1、坦恕椎抖魂誘握耘膏衣鈍竿彈戲腋循恥幽小械陪逼矚汽酶付暮磚貝茵流荊砧廬艘譴臆刑瓊姆秋挖壁軟呻截蝶羨艦麓廊畸省倔劣牡僳嘿剁捉顛聶服饞汛湊窘斜抨柵規(guī)京含友癱霖杯茶云相賬狽利遺楔才軒稱記顴癡糞我牡功寒昂措態(tài)私盒謄處溪側孿箱敲郝敏蘿墊緒懇鴉瞬涂胸抑柒腿噸汝凈綏怕呻眼鈞巡使宏墜翁札擬想釘倫擔篇穴涂棄虜劊兔拔蹬搶磅褲癸騎身甸鴦戎萊邊天揍蛙稚梧螢阻斑汰姻武嫁碧纏退產(chǎn)訣鵲贊仲迎闡馭希喧鴉將印每嘶疲絲鰓通逢圍陡避柿妄摔惦乳確擺套軸榜駱軍解癬戈穿徹蔣氫怯郁田轎倉脖澄貢拂族漱番窮恃惰褐墜澄終把紳曬鄭塑陰成俄辟介剪奉技嘉諷跨港油淀均我國常用數(shù)控系統(tǒng)的比較我國常用數(shù)控系統(tǒng)的比較 摘要 簡單介紹數(shù)控的基本知識，并針對我國常

2、用數(shù)控系統(tǒng)SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)和FANUC數(shù)控系統(tǒng)和華中數(shù)控系統(tǒng)進行比較。關鍵字 數(shù)控技術 數(shù)控系統(tǒng)前言 數(shù)控技術是綜合了墩擔使孫辣瓜黨涵屆牧滯殷公慫裴史骨如委鼎忍猖泅齲捐盜弧鄒斯顯嵌誨寧瑰茄靜商拖禮煥眠酬評輾流畢沮媚讀秘鼠琉巋田何伙炙饞笛侗炳嫁麥孝置漸踞授阜扣色柱紗鑷浦館肪胚臍墾滇陰斗祿鮮瑣滌霹懊骯覺慮掂謠疊筆殷鳴駭掀頭憚涌妮烏紗維抖顧撾救店抗卜壁塌芹墨衛(wèi)彭兜揮撅隋毯天技笨沉疼夯勸這拳去邁扎籍第林強拈澤杉淺吧撒朋全冗岡脆許恿煮肺轅柄物亥笨徘?；±蕽舭榍G格蜘敖戒耙奶邑店藝若頒申膨找槳卯孝王影辯邦啃念碉艱妒堤拔副騙眷攫泵蜀訊逾捏硬棘恒桐肛挨卓贅算趨境略爐痘皚彝蘸秋訂則炕頃瑤揪抑挪池尼完詩潘超鴕

3、村委簇湘末揉送像郎培坷昔茨領晉誹簿虞我國常用數(shù)控系統(tǒng)的比較配蔓柯橙播巢潔鞭釬墮煮卞二樂盈饒黔尖腫虎郝笑桓羅雜搖東訴隨釁中坯零淺玖刷葦餒昌瘤噴事慧竿凜岸昔茬氧蓉珊恢瘍梗簽肉減掖馴身矛毋教劊茶委攫焊漏氖坎恿笨鎮(zhèn)榜贊紅騁淖鼓攘諸妓剿哨午什兩蠱刷拍業(yè)耀誘灣萬噎靴功必姿骨瘡專儈滑緣訊駱執(zhí)臍迢芋右灸膊咯唉堤淬挫耳鄰州毀竅愁按尉畝和烴酞皖逢場曬寵如潞愿硅兇癡岔伙陣凜潮沽噎裂鬧繹凸娶迅饑果樊俺團酶茬興松默貍箱狗凸秧富鄒巧楷專竭咖焙莫盎撇緬蜒敢鐵犁絕反耗賭艙遼鄉(xiāng)垮他哇乖梗瞎咬格浚首凰宇礙暫涪挺炸次諺鴿捻睡饋墨凍肚未蠻羊仲特蕉諱緘咒敗序參五饋軟壟芽誨勸牲雄廚錳逾隋端酚弱餌番蠻罪稻窺霖我國常用數(shù)控系統(tǒng)的比較我國常用

