1、第三章第三章 数数 控控 系系 统统 一、经济型数控系统一、经济型数控系统 经济型数控系统的特点是，结构简单、造经济型数控系统的特点是，结构简单、造价低、维修调试方便、运行维护费用低等优点，价低、维修调试方便、运行维护费用低等优点，一般用于使用步进电机的开环系统一般用于使用步进电机的开环系统 微机系统微机系统 CPU CPU 存储器存储器 I/OI/O接口电路接口电路 辅辅助电路助电路 开关量控制电路开关量控制电路 主轴控制主轴控制 通信接口通信接口 软件软件 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成图图3-1 3-1 经济型数控结构系统经济型数控结构系统件第一节第一节 数控系统的基
2、本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 微机系统微机系统 微机是微机是CNCCNC系统的核心部件系统的核心部件在硬件方面主要在硬件方面主要包含以下几方面内容包含以下几方面内容 CPU CPU 存储器存储器 存储器的功能是储器数据和存储器的功能是储器数据和程序程序 I/O I/O接口电路接口电路 辅助电路辅助电路 包括驱动电路，译码电路，包括驱动电路，译码电路，复位电路复位电路 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 开关量控制电路开关量控制电路 微机在软件的控制下完微机在软件的控制下完成对成对M M、T T、S S等指令的处
3、理，经电平转换后传送等指令的处理，经电平转换后传送给相应的执行机构完成对给相应的执行机构完成对M M、T T、S S等指令的执行等指令的执行 主轴控制主轴控制 主轴控制的功能是接受主轴控制的功能是接受CPUCPU的主的主轴控制脉冲信号将其处理和放大后推动主轴电机轴控制脉冲信号将其处理和放大后推动主轴电机旋转。旋转。通信接口通信接口 为了与外界沟通信息，数控系为了与外界沟通信息，数控系统均设有标准的统均设有标准的RS232CRS232C串行通讯接口或其他标准串行通讯接口或其他标准接口。接口。软件软件 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 经济型数
4、控系统的软件主要完成对系统的经济型数控系统的软件主要完成对系统的监控与其它各种控制功能监控与其它各种控制功能 输入数据处理程序输入数据处理程序 插补运算程序插补运算程序 插补运算的功能是将用插补运算的功能是将用户输入的各种加工程序经计算机处理后给出各户输入的各种加工程序经计算机处理后给出各进给轴的运动方向及位移大小脉冲信号。这是进给轴的运动方向及位移大小脉冲信号。这是实时性很强的任务，它必须跟随刀具的运动实实时性很强的任务，它必须跟随刀具的运动实时进行时进行 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 速度控制程序速度控制程序 速度控制是和插补运算紧
5、速度控制是和插补运算紧密相关的，在插补运算的同时还必须给出各进给密相关的，在插补运算的同时还必须给出各进给轴的运动速度大小轴的运动速度大小 管理和诊断程序管理和诊断程序 1)管理程序管理程序 系统管理程序实质就是系统控制系统管理程序实质就是系统控制程序，它主要负责键盘和显示器的管理、中断信程序，它主要负责键盘和显示器的管理、中断信号的处理以及各功能模块的协调。号的处理以及各功能模块的协调。第三章第三章 数数 控控 系系 统统 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成 2)诊断程序诊断程序 诊断程序主要包括系统的自诊诊断程序主要包括系统的自诊断和运行诊断两部分，当系统发生故障后能给断和
6、运行诊断两部分，当系统发生故障后能给出相应的报警信息出相应的报警信息。二、标准型数控系统二、标准型数控系统 标准型数控系统又称为全功能数控系统，是标准型数控系统又称为全功能数控系统，是相对于经济型数控系统而言的，它的各种性能相对于经济型数控系统而言的，它的各种性能指标均高于经济型数控系统指标均高于经济型数控系统第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 标准型数控系统组成特点标准型数控系统组成特点 微机系统微机系统 与经济型数控系统相比标准与经济型数控系统相比标准型数控系统所采用的型数控系统所采用的CPU要运算速度更快，要运算速度更快，字长更长，主要
7、有字长更长，主要有8086、80286、80386、PENTIUM、PII等。等。可编程控制器（可编程控制器（PLC）可编程控制器可编程控制器作用是用来实现系统辅助功能（作用是用来实现系统辅助功能（M、S、T）的控制。的控制。第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 主轴控制模块主轴控制模块 它的任务是控制主轴转速它的任务是控制主轴转速和主轴定位和主轴定位 进给伺服控制模块进给伺服控制模块 进给伺服系统一般由进给伺服系统一般由速度控制和位置控制两个控制环节组成，速度控制和位置控制两个控制环节组成，CNC根据位置控制单元的信息处理并输出控制信号根据位
