第4章计算机数字控制装置

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1、本章内容CNC装置的硬件结构CNC装置的软件结构可编程控制器（PLC）典型的CNC系统简介计算机硬件电路伺服系统数控机床数控指令输入CNC装置4.1概述从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。4.1概述CNC系统平台硬件操作系统管理软件控制软件数控加工程序接口被控设备机床机器人测

2、量机......主轴电机进给伺服电机电子手轮I/O模块等机床控制面板CNC键盘驱动系统PC+CNC+PLC4.1概述输入译码数据处理插补将各个坐标轴的分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动伺服电动机，带动各轴运动实时位置反馈控制，使各个坐标轴能精确地走到所要求的位置。CNC系统工作过程输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。输入方式——磁盘输入、光盘输入、键盘输入、通讯接口输入及连接上位计算机的DNC接口输入1）输入2）译码：以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、翻译成计算机能够识

3、别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区内。3）数据处理：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理等。4）插补：通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之间进行“数据点的密化工作”。5）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。6）I/O处理：处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输出和控制。7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。4.2CNC装置的硬件结构按其中含有CPU的

4、多少可分为：单微处理机结构和多微处理机结构；按电路板的结构特点可分为：大板结构和模块化结构。CNC装置的硬件结构4.2CNC装置的硬件结构CPUROMRAMIN接口OUT接口可编程控制MDI/CRT接口位置控制其它接口总线单微处理器硬件结构图与计算机体系结构密切相关4.2CNC装置的硬件结构单微处理器数控装置:以一个CPU（中央处理器）为核心，CPU通过总线与存储器和各种接口相连接，采取集中控制、分时处理的工作方式，完成数控加工各个任务。一个微处理器完成所有的功能采用总线结构结构简单，易于实现功能受限制单

5、微处理器结构组成：微处理器（运算、控制）、存储器、总线、接口；4.2CNC装置的硬件结构只读存储器（ROM）：系统程序随机存储器（RAM）：运算的中间结果、需显示的数据、运行中的状态、标志信息、加工的零件程序、机床参数、刀具参数存储器4.2CNC装置的硬件结构对进给运动的坐标轴位置进行控制（包括位置和速度控制）对主轴控制，一般只包括速度控制C轴位置控制：包括位置和速度控制刀库位置控制（简易位置控制）位置控制单元第四章计算机数字控制装置在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，分别实现相应的数控功能。4.2C

6、NC系统的硬件结构多微处理器结构特点：能实现真正意义上的并行处理，处理速度快，可以实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统重组仍可继续工作。80x86CPU51系列单片机FPGA（现场可编程门阵列）DSP（数字信号处理器）ARM架构处理器4.2CNC系统的硬件结构多处理器结构处理器类型多处理器组成同构多处理器异构多处理器结构形式：可分：分布式、主从式、总线式。分布式：各CPU独立、完整，通过外部通信链路连接起来，数据交换和资源共享通过网络技术实现。主从式：主控CPU、从控CPU，主控CP

7、U才能控制和访问总线，通过总线对从控CPU控制、监视、协调。总线式（多主式）：主总线连接多个CPU，可直接访问所有系统资源，解决总线争用问题。4.2CNC系统的硬件结构多微处理机结构典型结构:共享总线型、共享存储器型及混合型结构FANUCBUS操作面板图形显示模块(CPU)通信模块(CPU)自动编程模块(CPU)主存储器模块插补模块(CPU)PLC模块(CPU)位置控制模块(CPU)主轴控制模块(CPU)CRT/MDII/O单元伺服驱动单元主轴单元FANUC15系统硬件结构4.2CNC系统的硬件结构共享总线结

8、构功能模块分为带有CPU的主模块和从模块（RAM/ROM，I/O模块）；以系统总线为中心，所有的主、从模块都插在严格定义的标准系统总线上；采用总线仲裁机构（电路）来裁定多个模块同时请求使用系统总线的竞争问题。4.2CNC系统的硬件结构结构特征：共享存储器结构4.2CNC系统的硬件结构多CPU共享存储器框图公共存储器I/O(CPU)CRT(CPU)轴控制（CPU）插补(CPU)从机床来的控制信号至机床