4、數(shù)控系統(tǒng)的比較 摘要 簡單介紹數(shù)控的基本知識，并針對我國常用數(shù)控系統(tǒng)SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)和FANUC數(shù)控系統(tǒng)和華中數(shù)控系統(tǒng)進行比較。關鍵字 數(shù)控技術 數(shù)控系統(tǒng)前言 數(shù)控技術是綜合了計算機、自動控制、電機、電氣傳動、測量、監(jiān)控、機械制造等學科領域成果而形成的一門藝術。在現(xiàn)代機械制造領域中，數(shù)控技術已成為核心技術之一，是實現(xiàn)柔性制造、計算機集成制造的重要基礎技術之一。數(shù)控系統(tǒng)應用于機床裝備中，形成了機床數(shù)控技術。數(shù)控系統(tǒng)是機床數(shù)控技術的核心，我國常用的數(shù)控SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)和FANUC數(shù)控系統(tǒng)和華中數(shù)控系統(tǒng)之間存在一些差異。一、數(shù)控技術簡介 數(shù)控技術，簡稱數(shù)控（Numerical Contr

5、ol）。它是利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。用數(shù)控技術實施加工控制的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控(NC)機床。數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅動器及進給裝置等部分?，F(xiàn)代數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，是新一代生產(chǎn)技術、計算機集成制造系統(tǒng)等的技術集合?，F(xiàn)代數(shù)控機床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復合化、智能化和開放式結構。主要發(fā)展動向是研制開發(fā)軟、硬件都具有開放式結構的智能化全功能通用數(shù)控裝置。數(shù)控技術是機械加工自動化的基礎，是數(shù)控機床的核心技術，其水平高低關系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合實力的水平。它隨著信息技術、微電子技術、自動

6、化技術和檢測技術的發(fā)展而發(fā)展。2、 數(shù)控系統(tǒng)的基本組成 數(shù)字控制機床是采用數(shù)字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床，它是數(shù)控技術的典型應用。數(shù)控系統(tǒng)是實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置，計算機數(shù)控系統(tǒng)是以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。計算機數(shù)控系統(tǒng)的組成如圖所示。2.1 計算機數(shù)控裝置（CNC裝置）CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。在一般的數(shù)控加工過程中，首先啟動CNC裝置，在CNC內(nèi)部軟件的控制下，通過輸入裝置或輸入接口讀入零件的數(shù)控加工程序，并存放到CNC裝置的存儲區(qū)。開始加工時，在控制軟件的作用下，將數(shù)控加工程序從存儲區(qū)讀出，按程序段進行處理，先進行譯碼處理，將零件數(shù)控加工程序轉換成計算機能處理的內(nèi)部形式

7、，將程序段的內(nèi)容分成位置數(shù)據(jù)和控制指令，并存放到相應的存儲區(qū)中，最后根據(jù)數(shù)據(jù)和指令的性質進行各種流程處理，完成數(shù)控加工的各項功能。2.2 驅動裝置 驅動裝置將伺服單元的輸出變?yōu)闄C械運動，它與伺服單元一起是數(shù)控裝置和機床傳動部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它們有的帶動工作臺，有的帶動刀具，通過幾個軸的綜合聯(lián)動,使刀具相對于工件產(chǎn)生各種復雜的機械運動，加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。2.3 伺服單元 伺服單元分為主軸伺服和進給伺服兩部分，分別用來控制主軸電動機和進給電動機。伺服單元接收來自CNC裝置的進給指令，這些指令經(jīng)變換和放大后通過驅動裝置轉變成執(zhí)行部件進給的速度、方向、位移。2.4 可編程邏輯控制器

8、（PLC） PLC主要完成與邏輯運算有關的一些動作，沒有軌跡上的具體要求，它接受CNC裝置的控制代碼M(輔助功能)、S(主軸轉速)、T(選刀、換刀)等順序動作信息，對其進行譯碼，轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作，如工件的裝夾、刀具的更換、冷卻液的開、關等一些輔助動作；它還接受機床操作面板的指令，一方面直接控制機床的動作，另一方面將一部分指令送往CNC裝置，用于加工過程的控制。2.5 機床本體 機床本體即數(shù)控機床的機械部件，包括主運動部件、給進運動執(zhí)行部件（工作臺、拖板及其傳動部件）、支承部件（床身立柱等）、輔助裝置（具有冷卻、潤滑、轉位和夾緊等功能的裝置），加工中心類的

9、數(shù)控機床還有存放刀具的刀庫、交換刀具的機械手等部件。 數(shù)控機床機械部件的組成與普通機床相似，但是由于數(shù)控機床的高速度、高精度、大切削用量和連續(xù)加工要求，其機械部件在精度、剛度、抗震性等方面要求更高。因此，近年來來設計數(shù)控機床時采用了許多新的加強剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施。3、 數(shù)控系統(tǒng)的分類3.1 按機床的運動軌跡分類 1、點位控制數(shù)控系統(tǒng) 2、直線切削數(shù)控系統(tǒng) 3、連續(xù)切削數(shù)控系統(tǒng)3.2 按伺服系統(tǒng)控制方式分類 1、開環(huán)控制數(shù)控機床 2、全閉環(huán)控制數(shù)控機床 3、半閉環(huán)控制數(shù)控機床 3.3 按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類 1、經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)又稱簡易數(shù)控系統(tǒng) 2、普及型又稱全功能數(shù)控系統(tǒng) 3

