计算机数字控制系统

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1、第三章计算机数字控制系统一、数控系统的发展§3.1概述数控系统按时间来划分可以分为两类五代：第Ⅰ类：硬件数控（NC）第一代：电子管、继电器、模拟电路。第二代：晶体管、数字电路（分立元件）。第三代：集成数字电路。第Ⅱ类：软件数控（CNC）第四代：内装小型计算机，中小规模集成电路。11.微处理器数控系统，内装微处理器，字符显示、故障自诊断。第五代：分6个阶段：2.超大规模集成电路，大容量存储器，有可编程和遥控接口。3.人机对话,动态图形显示,实施软件精度补偿,适应机床无人化要求。4.32位CPU,可控15轴,分辨率,0.0001mm,进给速度24m/min

2、,可带前馈控制的交流数字伺服,智能化系统。5.64位系统。6.微机开放式CNC系统。2二、数控系统的硬件组成图3-1数孔系统的硬件组成框图3计算机数控系统的硬件由微型机、外部设备、位置控制和位置检测、输入输出接口和操作面板组成。(一)微型机微型机是CNC装置的核心,主要由微处理器、存储器、输入输出通道及联系这三者的总线（数据总线(AB)、控制总线（CB）、地址总线（DB）等组成。微处理器是微型算机中的运算器及控制部件，它是微型机的核心，称为中央处理单元（CPU）。内存储器（内存）是微型机存放程序和数据的部件，它与微处理器MPU直接交换信息，内存储器分为

3、只读存储器(ROM)和随机存储器（RAM）。4（二）外部设备微机数控系统外部设备，包括人机通信设备，输入、输出设备和外存储器等。输入设备有键盘、纸带输入机（光电阅读机）。输出设备有打印机、记录仪、数码显示管和CRT显示器、纸带穿孔机。（三）输入、输出通道（又称接口）输入、输出通道是微型机与机床之间的联系通道，通过它微型机向发送机床控制命令，并从机床上读取加工信息。（四）操作面板操作面板是操作人员用来与微机数控系统进行“对话”的设备。5三、数控系统软件数控系统软件是根据机床零件加工的实际需要而编写的控制程序。控制软件一般有以下几个部分组成：（一）初始化程

4、序初始化是在数控装置合上电源以后，自动地对各有关接口设置工作状态，对有关寄存器、存储单元设置常数或清零。（二）输入数据处理程序输入数据处理程序将输入的零件加工程序用标准代码表示的加工指令和数据进行翻译、整理，按所规定的格式存放。有些系统还要进一步进行刀具半径偏移的计算，或为插补运算和速度控制等进行一些预处理。有输入、译码、数据处理三项内容。6(1)输入。输入到CNC装置的零件加工程序、控制参数和补偿数据。程序是一次性输入的，程序输入需有读入字符的中断处理程序及输入管理程序。（2）译码。将零件的轮廓信息和其他的辅助信息等翻译成计算机内部能识别的语言。在译

5、码过程中，还要完成对程序段的语法检查，如发现语法错误便立即报警。（3）数据处理。数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速度计算以及辅助功能的处理等。7（三）插补运算及位置控制程序。插补的任务是通过插补计算程序在已知有限信息的基础上进行“数据点的密化”工作，即在起点和终点之间插入一些中间点。（四）速度控制程序速度控制程序的目的就是控制脉冲分配的速度，即根据给定的速度代码，控制插补运算的频率，以保证各轴按预定速度进给。当速度明显突变时，要进行加减速控制，避免速度突变造成伺服系统的失调。位置控制程序的主要任务是在每个采样周期内，将插补计算的理论位置与实际反馈位置

6、相比较，用其差值去控制进给电机，进而控制工作台或刀具的位移。8（五）系统管理程序为数据输入、处理及切削加工过程服务的各个程序均由系统管理程序进行调度，因此他是实现CNC系统协调工作的主体软件。（六）诊断程序诊断是指CNC系统利用内装诊断程序进行自诊断，主要有启动诊断和在线诊断两种。启动诊断是指CNC系统每次从通电开始进入正常的运行准备状态中，诊断程序通过扫描自动检查系统硬件、软件及有关外设是否正常在线诊断程序是指在系统处于正常运行状态中，诊断程序定时中断周期扫描检查CNC系统本身以及各外设。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。9四、微型机数控系统的特点

7、（1）较高的维修性和高可靠性；（2）环境适应性强；（3）控制的实时性；（4）较完善的输入输出通道；（5）较丰富的软件；（6）适当的计算精度和运动精度。10§3.2插补原理插补是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化。插补的任务就是根据进给速度的要求，在一段零件轮廓的起点和终点之间，计算出若干个中间点的坐标值。目前常用的插补方法有：脉冲增量插补和数据采样插补两类。一、脉冲脉冲插补脉冲增量插补为行程标量插补。其特点是每次插补结束仅产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出，每插补运算一次，最多给每一轴一个进给脉冲。脉冲增量插补算法主要应用在开环数控系

8、统中。11脉冲增量插补常用的方法有：1.逐点比较法及其改进法；2.数字积分法及其改进法；3.数