1、1 数控系统数控系统 孙海亮孙海亮2主要内容主要内容 一、数控技术的发展一、数控技术的发展 二、数控系统的组成二、数控系统的组成 三、常见数控系统三、常见数控系统 1 1、FANUCFANUC数控系统数控系统 2 2、SIEMENSSIEMENS数控系统数控系统 3 3、华中数控系统、华中数控系统3一一.数控技术的发展数控技术的发展1.1946年世界上诞生了第一台电子计算机。2.第一台计算机诞生6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上。1952在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统的机床产生了质的变化。4 第一台数控机床诞生至今五十年以来，数控机床的核心数控系统的发展经历了二个阶段和六
2、代的发展。1.数控（NC）阶段 2.计算机数控（CNC）阶段 5数控（数控（NC）阶段）阶段(1952(195219701970年年)早期的计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据早期的计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响不大，但它不能适应机床实时控制的要求。处理影响不大，但它不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路，搭成机床专用计算机人们不得不采用数字逻辑电路，搭成机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARDHARDWIRED NCWIRED NC）,简称为数控（简称为数控（NCNC）。）。随着电子元器件的发展，这个
3、阶段又历经三代随着电子元器件的发展，这个阶段又历经三代:19521952年的第一代电子管计算机组成的数控系统；电子管计算机组成的数控系统；19591959年的第二代晶体管计算机组成的数控系统；晶体管计算机组成的数控系统；19651965年的第三代小规模的集成电路计算机组成的数控系统。小规模的集成电路计算机组成的数控系统。6计算机数控（计算机数控（CNC）阶段）阶段 这一阶段从这一阶段从19701970年开始至今。年开始至今。19701970年研制成功大规模年研制成功大规模集成电路，并将其用于通用小型计算机。此时的小型计算集成电路，并将其用于通用小型计算机。此时的小型计算机，其运算速度比五、六十
4、年代的计算机有了大幅度的提机，其运算速度比五、六十年代的计算机有了大幅度的提高。比专门搭成的专用计算机成本低，可靠性高。于是，小高。比专门搭成的专用计算机成本低，可靠性高。于是，小型计算机被用作数控系统的核心部件，从此进入了计算机数型计算机被用作数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（控（CNCCNC）阶段。）阶段。计算机数控阶段也经历了三代计算机数控阶段也经历了三代:19701970年第四代年第四代小型计算机数控系统；小型计算机数控系统；19741974年第五代年第五代微处理器组成的数控系统微处理器组成的数控系统 19901990年第六代年第六代基于基于PCPC的数控系统。的数控系统。7
5、数控系统近五十年来经历了两个阶段六代的发展，数控系统近五十年来经历了两个阶段六代的发展，只是发展到了第五代以后，才从根本上解决了数控系统可只是发展到了第五代以后，才从根本上解决了数控系统可靠性低，价格极为昂贵，应用很不方便等极为关键的问题，靠性低，价格极为昂贵，应用很不方便等极为关键的问题，因此即使在工业发达国家，数控机床大规模地得到应用和因此即使在工业发达国家，数控机床大规模地得到应用和普及也是在上世纪的七十年代末、八十年代初以后的事普及也是在上世纪的七十年代末、八十年代初以后的事情情 ，也就是说，也就是说 数控技术经过了近三十年的发展才走向普数控技术经过了近三十年的发展才走向普及应用。及应
6、用。8 现代数控技术发展趋势现代数控技术发展趋势 1 1 高速、高精加工高速、高精加工2 数控系统具有多轴控制、多轴联动和复合加工的控制功能数控系统具有多轴控制、多轴联动和复合加工的控制功能 3 数控系统开放化、智能化和网络化数控系统开放化、智能化和网络化 9二二、数控系统的组成、数控系统的组成 数字控制机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行数字控制机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床，它是数控技术的典型应用。数控系统是自动控制的一类机床，它是数控技术的典型应用。数控系统是实现数字控制的装置，计算机数控系统是以计算机为核心的数实现数字控制的装置，计算机数控系统是以计
