數(shù)控系統(tǒng)基本組成演(Yan)示文稿第一頁，共四十頁。數(shù)控系統(tǒng)基本(Ben)組成第二頁，共四十頁。數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控系統(tǒng)是(Shi)數(shù)控機(jī)床的核心部分，是整個數(shù)控機(jī)床的運算中心和控制中心，其性能的好壞直接決定了數(shù)控機(jī)床的整體性能,數(shù)控系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。第三頁，共四十頁。1.數(shù)控(Kong)系統(tǒng)的硬件組成：

數(shù)控系統(tǒng)的硬件：微機(jī)基本系統(tǒng)、人機(jī)對話界面接口、通信接口、進(jìn)給軸控制接口、主軸控制接口輔助控制接口等。第四頁，共四十頁。第五頁，共四十頁。計算機(jī)數(shù)控(Kong)系統(tǒng)組成框圖第六頁，共四十頁。⑴微機(jī)(Ji)基本系統(tǒng)通常微機(jī)基本系統(tǒng)：CPU、（數(shù)據(jù)運算存儲器、I/O接口、定時器、中斷控制器等幾個主要部分組成。第七頁，共四十頁。存儲(Chu)器

圖2-6半導(dǎo)體存儲器的分類第八頁，共四十頁。I/O接口(Kou)（輸入/輸出接口）第九頁，共四十頁。⑵人機(jī)(Ji)界面接口

數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面包括以下四部分：①鍵盤(MDl)：用于加工程序的編制以及參數(shù)的輸入等。②顯示器(CRT)：用于顯示程序、數(shù)據(jù)以及加工信息等。③操作面板：用于對機(jī)床進(jìn)行操作。④手搖脈沖發(fā)生器(MPG)：通過手搖控制機(jī)床運動。

第十頁，共四十頁。華中數(shù)(Shu)控系統(tǒng)操作面板第十一頁，共四十頁。廣州數(shù)控系統(tǒng)操作(Zuo)面板第十二頁，共四十頁。第十三頁，共四十頁。第十四頁，共四十頁。手搖脈(Mai)沖發(fā)生器第十五頁，共四十頁。⑶通(Tong)信接口

通常數(shù)控系統(tǒng)均具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行通信接口，因此與外設(shè)以及上級計算機(jī)連接很方便。第十六頁，共四十頁。⑷進(jìn)(Jin)給軸控制接口

實現(xiàn)進(jìn)給軸的位置控制包括三方面的內(nèi)容：進(jìn)給速度控制、插補(bǔ)運算和位置閉環(huán)控制。插補(bǔ)方法分為基準(zhǔn)脈沖法與數(shù)據(jù)采樣法?；鶞?zhǔn)脈沖法就是數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)每次插補(bǔ)的結(jié)果以脈沖的形式提供給位置控制單元，這種插補(bǔ)方法進(jìn)給速度與控制精度較低，主要應(yīng)用于開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。第十七頁，共四十頁。⑸主(Zhu)軸控制接口

主軸S功能可分為無級變速、有級變速和分段無級變速三大類。當(dāng)數(shù)控機(jī)床配有主軸驅(qū)動裝置時，可利用系統(tǒng)的主軸控制接口輸出模擬量進(jìn)行無級變速，否則需用MST接口實現(xiàn)有級變速。為提高低速輸出轉(zhuǎn)矩，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床多采用分段無級變速。主軸的位置反饋主要用于螺紋切削功能、主軸準(zhǔn)停功能以及主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)控等。

第十八頁，共四十頁。⑹MST控制(Zhi)接口

數(shù)控系統(tǒng)的MST功能是通過開關(guān)量輸入／輸出接口完成(除S模擬量輸出外)。數(shù)控系統(tǒng)所要執(zhí)行的MST功能，通過開關(guān)量輸出接口送至強(qiáng)電箱，而機(jī)床與強(qiáng)電側(cè)的信號則通過開關(guān)量輸入接口送至數(shù)控系統(tǒng)。因為MST功能的開關(guān)量控制邏輯關(guān)系復(fù)雜，在數(shù)控機(jī)床中大量采用PLC可編程控制器來實現(xiàn)MST功能。

