数控技术卢红CNC装置软件结构.ppt

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1、第三节　CNC装置软件结构CNC装置的软件是为完成数控机床的各项功能而专门设计和编制的一种专用软件。其结构取决于硬、软件的分工、也取决于软件本身的工作特点。软件功能是CNC装置的功能体现。一些厂商生产的CNC装置，硬件设计好后基本不变，而软件功能不断升级，以满足制造业发展的要求。CNC装置的软件构成如图4-4所示，包括管理软件和控制软件两大部分。管理软件主要包括输入、I／O处理、通信、诊断和显示等功能。控制软件包括译码、刀具补偿、速度控制、插补和位置控制及开关量控制等功能。软件和硬件在逻辑上等价，由硬件完成的工作同样可以由软件完成。在CNC系统中，软硬件的分配比例，随微电子、计算机技术

2、的发展而不断变化。1952年到1970年，“硬联接”数控时代；70年代后，进入了“软联接”的数控时代；80年代后期：计算机数控（CNC）系统。CNC装置软件：设计灵活，适应性强，但处理速度较慢；硬件：处理速度快，但价格较贵。支持一、CNC装置软硬件的分工程　序输入数据处理插补位置控制速度控制伺服电机测量反馈几种典型的软硬件分工（界面的划分）ⅠⅡⅢⅣ软件硬件CNC装置软硬件的分工图4-19示出了三种典型的CNC装置的软硬件分工。CNC系统软件的工作过程1．输入CNC系统的输入内容包括零件数控加工程序、控制参数和补偿数据。一般通过键盘、RS232C接口等方式输入，这些输入方式采用中断方式来

3、实现，且每一种输入法均有一个相对应的中断服务程序。其工作过程是先输入零件加工程序，然后将程序存放到缓冲器中，再经缓冲器将程序存储在零件程序存储器单元内。对于控制参数和补偿数据等可通过键盘输入存放在相应的数据寄存器内。2．译码译码处理是以一个程序段为单位对零件数控加工程序进行处理。在译码过程中，首先对程序段的语法进行检查，若发现错误，立即报警。若没有错误，则把程序段中的零件轮廓信息（如起点、终点、直线或圆弧等）、加工速度信息（F代码）和其它辅助信息（M、S、T代码等）按照一定的语法规则解释成微处理器能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定存储器的内存单元。3．数据处理数据处理通常

4、包括刀具长度补偿、刀具半径补偿、反向间隙补偿、丝杠螺距补偿、过象限及进给方向判断、进给速度换算、加减速控制及机床辅助功能处理等。刀具补偿的作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹，一些较好的CNC装置中，还能实现C刀具补偿，即程序段之间的自动转接和过切判别等。进给速度处理是根据程序中所给的刀具移动速度计算各运动在坐标方向的分速度，对机床允许的最低速度和最高速度的限制也要处理。4．插补插补是在一条给定了起点、终点和形状的曲线上进行“数据点的密化”。根据给定的进给速度和曲线形状，计算一个插补周期内各坐标轴进给的长度。数控系统的插补运算是一项精度要求较高、实时性很强的运算。插补精度直接影响工件

5、的加工精度，而插补速度决定了工件的表面粗糙度和加工速度。通常插补分为粗插补和精插补，精插补的插补周期一般取伺服系统的采样周期，而粗插补的插补周期是精插补的插补周期的若干倍。一般的CNC装置中，能对直线、圆弧和螺旋线进行插补。一些较专用或高级的CNC装置还能完成椭圆、抛物线、正弦线的插补工作。5．位置控制位置控制是在伺服系统的每个采样周期内，将精插补计算出的理论位置与实际反馈位置信息进行比较，其差值作为伺服调节的输入，经伺服驱动器控制伺服电机。在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。6．诊断诊断程序包括在系统运行过程中进行的检

6、查与诊断，和作为服务程序在系统运行前或故障发生停机后进行的诊断。诊断程序一方面可以防止故障的发生，另一方面在故障出现后，可以帮助用户迅速查明故障的类型和发生部位二、CNC装置软件结构的特点CNC系统是一个专用的实时多任务计算机控制系统，它的控制软件也采用了计算机软件技术中的许多先进技术。其中多任务并行处理和多重实时中断两项技术的运用是CNC装置软件结构的特点。CNC系统软件的结构特点：多任务并行处理；前后台型软件结构；实时中断处理；数控软件操作系统；１.多任务并行处理（１）CNC装置的多任务性数控装置管理任务控制任务输入I/O处理显示诊断通讯速度处理刀具补偿译码插补位置控制CNC装置的

7、软件构成包括管理软件和控制软件两大部分。在多数情况下，CNC装置进行数控加工时，要完成多种任务。管理软件和控制软件的某些工作必须同时进行。例如，为使操作人员能及时了解CNC装置的工作状态，管理软件中的显示模块，必须与控制软件中其它模块同时运行。当在插补加工运行时，管理软件中的零件程序输入模块必须与控制软件中的相关模块同时运行。而当控制软件运行时，其本身的一些处理模块也必须同时运行。例如，为了保证加工过程的连续性，即刀具在各程序段之间不停刀，译码