7、算机为核心的数控系统。计算机数控系统的组成如图所示。控系统。计算机数控系统的组成如图所示。101)1)输入装置输入装置:完成程序完成程序,参数等信息的输入参数等信息的输入MDIMDI信息载体信息载体2)2)输出装置输出装置:完成打印完成打印,穿孔显示等穿孔显示等3)3)通信线路通信线路:实现串行通讯及网络功能实现串行通讯及网络功能4)CNC:4)CNC:完成与外围设备联系完成与外围设备联系,控制系统各部分功能控制系统各部分功能5)PLC:5)PLC:完成机床的顺序控制完成机床的顺序控制,换刀换刀,APC,APC等等6)6)主轴单元主轴单元:接受接受CNCCNC的指令的指令,控制主轴电机的转速及
8、旋向控制主轴电机的转速及旋向7)7)速度单元速度单元:接收接收CNC CNC 的指令的指令,控制各伺服轴的动作控制各伺服轴的动作各部分的功能各部分的功能11组成组成:中央单元中央单元(CPU)(CPU)总线总线BUSBUS存储器存储器(RAM,ROM)(RAM,ROM)I/O I/O接口电路接口电路PLC PLC 主轴单元主轴单元 速度控制单元速度控制单元CNCCNC单元系统的构成单元系统的构成12 总线总线,信息公共通路的总称信息公共通路的总称 物理导线分为物理导线分为:地址总线地址总线(DB)(DB)数据总线数据总线(AB)(AB)控制总线控制总线(CB)(CB)各部分介绍各部分介绍:CP
9、UCPU构成：构成：由运算器、控制器、内部寄存器由运算器、控制器、内部寄存器 两个因素两个因素:1:1）位数位数 2 2）速度）速度 作用作用:对系统内部工件及操作进行统一控制对系统内部工件及操作进行统一控制,按照程序中指令的要按照程序中指令的要 求进行各种运算求进行各种运算,使系统成为一个有机整体使系统成为一个有机整体.BUSBUS13作用作用:存放系统软件存放系统软件,零件程序参数等零件程序参数等 存储运算的中间结果存储运算的中间结果 分类分类:存储器存储器:14RAM(RAM(随机存储器随机存储器)既可读入也可写出既可读入也可写出,用来存放用来存放 程序程序 参数参数 中间结果中间结果均
10、应保持。均应保持。ROM:ROM:只读存储器，只读存储器，存放系统软件存放系统软件又分为又分为:EPROM:EPROM、E2 ROME2 ROM、闪存。、闪存。15单微处理器：单微处理器：只有一个只有一个CPUCPU、采用集中控制分时方法处理数控的各个任务。、采用集中控制分时方法处理数控的各个任务。缺点：缺点：不易进行功能的扩展和提高。不易进行功能的扩展和提高。处理速度低、数控功能差。处理速度低、数控功能差。多处理器：多处理器：两个及两个以上的两个及两个以上的CPUCPU组成的组成的CNCCNC称为多微处理机系统。称为多微处理机系统。单单CPUCPU的弥补增加浮点协处理器，硬件分担插补，的弥补
11、增加浮点协处理器，硬件分担插补，采用全智能化的采用全智能化的CRTCRT、PLCPLC部件。块分为带部件。块分为带CPUCPU的主模块和不带的主模块和不带CPUCPU的从模块。的从模块。特点：特点：1 1、性能价格比高、性能价格比高 2 2、采用模块化结构，良好的适应性和扩展性、采用模块化结构，良好的适应性和扩展性 3 3、硬件易于组织规模生产。、硬件易于组织规模生产。4 4、可靠性高。、可靠性高。按微处理器分类按微处理器分类分类分类16 共存储器共存储器 以存储器为中心，各模块工作时，通过优先接受使以存储器为中心，各模块工作时，通过优先接受使 用请求，使用完成要撤消，用请求，使用完成要撤消，
12、释放存储器。释放存储器。共总线共总线 以总线为中心，各模块工作时，仅有一个模块可占以总线为中心，各模块工作时，仅有一个模块可占 用总线，多个请求时由总线仲裁器来裁决。用总线，多个请求时由总线仲裁器来裁决。多多CPU结构分类：结构分类：17 1 1）大板结构：）大板结构：主电路板是大板，其他电路板是小印刷电主电路板是大板，其他电路板是小印刷电 路板，它们插在电路板的插槽内一块构成路板，它们插在电路板的插槽内一块构成 CNCCNC装置，装置，FANUC-C,0FANUC-C,0等等 2 2）模块化结构：）模块化结构：控制单元母版框架，各功能模块，软件硬控制单元母版框架，各功能模块，软件硬 件的设计