8、置控制单元的信息处理并输出控制信号同时通过速度控制单元完成速度控制同时通过速度控制单元完成速度控制 检测模块检测模块 检测模块完成主轴和进给轴在检测模块完成主轴和进给轴在运动的各时刻的位置检测运动的各时刻的位置检测 输入、输出及通信模块输入、输出及通信模块 该模块完成程序该模块完成程序的输入与输出，传递人机对话界面所需的各种信的输入与输出，传递人机对话界面所需的各种信息息 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 标准型数控系统的硬件结构标准型数控系统的硬件结构 按按CNC系统使用的微处理器个数来划分，系统使用的微处理器个数来划分，CNC系统的硬件
9、结构一般可分为单微处理器和系统的硬件结构一般可分为单微处理器和多微处理器两大类多微处理器两大类 单微处理器结构特点单微处理器结构特点 1)CNC装置内只有一个装置内只有一个CPU，系统对程序，系统对程序输入、存储器管理、插补运算、输入输入、存储器管理、插补运算、输入/输出控制、输出控制、CRT显示等任务均由该显示等任务均由该CPU来完成。来完成。第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 2)CPU通过地址、数据和控制（通过地址、数据和控制（AB、DB、CB）三大总线与各个控制单元相连，完成信息交）三大总线与各个控制单元相连，完成信息交换。换。3)由
10、于系统为单由于系统为单CPU结构，因此其功能、速结构，因此其功能、速度等受微处理器本身性能的限制而有一定的局限度等受微处理器本身性能的限制而有一定的局限性性 多微处理器结构多微处理器结构 多微处理器结构的多微处理器结构的CNC是将数控机床的总任务划分为各个子任务，是将数控机床的总任务划分为各个子任务，每一子任务均由一个独立的每一子任务均由一个独立的CPU来完成。它有以来完成。它有以下优点下优点 1)性能价格比高性能价格比高 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成 图图3-2 多微处理器共享总线结
11、构框图多微处理器共享总线结构框图 2)容易实现模块化结构容易实现模块化结构 如图如图3-2所示所示第三章第三章 数数 控控 系系 统统 标准型数控系统的软件结构特点标准型数控系统的软件结构特点 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成 多任务多任务 如图如图33第三章第三章 数数 控控 系系 统统 并行处理并行处理 在许多情况下，管理和控制的某些工作必在许多情况下，管理和控制的某些工作必须同时进行。须同时进行。所谓并行处理是指计算机在同一时间或同所谓并行处理是指计算机在同一时间或同一时间间隔内要完成两种或两种以上性质相同一时间间隔内要完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。或不相同
12、的工作。第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 三、开放式数控系三、开放式数控系统统 开放式数控系统是计算机软、硬件技术、信开放式数控系统是计算机软、硬件技术、信息技术，控制技术融入数控技术的产物，代表息技术，控制技术融入数控技术的产物，代表了今后数控系统的发展方向。开放式数控系统了今后数控系统的发展方向。开放式数控系统的特点：的特点：第三章第三章 数数 控控 系系 统统 第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成 开放式数控系统和机床驱动部分之间有开放式数控系统和机床驱动部分之间有多种国际标准数字通信接口（同轴电缆或光缆）多种国际标准数
13、字通信接口（同轴电缆或光缆）和通信协议来控制伺服轴、主轴及和通信协议来控制伺服轴、主轴及PLC的输入、的输入、输出输出 数控系统和伺服驱动之间通信具有高可数控系统和伺服驱动之间通信具有高可靠性、大信息量和高传输速率，可进行多轴数靠性、大信息量和高传输速率，可进行多轴数控机床或数控生产线的控制控机床或数控生产线的控制 用户可根据需要选用通用计算机控制，用户可根据需要选用通用计算机控制，利用利用PC机上的机上的DOS或或WINDOWS平台来构造平台来构造自己的软件。自己的软件。第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统 用户可根据自己的设备特点和需求，只要用户可根据自己的设备特点和需求，只要花很少的工作量即可改变数控系统的软件结构，花很少的工作量即可改变数控系统的软件结构，以建立不同类型的控制系统。以建立不同类型的控制系统。可随意增加或减少控制功能，配置不同可随意增加或减少控制功能，配置不同的伺服轴数和的伺服轴数和PLC点数，并能配置不同开发商点数，并能配置不同开发商生产的标准软件或自己开发的软件。生产的标准软件或自己开发的软件。通过开放结构控制器平台，用户可任意通过开放结构控制器平台，用户可任意添加应用模块。添加应用模块。第一节第一节 数控系统的基本组成数控系统的基本组成第三章第三章 数数 控控 系系 统统
