，另一端通過轉(zhuǎn)換接頭CON3選擇后由AINO～AIN7中的一個(gè)端口輸出；第二采集板(2)包括轉(zhuǎn)換接頭CON4，它一端連接檢測(cè)磨床主電機(jī)功率量的傳感器信號(hào)，另一端通過AINO～AIN7中的一個(gè)端口輸出至擴(kuò)展板(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)，其特征在于擴(kuò)展板(3)的擴(kuò)展槽J1分別與擴(kuò)展插腳CON1、CON2連接，其余擴(kuò)展槽J2、J3、J4、J5也與擴(kuò)展插腳CON1、CON2連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)，其特征在于多路模擬開關(guān)(4)芯片CD4051的多路模擬信號(hào)輸入端與多路模擬信號(hào)連接的，控制輸入端接W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(7)，另一端通過由電阻R6、電容C1構(gòu)成的低通濾波電路(5)輸入模數(shù)AD1674芯片的10Vin端；模數(shù)AD1674芯片的BIPOFF端和由電阻R3、R4、R5構(gòu)成的單極性電路連接，或和由電阻R1、R2構(gòu)成的、一端和模數(shù)AD1674芯片相連的雙極性電路連接；模數(shù)AD1674芯片通過數(shù)據(jù)線、狀態(tài)線與W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(7)連接，同時(shí)也通過地址鎖存器74HC373芯片與W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(7)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)，其特征在于W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(7)通過內(nèi)部串行總線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)連接；W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(jī)(7)通過它的SPI接口線、片選線和第一塊X5045芯片連接；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)通過它的SPI接口線、片選線和第二塊X5045芯片連接；由電容C2、電阻R7構(gòu)成的復(fù)位電路與第一塊X5045芯片連接；由電容C30、電阻R7、74HC04芯片構(gòu)成的復(fù)位電路與第二塊X5045芯片連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)，其特征在于1)由MAX485芯片構(gòu)成的第二網(wǎng)絡(luò)接口(11)一端輸出信號(hào)與上位機(jī)通訊，另一端通過串行線和控制線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)連接；由MAX232芯片構(gòu)成的第三網(wǎng)絡(luò)接口(12)一端輸出信號(hào)與上位機(jī)通訊，另一端通過串行線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)連接；RJ45頭一端輸出信號(hào)與上位機(jī)通訊，另一端通過EMCORE-AT芯片、再通過擴(kuò)展板(3)與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)連接；2)AT89C2051按鍵處理單片機(jī)(18)一端與按鍵信號(hào)連接，另一端通過并行口線和狀態(tài)線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)連接；3)SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡(15)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(14)芯片6264數(shù)據(jù)輸入/輸出端、TRULY M240128-1A1型液晶顯示模塊(19)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和DALLAS12887時(shí)間芯片(16)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線DB0～DB8和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，；SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡(15)的地址輸入端通過A0～A3地址線與地址鎖存器(13)芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(14)芯片6264的低位地址輸入端通過A0～A7地址線與地址鎖存器(13)芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接，它的高位地址輸入端通過A8～A12地址線直接和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)連接，TRULY M240128-1A1型液晶顯示模塊(19)的地址輸入端通過A0地址線與地址鎖存器(13)芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)的地址/數(shù)據(jù)信號(hào)端連接；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)的片選信號(hào)端連接地址譯碼器(17)芯片74HC138，經(jīng)譯碼后，其Y1端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(14)芯片6264的片選端連接，Y2端與DALLAS12887時(shí)間芯片(16)的片選端連接，Y3端與SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡(15)的片選端連接，Y0端與TRULYM240128-1A1型液晶顯示模塊(19)的片選端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)，其特征在于開關(guān)電源(20)輸出的+12V電壓經(jīng)過由二極管F1、F2、電容C12、電阻R21構(gòu)成的掉電保護(hù)電路后與MC7805芯片連接，MC7805芯片的電壓輸出端經(jīng)過由電容C13、C14構(gòu)成的濾波電路分別與NR5D15芯片和MAX660芯片連接，NR5D15芯片的的一個(gè)電壓輸出端經(jīng)過由電容C15、C16構(gòu)成濾波電路輸出，NR5D15芯片的的另一個(gè)電壓輸出端經(jīng)過由電容C17、C18構(gòu)成濾波電路輸出，MAX660芯片電壓輸出端經(jīng)過由電容C19構(gòu)成濾波電路輸出；開關(guān)電源(20)輸出的+12V電壓經(jīng)過由電阻R18、R19、電容C11構(gòu)成的測(cè)量端電路后與比較器LM339芯片正端連接，由電阻R16、R17、電容C10構(gòu)成的參考端電路與比較器LM339芯片負(fù)端連接，比較器LM339芯片的輸出端與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)連接；電源開關(guān)(20)輸出的+30V電壓經(jīng)過由電容C21、C22構(gòu)成的濾波電路與MC7824芯片連接，MC7824芯片的電壓輸出端經(jīng)過由電容C23、C24構(gòu)成濾波電路輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磨床進(jìn)給參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)。包括檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理板模塊；用于擴(kuò)展外部總線的擴(kuò)展板模塊；控制數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理、保存的智能主板模塊；液晶顯示以及鍵盤處理模塊；掉電保護(hù)和電壓轉(zhuǎn)換模塊。下位機(jī)通過高速、智能檢測(cè)系統(tǒng)承擔(dān)磨床主電機(jī)功率和進(jìn)給量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并對(duì)進(jìn)給量位移值和主電機(jī)功率值的曲線通過大屏幕液晶顯示；上位機(jī)負(fù)責(zé)誤差特性分析及進(jìn)給量與主電機(jī)功率的相關(guān)分析。上、下位機(jī)之間用以太網(wǎng)、RS－232接口或RS－485接口實(shí)現(xiàn)高速通信。
文檔編號(hào)B24B49/00GK1583364SQ200410024629
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月22日
發(fā)明者劉和義, 余忠華, 殷建軍, 項(xiàng)文君, 黃兆熊 申請(qǐng)人:寧波摩士集團(tuán)股份有限公司, 浙江大學(xué)