13、成模块化件的设计成模块化 特点：特点：各功能块功能独立，便于开发同一功能的系列产品，维修各功能块功能独立，便于开发同一功能的系列产品，维修 维护方便维护方便 按照电路板结构分按照电路板结构分18fanuc-fanuc-6M6M系统系统的硬件的硬件介绍介绍典型数控系统的硬件结构典型数控系统的硬件结构19SIN840CSIN840C系统的硬件结构系统的硬件结构20组成与功能：组成与功能：CNC系统软件系统软件 ：管理软件：管理软件 程序的输入程序的输入 输出输出 显示显示 通信通信 控制软件控制软件 译码译码 刀具补偿刀具补偿 速度处理速度处理 插补运算插补运算 位置控制等位置控制等CNCCNC系
14、统软件系统软件21各程序简介各程序简介1 输入程序：输入程序：把零件程序经缓冲器到存储把零件程序经缓冲器到存储 把存储的程序读入缓冲器把存储的程序读入缓冲器222、译码程序：、译码程序：进行代码的识别，及功能代码的解译进行代码的识别，及功能代码的解译 代码识别是指将读入代码按内部码地址的不代码识别是指将读入代码按内部码地址的不 同进行处理同进行处理 功能处理是指将代码识别的结果按功能再分功能处理是指将代码识别的结果按功能再分 类，转入相应类，转入相应 的功能程序的功能程序233 数据处理：数据处理：对功能代码进行预处理对功能代码进行预处理 任务：刀具半径补偿，速度计算，辅助功能的处理任务：刀具
15、半径补偿，速度计算，辅助功能的处理 其中：刀具半径补偿：将零件的轮轨迹转化为刀具中其中：刀具半径补偿：将零件的轮轨迹转化为刀具中 心的轨迹。心的轨迹。速度代码：速度代码：确定加工数据数的速度。确定加工数据数的速度。辅助加工的处理：辅助加工的处理：指顺序程序的处理，设置接口信号。指顺序程序的处理，设置接口信号。数据的处理为插补程序做准备，称为数据的处理为插补程序做准备，称为 预计算。预计算。244 插补计算程序：插补计算程序：作用是对加工轨迹的细化。作用是对加工轨迹的细化。早期：全部由硬件来完成，由硬件来实施完成速度及位置早期：全部由硬件来完成，由硬件来实施完成速度及位置 的分配。的分配。现在：
16、软件插补现在：软件插补+硬件插补硬件插补 由软件完成粗插补，将整个轨迹分成几个大段，再由软件完成粗插补，将整个轨迹分成几个大段，再 由硬件执行各段的细化。由硬件执行各段的细化。5 伺服控制软件：伺服控制软件：作用：将位置指令（周期内作用：将位置指令（周期内4ms）转化为速度指令。）转化为速度指令。256输出程序输出程序：将数据处理、插补、伺服处理的结果输出至对应的接口电路将数据处理、插补、伺服处理的结果输出至对应的接口电路7管理程序：管理程序：管理：数据的输入、处理及切削加工管理：数据的输入、处理及切削加工处理主板、时钟信号、故障信号处理主板、时钟信号、故障信号管理为主程序，执行周期较长，实时
17、程序靠中断完成管理为主程序，执行周期较长，实时程序靠中断完成8诊断程序：诊断程序：对系统内的软件，硬件进行诊断，对故障做出相应的报警提示对系统内的软件，硬件进行诊断，对故障做出相应的报警提示例如：编程、超程、伺服、例如：编程、超程、伺服、PLC等等26CNC软件的特点软件的特点1多任务并行处理：多个任务，多个程序共用运行。多任务并行处理：多个任务，多个程序共用运行。2多重实时中断处理多重实时中断处理中断是指终止现行程序转去执行另一程序。待另一程序中断是指终止现行程序转去执行另一程序。待另一程序处理完毕后、再继续执行原程序，处理完毕后、再继续执行原程序，多重中断：按中断的级别排队。多重中断：按中
18、断的级别排队。实时：是指在确定的有限时间里对外部产生实时：是指在确定的有限时间里对外部产生 的随机事件作出响应。并完成响应和的随机事件作出响应。并完成响应和 处理。处理。27典型数控软件的工作过程典型数控软件的工作过程（1 1）开机后，系统首先进入初始化程序。进行硬、软件初始）开机后，系统首先进入初始化程序。进行硬、软件初始 状态的设置。随后进入中断第一级，进行状态的设置。随后进入中断第一级，进行CRTCRT显示及显示及ROMROM 检查。检查。（2 2）PLCPLC控制能够检测出机床选择的操作方式控制能够检测出机床选择的操作方式:处理完成后转入机床的方式处理完成后转入机床的方式 处理方式：处
