應用于數控系統中的數據采集分析器技術方案

本發明專利技術涉及一種應用于數控系統中的數據采集分析器，外殼上嵌設有數據采集接口和上位機接口，數據采集板上承載設置有中央控制模塊、數據接收模塊、數據傳輸模塊、電源轉換模塊和電源監測模塊，數據采集接口依次通過數據接收模塊、中央控制模塊、數據傳輸模塊和上位機接口與外部監控設備連接，電源轉換模塊分別與上位機接口、中央控制模塊、數據接收模塊、數據傳輸模塊和電源監測模塊均連接，電源監測模塊與中央控制模塊連接。采用該種結構的應用于數控系統中的數據采集分析器，能實時采集控制器和底層設備間的交互數據，分析控制器和底層設備的運行狀態，快速定位和解決系統運行問題，成本較低，靈活性高，工作性能穩定可靠，適用范圍較為廣泛。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及數控系統領域，特別涉及數控系統中控制器和底層硬件設備之間交互數據采集分析設備
，具體是指一種應用于數控系統中的數據采集分析器。
技術介紹
隨著數控領域技術的發展和數控設備的廣泛普及，數控系統應用到生產生活的各個領域，如何保證數控系統控制器在各種環境中穩定可靠的運行顯得至關重要。通常情況下，系統中只有控制器和底層硬件在運行，兩者之間通過串行數據總線相連，控制器往底層硬件發送運動指令，底層硬件返回自身的狀態信息。當運行出現異常，例如底層硬件連接的機床的運行軌跡或端口屬性和預期結果不符，則系統需要接入采集器進行錯誤診斷和分析。現有的數據采集分析設備不僅價格昂貴，靈活性也不高。因此迫切需要一種數據采集分析設備，其需要能夠實時采集控制器和底層設備之間的交互數據，分析控制器和底層設備的運行狀態，從而有利于快速定位和解決系統的運行問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種能夠實時采集控制器和底層設備之間的交互數據、精確分析控制器和底層設備的運行狀態、快速定位和解決系統的運行問題、結構簡單、成本較低、靈活性高、工作性能穩定可靠、適用范圍較為廣泛的應用于數控系統中的數據采集分析器。為了實現上述的目的，本專利技術的應用于數控系統中的數據采集分析器具有如下構成:該應用于數控系統中的數據采集分析器，包括外殼和設置于外殼中的數據采集板，其主要特點是，所述的外殼上嵌設有數據采集接口和上位機接口，所述的數據采集接口分別與數控系統中的控制器和底層硬件相連接，所述的數據采集板上承載設置有中央控制模塊、數據接收模塊、數據傳輸模塊、電源轉換模塊和電源監測模塊，所述的數據采集接口依次通過所述的數據接收模塊、中央控制模塊、數據傳輸模塊和上位機接口與外部監控設備相連接，所述的電源轉換模塊分別與所述的上位機接口、中央控制模塊、數據接收模塊、數據傳輸模塊和電源監測模塊均相連接，所述的電源監測模塊與所述的中央控制模塊相連接。該應用于數控系統中的數據采集分析器中的數據采集接口為串行數據接口，所述的數據接收模塊為串行數據接收模塊。該應用于數控系統中的數據采集分析器中的上位機接口為USB接口，所述的數據傳輸模塊為USB數據傳輸模塊。該應用于數控系統中的數據采集分析器中的電源轉換模塊為直流電源轉換模塊。該應用于數控系統中的數據采集分析器中的中央控制模塊為FPGA芯片。該應用于數控系統中的數據采集分析器中的數據采集接口中還設置有第一接口隔離保護模塊。該應用于數控系統中的數據采集分析器中的第一接口隔離保護模塊為防浪涌保護電路。該應用于數控系統中的數據采集分析器中的上位機接口中還設置有第二接口隔離保護模塊。該應用于數控系統中的數據采集分析器中的第二接口隔離保護模塊為防浪涌保護電路。該應用于數控系統中的數據采集分析器中的外殼上還嵌設有電源指示燈，所述的電源指示燈與所述的電源轉換模塊相連接。采用了該專利技術的應用于數控系統中的數據采集分析器，由于其將控制器和底層硬件之間的連接的串行數據線替換為專門的一分為二接頭的串行線，連接完成后，當控制器往底層硬件發送指令時，采集器能實時接收到相同的指令，當底層硬件向控制器反饋狀態信息時，采集器同樣能接收到，從而可以實時采集控制器和底層設備之間的交互數據，分析控制器和底層設備的運行狀態，快速定位和解決系統的運行問題，不僅結構簡單，成本較低，而且靈活性高，工作性能穩定可靠，適用范圍較為廣泛。附圖說明圖1為本專利技術的應用于數控系統中的數據采集分析器內部結構示意圖。圖2為本專利技術的應用于數控系統中的數據采集分析器外部實際連接示意圖。具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本專利技術的
技術實現思路
