数控技术-3计算机数控系统硬件技术

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1、欢迎各位同学！计算机数控系统硬件技术3.1概述3.2计算机数字控制装置的硬件结构3.3CNC装置的I/O设备及其接口第三章计算机数字控制装置3.1概述PC化开放化语言高级化网络化交流伺服化功能集成的数控系统向综合自动化方向发展人机接口简单化柔性化和系统化小型化高速化低价化高效化高精度机械智能化远距离诊断维修与预诊断维修的功能发展高效率的PLC3.1.1国内外数控装置发展趋势CNC装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能。基本功能——数控系统基本配置的功能，即必备的功能；选择功能——用户可根据实际要求选择的功能。3.1.2CNC装置的

2、功能固定循环功能补偿功能字符、图形显示功能自诊断功能通讯功能在线自动编程功能控制功能准备功能（G功能）插补功能进给功能主轴功能辅助功能（M功能）刀具管理功能及工作台分度功能计算机数控系统机床本体辅助装置程序输入设备输出设备数控装置（CNC）主轴伺服单元进给伺服单元主轴电机进给电机强电控制装置检测装置PLC3.2计算机数字控制装置的硬件结构3.2.1CNC装置的硬件组成3.2.2CNC系统部分硬件外形结构驱动装置数控操作面板手摇脉冲发生器编码器多轴运动控制卡PLCK9M铣床数控系统（立式1）专用型通用型主从结构多主结构单微处理器多微处理器共享总线结构共享存储器结构分布式结构CPU数量

3、3.2.3计算机数控装置的类型模块结构大板结构按印制板的制造方式分应用范围单机或主从结构的CNC装置硬件结构采用集中控制分时处理的方式完成数控功能；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。单微处理器数控装置: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(系统功能受到CPU字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制)现在已被多机系统的主从结构所取代。计算机数控装置中有两个或两个以上的微处理器，每个微处理器分别完成不同的子任务，各子系统间通过通信（共享总线或共享存储器）协

4、调动作，完成数控任务。多微处理器结构特点实现真正意义上的并行处理，处理速度快容错能力强。多主结构系统整个系统有两个或两个以上的带CPU的功能部件对系统资源有控制和使用权。模块间采用紧耦合。分布式结构系统整个系统有两个或两个以上的带CPU的功能模块，每个模块有独立的运行环境，模块间采用松耦合。FANUC系统多机系统共享总线结构其他外围设备I/O接口辅助功能CPU

5、输入端

6、输出端可编程控制器CNC插补

7、位置控制模块

8、模块几何处理其他功能管理模块存储器多机系统CNC系统并联数据总线结构简单、系统组配灵活、可靠性高美国GE公司的MTC1-CNC系统共享存储器结构CNC装置硬件结构RAM/E

9、PROM反馈信号收发器RAM512键盘显示CPUEPROM512RAMEPROM中央CPU串口和收发器插补CPU字符发生器CTRC并行接口反馈脉冲和处理CRT模拟量输出机床接口7M系统的硬件结构CRT/MDI操作面板模块(CPU)通信模块(CPU)自动编程模块(CPU)主存储器模块通信模块(CPU)I/O单元驱动伺服单元主轴单元PLC模块(CPU)位置控制模块(CPU)主轴控制模块FANUCBUS3.3CNC装置的I/O设备及其接口•电平转换与功率放大•电气隔离•信号变换•抗干扰3.3.1CNC装置I/O接口的作用3.3.2CNC装置I/O接口的分类按CNC装置所连接的I/O设备人

10、机界面接口：键盘、显示器、操作面板、手摇脉冲发生器、纸带阅读机等的接口驱动接口：与进给轴和主轴驱动装置及传感器的接口辅助功能接口：与PLC的接口通讯及网络接口：与外设及上位系统的接口按CNC装置I/O接口的功能与上位系统的接口：与DNC、FMS或CIMS单元、或上位机的接口与用户之间的交互设备的接口：与键盘、显示器、操作面板、手摇脉冲发生器、纸带阅读机等的接口与下位系统的接口：与驱动装置、传感器和机床电器控制器的接口按CNC装置I/O信号的类型直流数字I/O接口（机床I/O接口、开关量I/O接口）：操作面板、限位开关、强电柜等的接口直流模拟I/O接口：进给坐标轴和主轴伺服控制的接口

11、交流I/O接口：3.3.2CNC装置I/O接口的分类用户能将数控命令、代码输入系统系统需具备按程序对继电器、电机等进行控制的能力和对相关开关量进行检测的能力系统由操作信息提示，用户能对系统实时情况进行监控，系统需具有显示接口电路CNC应具有与DNC计算机或上级主计算机直接通信的能力或者网络通信功能3.3.3CNC装置的输入输出要求3.3.4数控键盘及其接口电路矩阵式键盘结构行线（0-3）扫描码D3-D0列线（0-5）返回码D5-D0与非门锁存器273三态门244扫描法