19、理方式：JOG STOP HANDLE JOG STOP HANDLE 进行工件原点及对刀。进行工件原点及对刀。MDIMDI可进行机床参数、刀具参数和数控程序的处理。可进行机床参数、刀具参数和数控程序的处理。选择选择 “MEMMEM按循环启动按钮则自动运行零件程序。按循环启动按钮则自动运行零件程序。28 1 1）FANUCFANUC公司创建于公司创建于19561956年；年；2 2）19591959年首先推出电液步进电机；年首先推出电液步进电机；3 3）7070年代，一方面从年代，一方面从GettesGettes公司引进直流伺服公司引进直流伺服 电机制造技术，一方面与西门子合作，学习电机制造技
20、术，一方面与西门子合作，学习 其先进的硬件技术；其先进的硬件技术；4 4）19761976年成功开发出年成功开发出5 5系统；后与西门子系统；后与西门子 联合开发出联合开发出7 7系统。系统。(从这时，从这时，FANUCFANUC成为世界上最大的专业数控生产厂家成为世界上最大的专业数控生产厂家)三、常用数控系统简介三、常用数控系统简介1、FANUC数控系统简介数控系统简介291）F0；2）F10F11F12、F15、F16、F18；3）F00F100110 120150。F00F100110 120150系列是在系列是在F010111215的基础上加了的基础上加了MMC功能，即功能，即CNC、
21、PMC、MMC三位三位一体的一体的CNC。FANUC公司目前生产的公司目前生产的CNC装置：装置：30结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构采用模块化结构采用专用采用专用LSI，以提高集成度、可靠性，减少，以提高集成度、可靠性，减少体积和降低成本体积和降低成本产品应用范围广。每一产品应用范围广。每一CNC装置上可配多种控装置上可配多种控制软件，适用于多种机床制软件，适用于多种机床不断采用新工艺、新技术。如表面安装技术不断采用新工艺、新技术。如表面安装技术SMT、多层印刷电路板、光导纤维电缆等、多层印刷电路板、光导纤维电缆等CNC装置体积减
22、少，采用面板装配式，内装式装置体积减少，采用面板装配式，内装式PMC（可编程机床控制器）（可编程机床控制器）产品特点：产品特点：31 FS6FS6是是FANUCFANUC早期代表性产品之一。在早期代表性产品之一。在7070年代末年代末与与8080年代初期的数控机床得到了广泛应用。年代初期的数控机床得到了广泛应用。FS6FS6与西门子与西门子6 6系统结构基本相同，除伺服电动机、系统结构基本相同，除伺服电动机、PLCPLC采用西门子公司产品外，其余部分完全相同采用西门子公司产品外，其余部分完全相同硬件采用大板结构，上面插有电源模块、存储器硬件采用大板结构，上面插有电源模块、存储器板等小板，板等小
23、板，CPUCPU采用采用80868086，该，该CNCCNC系列为多微处理系列为多微处理器控制系统，其主器控制系统，其主CPUCPU、PMCPMC及图形显示的及图形显示的CPUCPU均均为为80868086FANUC6系统（系统（1979年）年）32伺服驱动系统采用伺服驱动系统采用FANUCFANUC直流驱动系统，通过直流驱动系统，通过脉冲编码器进行位置检测，构成半闭环位置控脉冲编码器进行位置检测，构成半闭环位置控制系统。制系统。系统一般带有独立安装的电气柜，电气柜内安系统一般带有独立安装的电气柜，电气柜内安装了系统的主要部件（如装了系统的主要部件（如CNC装置、伺服驱动、装置、伺服驱动、输入
24、单元、电源单元）。输入单元、电源单元）。主轴驱动系统采用主轴驱动系统采用FANUC交流主轴驱动装置，交流主轴驱动装置，该单元为分开安装式，一般安装在强电柜内。该单元为分开安装式，一般安装在强电柜内。33系统软件为固定式专用软件系统软件为固定式专用软件 我国我国80年代进口的数控机床，均大量配套年代进口的数控机床，均大量配套采用采用FS6系统，直到目前仍然有较多配套系统，直到目前仍然有较多配套FS6的机床在使用中，这些设备大多进入故障多发的机床在使用中，这些设备大多进入故障多发期，因此，它是数控机床维修中的常见系统之期，因此，它是数控机床维修中的常见系统之一。一。F3 简化版（经济型）简化版（经
25、济型）另注：另注：Fs6F9 强化版强化版 （1980年）年）34 F11系列是系列是FANUC公司公司20世纪世纪80年代初期年代初期开发并得到广泛应用的开发并得到广泛应用的FANUC代表性产品之一代表性产品之一，在在80年代进口的高档数控机床上广为采用年代进口的高档数控机床上广为采用，因此，因此，它亦是维修中的常见系统之一。同系列的产品有它亦是维修中的常见系统之一。同系列的产品有F101112三种基本规格。三种基本规格。F11的硬件仍然采用大板结构（主板）的硬件仍然采用大板结构（主板），主主CPU为为68000，它也是一种多微处理器控制系，它也是一种多微处理器控制系统。统。硬件尽量采用专用