第十九頁，共四十頁。

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中采用可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController--PLC）來實現(xiàn)開關(guān)量及其邏輯關(guān)系的控制。PLC是由計算機(jī)簡化而來的，為了適應(yīng)順序控制的要求，PLC省去了計算機(jī)的一些數(shù)字運算功能，強(qiáng)化了邏輯運算功能，是一種介于繼電器控制和計算機(jī)控制之間的自動控制裝置。PLC的最大特點是，其輸入輸出量之間的邏輯關(guān)系是由軟件決定的，因此改變(Bian)控制邏輯時，只要修改控制程序即可，是一種柔性的邏輯控制裝置。另外PLC能夠控制的開關(guān)量數(shù)量要比RLC多，能實現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。由于減少了硬件線路，控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。

6．?dāng)?shù)控裝置中的PLC數(shù)控裝置中的PLC有兩種類型：內(nèi)裝型PLC和獨立型PLC。內(nèi)裝型PLC是指PLC包含在數(shù)控裝置當(dāng)中，PLC與數(shù)控功能模塊間的信號傳送在數(shù)控裝置內(nèi)部實現(xiàn)，PLC與機(jī)床間的信號傳送則通過輸入/輸出接口電路實現(xiàn)，如圖4-25所示。第二十頁，共四十頁。

上：內(nèi)置型PLC右(You)：獨立型PLC第二十一頁，共四十頁。2.數(shù)控系統(tǒng)(Tong)的軟件組成

數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)軟件是為實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)各項功能所編制的專用軟件，也叫控制軟件。

輸入數(shù)據(jù)處理程序、插補(bǔ)運算程序、速度控制程序、管理程序診斷程序。第二十二頁，共四十頁。⑴輸入數(shù)據(jù)(Ju)處理程序

它接收輸入的零件加工程序，將標(biāo)準(zhǔn)代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。

第二十三頁，共四十頁。⑵插補(bǔ)運算程(Cheng)序

數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如曲線的種類、起點、終點等進(jìn)行運算。根據(jù)運算結(jié)果，分別向各坐標(biāo)軸發(fā)出進(jìn)給脈沖，這個過程稱為插補(bǔ)運算。進(jìn)給脈沖通過伺服系統(tǒng)驅(qū)動工作臺或刀具作相應(yīng)的運動，完成程序規(guī)定的加工任務(wù)。

第二十四頁，共四十頁。⑶速度控制程(Cheng)序

速度控制程序根據(jù)給定的速度值控制插補(bǔ)運算的頻率，以保預(yù)定的進(jìn)給速度。在速度變化較大時，需要進(jìn)行自動加減速控制，以避免因速度突變而造成驅(qū)動系統(tǒng)失步。第二十五頁，共四十頁。⑷管理(Li)程序

管理程序負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)運算等為加工過程服務(wù)的各種程序進(jìn)行調(diào)度管理。管理程序還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進(jìn)行處理。

第二十六頁，共四十頁。⑸診斷(Duan)程序

診斷程序的功能是在程序運行中及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。也可以在運行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件（CPU、存儲器、接口、開關(guān)、伺服系統(tǒng)等）的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。第二十七頁，共四十頁。CNC系統(tǒng)(Tong)中的微處理器1．單微處理器系統(tǒng)的組成和特點單微處理器系統(tǒng)的CNC裝置的特點是整個CNC裝置中只有一個CPU，通過該CPU來集中管理和控制整個系統(tǒng)的資源（包括存儲器、總線），并通過分時處理的方法，實現(xiàn)各種數(shù)控功能。有些CNC裝置中，雖然有兩個或兩個以上的CPU，但只有一個CPU對系統(tǒng)的資源擁有控制權(quán)和使用權(quán)，該CPU稱為主CPU，其它CPU（稱為從CPU）無權(quán)控制和使用系統(tǒng)資源，只能接受主CPU的控制命令和數(shù)據(jù)，或向主CPU發(fā)請求信號以獲取所需要的數(shù)據(jù)，從而完成某一輔助功能，該結(jié)構(gòu)稱為主從結(jié)構(gòu)，也可歸為單機(jī)結(jié)構(gòu)。第二十八頁，共四十頁。多微處(Chu)理器系統(tǒng)的組成多微處理器系統(tǒng)的CNC裝置中有兩個或兩個以上帶CPU的功能部件可對系統(tǒng)資源（存儲器、總線）有控制權(quán)和使用權(quán)。它們又分為多主結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。多主結(jié)構(gòu)是指帶CPU的功能部件之間采用緊耦合方式聯(lián)結(jié)，有集中的操作系統(tǒng)用總線仲裁器解決總線爭用通過公共存儲器交換系統(tǒng)信息。第二十九頁，共四十頁。1．多(Duo)微處理器系統(tǒng)特點（1）計算處理速度高（2）可靠性高（3）有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性（4）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)第三十頁，共四十頁。2.多微處理器系(Xi)統(tǒng)的基本功能模塊（1)CNC管理模塊（2）存儲器模塊（3）CNC插補(bǔ)模塊（4）位置控制模塊（5）操作和控制數(shù)據(jù)輸入輸出和顯示模塊（6）PLC模塊第三十一頁，共四十頁。3．多微處理機(jī)(Ji)CNC裝置的典型結(jié)構(gòu)（1）共享總線結(jié)構(gòu)（2）共享存儲器結(jié)構(gòu)第三十二頁，共四十頁。

