数控技术第3章3.3节.ppt

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1、第3章计算机数控装置3.1概述3.2CNC装置的硬件结构3.3CNC装置的软件结构3.4典型数控功能原理及实现3.5国内外典型CNC系统简介04.3CNC系统的软件数控系统功能界面的几种划分：输入预处理位置检测插补运算位置控制速度控制伺服电机程序硬件硬件硬件硬件硬件软件软件软件软件软件和硬件的功能界面ⅠⅡⅢⅣ3.3CNC系统的软件结构14.3CNC系统的软件加工程序译码译码缓冲区刀补处理刀补缓冲区速度预处理插补缓冲区插补处理运行缓冲区伺服驱动位控处理位置反馈PLC控制3.3CNC系统的软件结构24.3CNC系统的软件3.3.1CNC系统软件的组成与功能1.组成CNC系统软件是具有实时

2、性和多任务性的专用操作系统，该操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。操作系统管理软件控制软件零件程序管理显示处理输入输出管理机床输入输出位置控制故障诊断处理插补运算主轴控制编译处理刀具补偿......3.3CNC系统的软件结构32.功能位置控制插补运算状态显示PLC故障诊断……3.3CNC系统的软件结构41.译码(Decode)将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成后续程序（本例是指刀补处理程序）所要求的数据结构（格式）。3.3.2CNC装置的数据转换流程3.3CNC系统的软件结构5数据结构示例：StructPROG_BUFFER{c

3、harbuf_state；//缓冲区状态，0空；1准备好。intblock_num；//以BCD码的形式存放本程序段号。doubleCOOR[20]；//存放尺寸指令的数值（μm）。intF,S；//F（mm/min）S（r/min）。charG0；//以标志形式存放G指令。charG1；charM0；//以标志形式存放M指令。charM1；charT；//存放本段换刀的刀具号。charD；//存放刀具补偿的刀具半径值。}；3.3CNC系统的软件结构6以标志形式存放G指令示例3.3CNC系统的软件结构7N06G90G41D11G01X200Y300F200；123456789----

4、--------------------------------------------------------StructPROG_BUFFER{charbuf_state；0：(开始)；1（；）⑨intblock_num；06（N06）①doubleCOOR[20]；COOR[1]=200000；（X200）⑥COOR[2]=300000；（Y300）⑦intF,S；F=200；（F200）⑧charG0；D5=0；（G90）②D6,D7=0,1（G41）③D1=1；（G01）⑤……charD；D=11（D11）④3.3CNC系统的软件结构8刀补处理的主要工作：根据G90/G9

5、1计算零件轮廓的终点坐标值。根据R和G41/42，计算本段刀具中心轨迹的终点（P’e/P〃e）坐标值。根据本段与前段连接关系，进行段间连接处理。2.刀补处理(计算刀具中心轨迹)Pe（200，300）XRP0（72，48）Pe”Pe’G41G42Y3.3CNC系统的软件结构9速度处理程序主要完成以下几步计算：计算本段总位移量：直线：合成位移量L；园弧：总角位移量α。计算每个插补周期内的合成进给量：ΔL=F*Δt/60（μm）Lα3.速度预处理3.3CNC系统的软件结构104.插补计算主要功能：根据操作面板上“进给修调”开关的设定值，计算本次插补周期的实际合成位移量：△L1=△L*修调值

6、将△L1按插补的线形（直线，园弧等）和本插补点所在的位置分解到各个进给轴，作为各轴的位置控制指令（△X1、△Y1）。3.3CNC系统的软件结构115.位置控制处理f（）+++-++插补输出△X1△Y1指令位置X1新Y1新跟随误差△X3△Y3实际位置X2新Y2新反馈位置增量△X2、△Y2X1旧Y1旧X2旧Y2旧速度指令VX、VY位置控制转换流程3.3CNC系统的软件结构12位置控制完成以下几步计算：(以两轴联动为例)计算新的位置指令坐标值：X1新=X1旧+△X1；Y1新=Y1旧+△Y1；计算新的位置实际坐标值：X2新=X2旧+△X2；Y2新=Y2旧+△Y2计算跟随误差(指令位置值—实际

7、位置值)：△X3=X1新-X2新；△Y3=Y1新-Y2新；计算速度指令值：VX=f（△X3）；VY=f（△Y3）f(.)是位置环的调节控制算法，具体的算法视具体系统而定。这一步在有些系统中是采用硬件来实现的。3.3CNC系统的软件结构133.3.3CNC装置软件的特点和结构1.CNC装置的软件系统特点1）多任务性与并行处理技术多任务性：显示、译码、刀补、速度处理、插补处理、位置控制、…并行处理：系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个或两个以上任务处理。并行