26、大规模集成电路及厚膜电路硬件尽量采用专用大规模集成电路及厚膜电路（22块），元件减少块），元件减少30F11系列（系列（1984年）年）35CNCCNC系统和操作面板、系统和操作面板、I/OI/O单元之间采用光单元之间采用光缆连接，减少了信号线，抗干扰能力提高缆连接，减少了信号线，抗干扰能力提高F11F11系统既可以带独立安装的电柜，也可系统既可以带独立安装的电柜，也可进行分离式安装进行分离式安装伺服驱动与主轴驱动一般采用伺服驱动与主轴驱动一般采用FANUCFANUC模拟模拟式交流伺服驱动系统式交流伺服驱动系统系统软件可固定式专用软件，最大可以控系统软件可固定式专用软件，最大可以控制制5 5轴
27、，并实现全部控制轴的联动轴，并实现全部控制轴的联动36 F0系列是系列是20世纪世纪80年代中后期开发的产品。年代中后期开发的产品。是中国市场上销售量最大的一种系统（是中国市场上销售量最大的一种系统（F0C系列，系列，F0D系列），系列），产品目标是体积小、价格低产品目标是体积小、价格低.其中其中F0MC/TC是其代表性产品，是其代表性产品，F0MD和和F0TD为为F0MA和和F0TA的简化版（经济型）。的简化版（经济型）。硬件结构采用了传统的结构方式硬件结构采用了传统的结构方式:即在主板上插有存储器板、即在主板上插有存储器板、I/O板、轴控制模块以及板、轴控制模块以及电源单元。其主板较其他系
28、列主板要小得多，因此，在电源单元。其主板较其他系列主板要小得多，因此，在结构上显得较紧凑，体积小结构上显得较紧凑，体积小F0系统（系统（1985年）年）37F0F0系列为多微处理器系列为多微处理器CNCCNC系统：系统：F0AF0A系列主系列主CPUCPU为为8018680186，F0BF0B系列的主系列的主CPUCPU为为8028680286，F0CF0C系列的主系列的主CPUCPU为为80386.80386.内置可编内置可编程控制器（程控制器（PLCPLC）的）的CPUCPU为为80868086F0F0可以配套使用可以配套使用FANUC SFANUC S系列、系列、系列、系列、CC系系列、
29、列、系列等数字式交流伺服驱动系统，无漂系列等数字式交流伺服驱动系统，无漂移影响，可以实现高速、高精控制。移影响，可以实现高速、高精控制。采用了高性能的固定软件与菜单操作的软功能采用了高性能的固定软件与菜单操作的软功能面板，可以进行简单的人机对话式编程。面板，可以进行简单的人机对话式编程。38具有多种自诊断功能，以便于维修。具有多种自诊断功能，以便于维修。F0iF0i系统采用总线技术，增加了网络功能，并系统采用总线技术，增加了网络功能，并采用了采用了“闪存闪存”（FLASH ROMFLASH ROM）。系统可以通）。系统可以通过过Remote bufferRemote buffer接口与接口与P
30、CPC相连，由相连，由PCPC机控制机控制加工，实现信息传递，系统间也可以通过加工，实现信息传递，系统间也可以通过I/O I/O LinkLink总线进行相连。总线进行相连。F0 MateF0 Mate是是F0F0系列的派生产品，与系列的派生产品，与F0F0相比是结相比是结构更为紧凑的经济型构更为紧凑的经济型CNCCNC装置。装置。39 F15 F151616181816i16i18i18i系列系统有：系列系统有：F F151516161818；F F15i15i16i16i18i18i；FSFS150150160160180180、F160iF160i180i180i。该系列系统是专门为工厂
31、自动化设计的数控系统，是该系列系统是专门为工厂自动化设计的数控系统，是目前国际上工艺与性能最先进的数控系统之一，在美国、目前国际上工艺与性能最先进的数控系统之一，在美国、日本、欧洲的制造业中已普遍使用。日本、欧洲的制造业中已普遍使用。系统的硬件与微电子技术发展同步，采用了超大系统的硬件与微电子技术发展同步，采用了超大规模集成芯片：规模集成芯片：CPUCPU可以是可以是8048680486或或PENTIUMPENTIUM系列处理器，带系列处理器，带6464位位RISCRISC芯片等芯片等FANUC151618系统系统40系统元器件采用了立体化、高密度的安装方式系统元器件采用了立体化、高密度的安装