數(shù)控軟(Ruan)件的特點及關(guān)鍵技術(shù)

1.多任務(wù)與并行處理技術(shù)（1）．?dāng)?shù)控裝置的多任務(wù)性圖4-11數(shù)控裝置的任務(wù)及分類框圖第三十三頁，共四十頁。這些任務(wù)中有些可以順序執(zhí)行，有些必須同(Tong)時執(zhí)行，如：

（1）顯示和控制任務(wù)必須同時執(zhí)行，以便操作人員及時了解機(jī)床運行狀態(tài)；

（2）在加工過程中，為使加工過程連續(xù)，譯碼、刀補(bǔ)、插補(bǔ)和位置控制?？煲脖仨毻瑫r進(jìn)行。第三十四頁，共四十頁。優(yōu)先級順序顯示其它譯碼I/O刀補(bǔ)位置控制插補(bǔ)運算背景程序背景程序初始化（2）．多任務(wù)并行處理的實現(xiàn)1）資源分(Fen)時共享圖4-12分時共享多任務(wù)處理方案第三十五頁，共四十頁。2.2數(shù)(Shu)控系統(tǒng)的分類、性能指標(biāo)及功能2.2.1數(shù)控系統(tǒng)的分類

就系統(tǒng)硬件和軟件組成及其結(jié)構(gòu)形式而言，當(dāng)今世界的各種數(shù)控系統(tǒng)大致可分為以下四種類型:第三十六頁，共四十頁。1.傳統(tǒng)專用型數(shù)(Shu)控系統(tǒng)

這類數(shù)控系統(tǒng)的硬件由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家自行開發(fā)，具有很強(qiáng)的專用性，經(jīng)過了長時間的使用，質(zhì)量和性能穩(wěn)定可靠。但由于其采用一種完全封閉的體系結(jié)構(gòu)，往往存在以下缺點：①用戶的應(yīng)用、維修以及操作人員培訓(xùn)完全依賴于數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，系統(tǒng)維護(hù)費用較高；②系統(tǒng)功能的擴(kuò)充以及更新完全依賴于公司的技術(shù)水平，周期比較長；③大量市售廉價通用軟硬件在專用數(shù)控系統(tǒng)上無法使用，功能比較單一。第三十七頁，共四十頁。2.PC嵌入NC結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控(Kong)系統(tǒng)

這類數(shù)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)專用型數(shù)控系統(tǒng)相比，（優(yōu)點）結(jié)構(gòu)上具備一些開放性，功能十分強(qiáng)大，（缺點）但系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，系統(tǒng)價格也十分昂貴，一般的中小型數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家沒有經(jīng)濟(jì)能力去購買。第三十八頁，共四十頁。3.NC嵌入PC結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系(Xi)統(tǒng)

這種數(shù)控系統(tǒng)的硬件部分由開放式體系結(jié)構(gòu)的運動控制卡與PC機(jī)構(gòu)成，具有很強(qiáng)的運動控制和PLC控制能力。開放性能比較好，并且對功能進(jìn)行改進(jìn)也比較方便，系