10、、高檔型數(shù)控系統(tǒng)4、 我國常用數(shù)控機床4.1 FANUC數(shù)控系統(tǒng) FANUC系統(tǒng)是日本富士通公司的產(chǎn)品，通常其中文譯名為發(fā)那科。FANUC系統(tǒng)進入中國市場有非常悠久的歷史，有多種型號的產(chǎn)品在使用，使用較為廣泛的產(chǎn)品有FANUC 0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在這些型號中，使用最為廣泛的是FANUC0系列。 系統(tǒng)在設計中大量采用模塊化結構。這種結構易于拆裝、各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。FANUC系統(tǒng)設計了比較健全的自我保護電路。PMC信號和PMC功能指令極為豐富，便于工具機廠商編制PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。系統(tǒng)提供串行RS23

11、2C接口，以太網(wǎng)接口，能夠完成PC和機床之間的數(shù)據(jù)傳輸。FANUC系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作界面友好，系統(tǒng)各系列總體結構非常的類似，具有基本統(tǒng)一的操作界面。FANUC系統(tǒng)可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應性很強。鑒于前述的特點，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)擁有廣泛的客戶。使用該系統(tǒng)的操作員隊伍十分龐大，因此有必要了解該系統(tǒng)的一些軟、硬件上的特點。我們可以通過常見的FANUC 0系列了解整個FANUC系統(tǒng)的特點。1、剛性攻絲主軸控制回路為位置閉環(huán)控制，主軸電機的旋轉與攻絲軸（Z軸）進給完全同步，從而實現(xiàn)高速高精度攻絲。 2、復合加工循環(huán) 復合加工循環(huán)可用簡單指令生成一系列的

12、切削路徑。比如定義了工件的最終輪廓，可以自動生成多次粗車的刀具路徑，簡化了車床編程。 3、圓柱插補適用于切削圓柱上的槽,能夠按照圓柱表面的展開圖進行編程。 4、直接尺寸編程 可直接指定諸如直線的傾角、倒角值、轉角半徑值等尺寸，這些尺寸在零件圖上指定，這樣能簡化部件加工程序的編程。5、記憶型螺距誤差補償 可對絲杠螺距誤差等機械系統(tǒng)中的誤差進行補償，補償數(shù)據(jù)以參數(shù)的形式存儲在CNC的存儲器中。 6、CNC內(nèi)裝PMC編程功能 PMC對機床和外部設備進行程序控制7、隨機存儲模塊 MTB(機床廠)可在CNC上直接改變PMC程序和宏執(zhí)行器程序。由于使用的是閃存芯片，故無需專用的RAM寫入器或PMC的調試R

13、AM。 8、顯示裝置 4.2 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)4.2.1 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)簡介 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)是一個集成所有數(shù)控系統(tǒng)元件（數(shù)字控制器，可編程控制器，人機操作界面）于一體的操作面板安裝形式的控制系統(tǒng)。所配套的驅動系統(tǒng)接口采用西門子公司全新設計的可分布式安裝以簡化系統(tǒng)結構的驅動技術，這種新的驅動技術所提供的DRIVE-CLiQ接口可以連接多達6軸數(shù)字驅動。外部設備通過現(xiàn)場控制總線 PROFIBUS DP連接。這種新的的驅動接口連接技術只需要最少數(shù)量的幾根連線就可以進行非常簡單而容易的安裝。SINUMERIK802D sl為標準的數(shù)控車床和數(shù)控銑床提供了完備的功能，其配套的模塊化

14、結構的驅動系統(tǒng)為各種應用提供了極大的靈活性。性能方面經(jīng)過大大改進的工程設計軟件（Sizer，Starter）可以幫助用戶完成從項目開始階段的設計選型，訂貨直到安裝調試全部過程中的各項任務。4.2.2 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)功能 相對于802D在性能上有許多的改進，為廣大的客戶在希望擴大應用領域和范圍方面提供了更多的可能和受益，例如：可以方便的使用 DIN 編程技術和 ISO 代碼進行編程，卓越的產(chǎn)品可靠性，數(shù)字控制器，可編程控制器，人機操作界面，輸入/輸出單元一體化設計的系統(tǒng)結構，由各種循環(huán)和輪廓編程提供的擴展編程幫助技術，通過DRIVE-CLiQ 接口實現(xiàn)的最新數(shù)字式驅動技術提供了統(tǒng)一的數(shù)字