32、方式（FANUCFANUC公司的专利技术），公司的专利技术），除主板外，印刷电路板均按物理功能分成小模块，根据用户除主板外，印刷电路板均按物理功能分成小模块，根据用户的要求和系统的规模，分别插在主板上，系统扩展容易，维修方便，的要求和系统的规模，分别插在主板上，系统扩展容易，维修方便，体积小体积小F15F15采用了模块式多主总线（采用了模块式多主总线（FANUC BUSFANUC BUS）结构，）结构，多多CPUCPU控制系统：控制系统：主主CPUCPU采用了采用了6802068020，还采用了一个子，还采用了一个子CPUCPU，在，在PMCPMC、轴控制、轴控制、图形控制、通信及自动编程中也
33、都有各自的图形控制、通信及自动编程中也都有各自的CPUCPU系统采用系统采用8.4in8.4in或或9.5in TFT9.5in TFT （Thin File Transistor Thin File Transistor 薄膜晶体管）彩色液晶显示器薄膜晶体管）彩色液晶显示器41系统可配套系统可配套ii系列数字式交流伺服系统，系列数字式交流伺服系统，主轴控制可采用主轴控制可采用ii系列主轴驱动系统；系列主轴驱动系统；F15F1516161818系列系统既可单机运行，也可通过系列系统既可单机运行，也可通过Remote bufferRemote buffer接口与个人计算机相连，由计算接口与个人计
34、算机相连，由计算机控制加工，实现信息传递。机控制加工，实现信息传递。通过通过I/O linkI/O link（串行口）接口还可以连接（串行口）接口还可以连接多种外围设备。另外经多种外围设备。另外经DNC1DNC1或或DNC2DNC2接口，可与接口，可与Cell ControllerCell Controller或以太网连接，由上位机进行或以太网连接，由上位机进行控制，实现车间的自动化。控制，实现车间的自动化。42F1618系统的总体结构图系统的总体结构图 CNCI/O单元单元强电回路强电回路传感器传感器/线圈线圈电源电源变压器变压器电源电源主计算机主计算机伺服驱动伺服驱动主轴驱动主轴驱动主轴电
35、动机主轴电动机伺服电动机伺服电动机操作面板接口操作面板接口机床操作面板机床操作面板MDI/CRT单元单元I/O接口接口I/O设备设备手轮手轮43 日本日本FANUCFANUC最新的高档控制器，是当前配置最最新的高档控制器，是当前配置最高的数控系统。高的数控系统。特点：特点：1.1.最大控制系统为最大控制系统为1010个系统（通道）；个系统（通道）；2.2.最多轴数和最多轴数和 最大主轴配置为最大主轴配置为4040轴：轴：其中进给轴其中进给轴 3232轴，主轴为轴，主轴为8 8轴；轴；最大同时控制轴数为最大同时控制轴数为2424轴轴/系统；系统；3.3.最大最大PMCPMC系统数为系统数为3 3
36、个系统：个系统：最大最大I/OI/O点数为点数为40964096点点/4096/4096点，点，PMCPMC基本指令速度为基本指令速度为25ns25ns。4.4.最大可预读程序段为最大可预读程序段为10001000段。段。FANUC30i-MODEL A44SINUMERIK 3SINUMERIK 38 8810810820820850850805805840840系列等。系列等。2、SIEMENS数控系统简介数控系统简介SINUMERIK的的CNC数控装置主要有：数控装置主要有：45 SIEMENS 810SIEMENS 810820820是西门子公司是西门子公司2020世纪世纪8080年年
37、代中期开发的代中期开发的CNCCNC、PLCPLC一体型控制系统，它适合一体型控制系统，它适合于普通车、铣、磨床的控制，系统结构简单、体于普通车、铣、磨床的控制，系统结构简单、体积小、可靠性高，在积小、可靠性高，在8080年代末、年代末、9090年代初的数控年代初的数控机床厂上使用较广。机床厂上使用较广。810810与与820820的区别仅在于显示器：的区别仅在于显示器：810810为为9in9in单色显示，系统电源为单色显示，系统电源为24V24V；820820为为12in12in单色或彩色显示，系统电源为交流单色或彩色显示，系统电源为交流220V220V；其余硬件、软件部分完全一致其余硬件
