设计开发
数控切割机人机接口硬件模块化设计
王世珠1刘扬2费继友3刘晓东“
共事生与质用
(1.北京铁路局丰台车辆段,北京100024;2.辽宁中医药大学,辽宁大连116600;3.大连交通大学,辽宁大连116028)
摘要：随着制遗业对生产效率、高精度、智能化要求的不断提高，数控切割机固其在数控领域城的优点而占领市场，但目前数控切割机配备的人机接口大多缺乏通用性，针对这一问题，本文对等离子数控切割机和火始式数控切制机的人机接口硬件进行通用模块化设计。首先介绍了数控切制机的系统组成和各部分功能,提出人机接口的总体设计方案：其次，以STM32系列芯片为核心微处理器，图绕STM32对其辅助硬件电路进行相关设计(电源模块、通信模块、/O模块)。在实际使用中，此硬件电路可以满足切割机功能控制要求。
关键词：数控切割机；通用模块化；人机接口；STM32
中图分类号：TP31 1引言
文献标识码：A
随着制造业的发展，数控切割由于具有精度和效率高1），而且智能化、动化程度高等优点，拥有广阔的市场潜力和发展空间[2-31。因此，越来越多的数控系统可以被用户进行选择，但其数控系统通常没有人机接口。为满足众多消费者的各种需求，使机床型号和配备的人机接口都不尽相同。
目前，我国数控切割机的人机接口仍没有实现完全通用，缺乏可维修性。因此，促进数控切制机人机接口的功能模块化发展，能够减少不同平台相互切换时程序的移植量，对数控切割机的发展具有重要意义。
本文从模块化设计理念出发，采用集成器件来提高 PCB板的抗干扰能力，并能够大大减少生产成本，缩短生产周期，首先，人机接口的总体设计方案；其次，选取 STM32为主处理单元，在此基础上对电源模块，通信模块， I/O模块、USB接口模块进行设计。人机接口的模块化设计使生产效率得到提高。
2功能控制面板总体方案设计
数控切割机通用模块化人机接口是指人与数控切割机数控系统之间建立联系、交换信息的输人／输出设备的接口[4]，主要由切制机功能控制板、键盘和显示器三部分组成。功能控制板用来连接可编程控制器，实现通讯的接口，功能控制板的按键被按下时，通过串口将按键信息传到系统接口板上，由系统接口板然传到可缩程控制器，可编程控制器按照程序运行，将可编程控制器的输出发到执行器
电源输入 GPIO通用输入输出口
STM32F 处理器
UART1 UART2 UART3
LM2576S-5.0 11173.3
按键与指示灯模块 CH340G
光纤接收和发送端子
TTL电路 6N137
图1CPU芯片主要硬件模块设计
收稿日期：2016-12-06
外接24V USB1 上位机
文章编号：1007-9416(2017)01-0150-02
件，实现控制机床的目的。 3功能控制面板硬件设计
3.1核心处理器选择
本文选择STM32系列5微处理器STM32F103VCT6作为控制部分的核心，是考虑切割机软件、硬件开发工具以及芯片的性价比等方面因素.STM32F103VCT6拥有ARM7内核，其引脚的数目能达到100，面且工作频率高达72MHz，芯片的允许工作温度为-40℃～85。
以STM32F103C8T6为核心处理器的硬件模块如图1所示。人们通过按键将输入的信息与GPIO通用输入口相连接，指示灯模块与GPIO通用输出口连接，用于显示按键是否被按下。USB1经USB转换模块CH340G与UART1相连，当采用光纤进行信息的接受与发送时，光纤通信端子与UART2连接；上位机采用TTL电路实现与STM32F103VCT6的UART3 连接。
D GNDXS GND VI2 OUT
GND GNUN
24VIN
14
V2IN
CND ESTOP
12
MALE
GNDS
N VI2 IN
GND ESTOP NNS
24V IN VI2 IN
24V OUT
24V OUT
V12 0U
5 Men
24V IN 4VIN
6
经电器
7
D40 W
2
N IN6819
图2外接DC24V/12V接口电路
JPI
Header 6 VI2 aT VI2IN
HGN
B
Porwer SW
作者简介：王世珠(1989一),男,汉族，山东梁山人,大学本科,北京铁路局丰台车辆段助理工程师，主要从事铁路运输数字化应用方
向研究。
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