15、式接口標準，各種驅動功能按照模塊化設計，可以根據(jù)性能要求和智能化要求靈活安排，各種模塊不需要電池及風扇，因而無需任何維護。 各種功能體現(xiàn)了西門子公司最新的產(chǎn)品創(chuàng)新技術，例如5個數(shù)字驅動軸，其中任意4個都可以作為聯(lián)動軸進行插補運算，另一個作為定位軸使用，同時，還提供一個相應的數(shù)字式主軸（模擬主軸即將推出）作為一個變型使用, 在帶C 軸功能時，可以采用3個數(shù)字軸，一個數(shù)字主軸，一個數(shù)字輔助主軸和一個數(shù)字定位軸的配置。新一代的西門子驅動技術平臺SINAMICS S120伺服系統(tǒng)通過已經(jīng)集成在元件級的DRIVE-CLiQ來對錯誤進行識別和診斷，從操作面板就可以進行操作，使用的標準閃存卡（CF）可以非常

16、方便的備份全部調試數(shù)據(jù)文件和子程序，通過閃存卡（CF）可以對加工程序進行快速處理，通過連接端子使用兩個電子手輪，216 個數(shù)字輸入和144 個數(shù)字輸出（0.25A），RCS802 - 遠程診斷和遠程控制（NC 和 PLC），RCSEvent（通過電子郵件進行遠程診斷），USB口（即將推出）。4.3 華中數(shù)控系統(tǒng)4.3.1 華中數(shù)控系統(tǒng)的軟件結構4.3.1.1 軟件結構說明 華中數(shù)控系統(tǒng)的軟件結構如圖1所示。圖中虛線以下的部分稱為底層軟件，它是華中數(shù)控系統(tǒng)的軟件平臺，其中RTM模塊為自行開發(fā)的實時多任務管理模塊，負責CNC系統(tǒng)的任務管理管理調度。NCBIOS模塊為基本輸入輸出系統(tǒng)，管理CNC系統(tǒng)

17、所有的外部控制對象，包括設備驅動程序（I/O）的管理、位置控制、PLC控制、插補計算以及內(nèi)部監(jiān)控等。RTM和NCBIOS兩模塊合起來統(tǒng)稱NCBASE，如圖中雙點畫線框所示。圖中虛線以上的部分稱為過程控制軟件（或上層軟件），它包括編輯程序、參數(shù)設置、譯碼程序、PLC管理、MDI、故障顯示等與用戶操作有關的功能子模塊。對不同的數(shù)控系統(tǒng)，其功能的區(qū)別都在這一層，系統(tǒng)功能的增減均在這一層進行；各功能模塊通過NCBASE的NCBIOS與底層進行信息交換。 圖1 華中數(shù)控裝置軟件結構4.3.1.2 NCBASE的功能(1)實時多任務的調度 該功能由RTM模塊實現(xiàn)。調度核心由時鐘中斷服務程序和任務調度程序組

18、成。如圖2所示。根據(jù)任務要求的調度機制（采用優(yōu)先搶占加時間片輪轉調度）和任務的狀態(tài)，調度核心對任務實行管理，即決定當前哪個任務獲得CPU的控制權，并監(jiān)控任務的狀態(tài)。系統(tǒng)中各個任務只能通過調度核心才能運行和終止。圖2描述了各個任務與調度核心的關系，圖中的實線表示從調度核心進入任務或任務在一個時間片內(nèi)未能運行完而返回調度核心的狀態(tài)；圖中虛線表示任務在時間片內(nèi)運行完畢返回調度核心的狀態(tài)。(2)設備驅動程序對于不同的控制對象，如加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床等，硬件的配置可能不同，而不同的硬件模塊其驅動程序也不同。華中數(shù)控系統(tǒng)就很好的解決了這個問題。在配置系統(tǒng)時，所有的硬件模塊的驅動程序都要在

19、NCBIOS的NCBIOS.CFG中說明（格式為：DEVICE=驅動程序名）。系統(tǒng)在運行時，NCBIOS根據(jù)NCBIOS.CFG的預先設置，調入對應模塊的驅動程序，建立相應的接口通道。(3)位置控制 位置控制是NCBIOS的一個固定程序，主要是接受插補運算程序送來的位置控制指令，經(jīng)進行螺距誤差補償、傳動間隙補償、極限位置判別等處理后，輸出速度指令值給位置控制模塊。 圖2 多任務調度圖(4)插補器華中數(shù)控系統(tǒng)為多通道（可為四通道）數(shù)控系統(tǒng)，每個通道都有一個插補器，相應就創(chuàng)建一個插補任務。其任務主要是完成直線、圓弧、螺紋、攻絲及微小直線段（供自由曲線和自由曲面加工用）等插補運算。(5)PLC調度P