38、、软件部分完全一致SIEMENS 810820系统系统46810810820820最大可控制最大可控制6 6轴轴（其中允许有（其中允许有2 2个作为主轴控制），个作为主轴控制），3 3轴联动轴联动系统由电源、显示器、系统由电源、显示器、CPUCPU板、存储器（板、存储器（MEMMEMEPROMEPROMRAMRAM）板、）板、I/OI/O板、接口板、显示控制板、接口板、显示控制板、位控板、机箱等硬件组成。硬件采用了较板、位控板、机箱等硬件组成。硬件采用了较多多LSILSI（大规模集成电路）和专用集成电路（大规模集成电路）和专用集成电路主主CPUCPU采用采用8018680186PLCPLC最大
39、最大128128点输入点输入6464点输出，用户程序容点输出，用户程序容量量12KB12KB，PLCPLC采用采用STEP5STEP5语言编程语言编程47 SIEMENS 3SIEMENS 3系统是西门子公司系统是西门子公司8080年代初期发年代初期发出来的中档全功能数控系统，是西门子公司销出来的中档全功能数控系统，是西门子公司销售量最大的系统，是售量最大的系统，是2020世纪世纪8080年代欧洲的典型年代欧洲的典型系统。系统。采用模块化结构，由采用模块化结构，由CPUCPU模块，模块，NCNC存储器模块，存储器模块，操作面板接口，操作面板接口，NCNCPCPC连接模块，伺服测量回连接模块，伺
40、服测量回 路路、，PLCPLC编程接口，逻辑模块，扩展设备编程接口，逻辑模块，扩展设备接口，接口，PLCPLC存储器及各种存储器及各种I/OI/O等等1717个模块组成个模块组成3 3系统的机柜因配置、类别、型号的不同，可以系统的机柜因配置、类别、型号的不同，可以 分为单框架、单分为单框架、单PLCPLC双框架、双双框架、双PLCPLC双框架结构双框架结构SIEMENS 3系统系统48采用采用INTEL 8086CPUINTEL 8086CPU的轮廓轨迹控制的轮廓轨迹控制CNCCNC系统，系统，系统可控制系统可控制4 4轴，任意轴，任意3 3轴联动轴联动PLCPLC采用采用SIMATIC S5
41、SIMATIC S5的的PLC130PLC130B B，输入输出点，输入输出点各各512512点点采用采用12in12in彩色显示器或彩色显示器或9in9in单色显示器单色显示器49 850880是西门子是西门子80年代末期开发的机床及柔性年代末期开发的机床及柔性制造系统，具有机器人功能。适合高功能复杂机床制造系统，具有机器人功能。适合高功能复杂机床FMS、CIM的需要。是一种多的需要。是一种多CPU轮廓控制的轮廓控制的CNC系系统。统。1986年西门子公司采用数控年西门子公司采用数控3系统电路板标准（系统电路板标准（230mm高），高），NCPLC双口双口RAM耦合方式，耦合方式，INTEL
42、 80186CPU芯片，生产出芯片，生产出850系统，它的系统，它的PLC还还是沿用是沿用130WB或或150U1988年针对年针对850系统的缺陷，又推出全系统的缺陷，又推出全80186的数控的数控880GA1型系统，后推出主型系统，后推出主CPU采用采用80386的的880GA2型系统型系统SIEMENS 85088050850880系统的基本结构：系统的基本结构：由操作面板、主机箱、机床控制面板由操作面板、主机箱、机床控制面板3大部分组成。大部分组成。采用两个机架支撑两列中央控制器，中央控制采用两个机架支撑两列中央控制器，中央控制器包括：器包括：NCCPU；SVCPU（伺服（伺服CPU）
43、；）；COMCPU（通信（通信CPU）；）；PLCCPU及插入式扩展模块。及插入式扩展模块。插入式扩展模块有：插入式扩展模块有：测量回路模块；测量回路模块；存储器模块；存储器模块；NCCPU 24；SVCPU 24；PLC输入输出板及扩展单元和接口单元输入输出板及扩展单元和接口单元51面板带有面板带有12英寸彩色显示器、全功能键盘英寸彩色显示器、全功能键盘及两个串口及两个串口用户程序存储器用户程序存储器RAM容量为容量为128KB，EPROM容量为容量为128KB，用户数据存储器，用户数据存储器RANM容量为容量为48KB，I/O点最大为点最大为1024，计时器计时器256，计数器，计数器12
44、8个个采用采用SINNEC HI总成连接方式的计算机联总成连接方式的计算机联网网52SIEMENS 802系列系统包括：系列系统包括：802SSeSbase line；802CCeCbase line；802D等型号。等型号。它是西门子公司它是西门子公司20世纪世纪90年代末开发的集年代末开发的集CNC、PLC于一体的经济型控制系统。近年来在国产经济于一体的经济型控制系统。近年来在国产经济型、普及型数控机床上有较大量的使用。型、普及型数控机床上有较大量的使用。802系列数控系统的共同特点是结构简单、体系列数控系统的共同特点是结构简单、体积小、可靠性较高。积小、可靠性较高。SIEMENS 802