，特舉以下實施例詳細說明。請參閱圖1和圖2所示，該應用于數控系統中的數據采集分析器，包括外殼和設置于外殼中的數據采集板，其中，所述的外殼上嵌設有數據采集接口和上位機接口，所述的數據采集接口分別與數控系統中的控制器和底層硬件相連接，所述的數據采集板上承載設置有中央控制模塊、數據接收模塊、數據傳輸模塊、電源轉換模塊和電源監測模塊，所述的數據采集接口依次通過所述的數據接收模塊、中央控制模塊、數據傳輸模塊和上位機接口與外部監控設備相連接，所述的電源轉換模塊分別與所述的上位機接口、中央控制模塊、數據接收模塊、數據傳輸模塊和電源監測模塊均相連接，所述的電源監測模塊與所述的中央控制模塊相連接。其中，所述的數據采集接口為串行數據接口，所述的數據接收模塊為串行數據接收模塊，所述的上位機接口為USB接口，所述的數據傳輸模塊為USB數據傳輸模塊，所述的電源轉換模塊為直流電源轉換模塊，所述的中央控制模塊為FPGA芯片。同時，該應用于數控系統中的數據采集分析器中，所述的數據采集接口中還設置有第一接口隔離保護模塊，所述的第一接口隔離保護模塊為防浪涌保護電路；所述的上位機接口中還設置有第二接口隔離保護模塊，該第二接口隔離保護模塊為防浪涌保護電路。不僅如此，該應用于數控系統中的數據采集分析器中的外殼上還嵌設有電源指示燈，所述的電源指示燈與所述的電源轉換模塊相連接。在實際使用當中，本專利技術的數據采集分析器由外殼、數據采集板以及配套的軟件組成。軟件包括上位機的USB驅動和完成數據分析和交互功能的軟件。這里只對外殼和硬件電路部分做詳細說明。外殼上開有電源指示燈、串行接口和USB接口。數據采集板上包括DC-DC(直流-直流轉換)電源轉換模塊、串行信號處理模塊、USB數據傳輸模塊、接口隔離保護模塊、電源監測模塊。(I)數據采集板上的核心控制芯片是一種可編程的FPGA (現場可編程邏輯門陣列)芯片，其通過程序控制硬件，實現串行數據的采集和轉換，并和USB數據傳輸芯片通信，將數據通過USB協議傳送到PC機上分析處理。FPGA芯片的優點是可以并行執行，一邊采集一邊發送。(2)采集器內包含一個USB數據傳輸芯片，用于將總線數據轉換成USB包，并作為USB從設備和PC通信，雙向傳輸數據。(3)采集器外殼上有一個電源指示燈，用于顯示硬件的工作狀態。在外殼的側面兩側各開一個接口，一邊為串行接口，采用一分為二的串行數據線連接數控系統的控制器和底層的端子板；另一邊為USB接口，連接PC機。(4)采集器由USB線連接PC機供電，方便實用，可靠性好，簡化了電源電路，增強了靈活性，并很好地解決了硬件系統的供電問題。(5)采集器內采用多個DC-DC模塊，為核心的控制芯片提供3.3V和1.2V直流電壓。(6)采集器的USB接口和串行接口都添加了防浪涌保護電路，能有效的保護采集器上的內部電路，防止因接口頻繁熱插拔造成的內部元器件損壞。(7)采集器包含一個電源檢測芯片，當系統的供電電壓過低時，電路板上的核心控制芯片將不工作。這樣可以防止電壓不穩造成控制芯片的誤動作。請參閱圖1所述，其是本專利技術在實際應用中的數據通路連接圖。其中，將控制器和底層硬件之間的連接的串行數據線替換為專門的一分為二接頭的串行線。連接完成后，數據通路的情況如圖1所示。當控制器往底層硬件發送指令時，采集器能實時接收到相同的指令。當底層硬件向控制器反饋狀態信息時，采集器同樣能接收至IJ。圖中實線表示控制器和底層硬件的雙向通信路徑。而虛線表示采集器接收通信的數據的路徑，由圖可見，該通路為單向的，即采集器只接收不發送。綜上，采集器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用于數控系統中的數據采集分析器，包括外殼和設置于外殼中的數據采集板，其特征在于，所述的外殼上嵌設有數據采集接口和上位機接口，所述的數據采集接口分別與數控系統中的控制器和底層硬件相連接，所述的數據采集板上承載設置有中央控制模塊、數據接收模塊、數據傳輸模塊、電源轉換模塊和電源監測模塊，所述的數據采集接口依次通過所述的數據接收模塊、中央控制模塊、數據傳輸模塊和上位機接口與外部監控設備相連接，所述的電源轉換模塊分別與所述的上位機接口、中央控制模塊、數據接收模塊、數據傳輸模塊和電源監測模塊均相連接，所述的電源監測模塊與所述的中央控制模塊相連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝皓，郭緒逢，王琴，鄭之開，湯同奎，
申請(專利權)人：上海維宏電子科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：