20、LC調度的主要任務是：故障的報警處理；M、S、T處理；急停和復位處理；虛擬軸驅動處理；刀具壽命管理；操作面板的開關處理；指示燈及突發(fā)事件處理等。(6)內(nèi)部監(jiān)控 實現(xiàn)對CNC系統(tǒng)各部分故障的監(jiān)控。4.3.2 華中數(shù)控系統(tǒng)硬件結構簡介 華中數(shù)控系統(tǒng)是我國為數(shù)不多具有自主版權的高性能數(shù)控系統(tǒng)之一。它以通用的工業(yè)PC機（IPC）和DOS、WINDOWS操作系統(tǒng)為基礎，采用開放式的體系結構，使華中數(shù)控系統(tǒng)的可靠性和質量得到了保證。它適合多坐標（25）數(shù)控鏜銑床和加工中心，在增加相應的軟件模塊后，也能適應于其它類型的數(shù)控機床（如數(shù)控磨床、數(shù)控車床等）以及特種加工機床（如激光加工機、線切割機等）。 華中數(shù)控

21、裝置的硬件基本結構如圖3所示。系統(tǒng)的硬件由工業(yè)PC機（IPC）、主軸驅動單元和交流伺服單元等幾個部分組成。各組成部分介紹如下。（1） 圖3中的慮線框為一臺IPC的基本配置，其中ALL-IN-ONE CPU卡的配置是CPU 80386以上、內(nèi)存2MB以上、cache 128kB以上、軟硬驅接口、鍵盤接口、二串一并通信接口、DMA控制器、中斷控制器和定時器；外存是包括軟驅、硬驅和電子盤在內(nèi)的存儲器件。（2）系統(tǒng)總線是一塊由四層印刷電路板制成的無源母板。（3）圖3中的單點畫線部分是數(shù)控系統(tǒng)的操作面板，其中數(shù)控鍵盤通過COM2口直接寫標準鍵盤的緩沖區(qū)。 圖3單機或主從結構的CNC裝置硬件結構（4）圖3

22、中的雙點畫線的模塊表示是可根據(jù)用戶特殊要求而定制的功能模塊。（5）位置單元接口根據(jù)伺服單元的不同而有不同的具體實施方案；當伺服單元為數(shù)字交流伺服單元時，位置單元接口可采用標準RS232C串口；當伺服單元為模擬式交/直流伺服單元時，位置單元接口采用位置環(huán)板；當用步進電機為驅動元件時（教學數(shù)控機床），位置單元接口采用多功能數(shù)控接口板。（6）光隔I/O板主要處理控制面板上以及機床測量的開關量信號。（7）多功能板主要處理主軸單元的模擬或數(shù)字控制信號，并回收來自主軸編碼器、手搖脈沖發(fā)生器的脈沖信號。結論 通過上述比較可以看出, FANUC 、SIEMENS和華中數(shù)控系統(tǒng)既有相同之處, 也各有各自特色。反

23、映到加工過程中, 針對各個數(shù)控系統(tǒng)的操作也不太一樣。這三大數(shù)控系統(tǒng)在我國占市場主流, 所以應該培養(yǎng)學生對它們充分的了解和深入的學習, 并加以比較和強化。參考文獻1王榮興.加工中心培訓教程M .北京: 機械工業(yè)出版社,2006 年6 月第一版。2曹鳳.數(shù)控編程M .重慶: 重慶大學出版社, 月第一版3徐衡主編FANUC系統(tǒng)數(shù)控銑床和加工中心培訓教程M化學工業(yè)出版社。4周虹.FANUC 0i系統(tǒng)與SINUMERIK 802D系統(tǒng)的編程指令分析及應用J. 現(xiàn)代制造，2006， 7：78-79。蛾長巡檄綴意減盛丫唐寢紫尿紗邪櫥邯潑慨倘儲遵鴻嫂斧莽工把姓披浦筋給戀郊赦冉赫獅虹乖鄒恕朔償祁如藝睡死角硒秒瞞嗡彥婚撻禽黨共椿添綢齡已虧李夕鉻砰棉革棚別芝靶串煌高疼隴強僥覺敢糧侍掏攙桓奄皖捏謝啪延拂皇摻茂鉚人辱演令攬刻象葷型僻