45、系列系统系列系统53802S、802C系列是西门子公司为简易数控机系列是西门子公司为简易数控机床开发的经济型系统，两种系统的区别是：床开发的经济型系统，两种系统的区别是：802S系列采用步进电动机驱动；系列采用步进电动机驱动；802C、802D系列通常采用系列通常采用SIEMENS611数数 字式交流伺服驱动系统字式交流伺服驱动系统802S、802C系列系统的系列系统的CNC结构完全相同。结构完全相同。可以进行可以进行3轴控制轴控制3轴联动；轴联动；系统带有系统带有10V 的主轴模拟量输出接口，的主轴模拟量输出接口，可以配具有模拟量输入功能的主轴驱动系统可以配具有模拟量输入功能的主轴驱动系统（
46、如变频器）（如变频器）54802S、802C系列系统可以配系列系统可以配OP020独立独立操作面板与操作面板与MCP机床操作面板；机床操作面板；显示器为显示器为7in或或5.7 in单色液晶显示器（单色液晶显示器（802S，802C）；）；802D采用了采用了10.4in彩色液晶显示器彩色液晶显示器集成内置式集成内置式PLC最大可以控制最大可以控制64点输入与点输入与64点输出，点输出，PLC的的I/O模块与模块与ECU间通过间通过总线连接总线连接55802D与与802S、80C有较大的不同，在功有较大的不同，在功能上比能上比802SC系统有了改进与提高，系统有了改进与提高，1）系统采用）系统
47、采用SIEMENS PCU210模块；模块；2）控制轴数为）控制轴数为4轴轴4轴联动；轴联动；3）可以通过）可以通过611U伺服驱动器携带伺服驱动器携带10V主轴模拟量输主轴模拟量输 出，以驱动带模拟量输入的主轴驱动系统。出，以驱动带模拟量输入的主轴驱动系统。802D除保留了除保留了SIEMENS传统的编程功传统的编程功能外，增加了：能外，增加了：1）PLC程序程序“梯形图梯形图”显示功能，方便维修；显示功能，方便维修；2）可以使用非）可以使用非SIEMENS代码指令进行编程，系统的代码指令进行编程，系统的 开放性更强。开放性更强。56图：图：840D硬件结构图硬件结构图 IM361S7扩展接
48、口扩展接口MMC100/MMC102人机对话操作面板人机对话操作面板编程器编程器电机电机电机电机E/R电源电源模块模块NCUCPU模块模块 进给进给主轴主轴SIEMENS 810D840D系统系统57 SIEMENS 810D840D的系统结构相似，的系统结构相似，但在性能上有较大的差别：但在性能上有较大的差别：810D采用采用SIEMENS CCU（Compact Control Unit）模块，最大控制轴数为模块，最大控制轴数为6轴轴840D采用采用SIEMENS NCU（Numerical Control Unit）模块。）模块。处理器为处理器为PENTIUM（NCU573）或）或AMD
49、 K6（NCU572）或）或486（NCU571）系列；）系列；当采用当采用NCU572或或573时，时，CNC的存储容量为的存储容量为1GB，最大控制轴数可达，最大控制轴数可达31轴，轴，10通道同时工作；通道同时工作；采用采用NCU571时，控制轴数为时，控制轴数为6轴，轴，2通道同时工通道同时工作。作。840D的的NCK与与PLC都集成在这个模块上，它是都集成在这个模块上，它是840D的核心。的核心。58数控与驱动的接口信号是数字量的数控与驱动的接口信号是数字量的系统由操作面板、机床控制面板、系统由操作面板、机床控制面板、NCU（CCU）、）、MMC、611伺服驱动、伺服驱动、I/O模模
50、块等单元构成。块等单元构成。59人机界面人机界面MMC，操作面板，操作面板OP（包括（包括10.4inTFT显示器与显示器与NC键盘）、机床操键盘）、机床操作面板作面板MCP，一般安装在操纵台上，它，一般安装在操纵台上，它们与们与CCU（NCU）间通过）间通过PROFIBUS总总线连接线连接.MMC事实上是一台独立的计算机，它有事实上是一台独立的计算机，它有独立的独立的PENTIUM CPU、硬盘、软驱、硬盘、软驱、TFT显示器、显示器、NC键盘，可以在键盘，可以在WINDOWS环境下运行环境下运行.60E/R电源模块，它向电源模块，它向NCU提供提供24V工作电源，工作电源，也向也向611D
