数控系统构成与连接概述

第一讲 FANUC 数控系统结构及特点
1
第一讲 FANUC 数控系统结构及特点 ..................................... 2 1-1 FANUC 数控系统简介 ......................................... 2 1-2 FANUC 系统构成............................................... 4 1-3 与其它系统地区别 ............................................ 7 1-3-1 西门子硬件结构......................................... 7 1-3-2 FANUC 系统与西门子系统的差异.......................... 16

2
第一讲 FANUC 数控系统结构及特点 1-1 FANUC 数控系统简介目前在国内市场上的常见的 FANUC 数控系统有： FANUC 0C/D 系列 FANUC 0i 系列-A/B/C FANUC-21/21i 系列 FANUC-16/16i FANUC-18/18i 系列 FANUC-15/15i 系列 FANUC- 30i/31i/32i 系列 FANUC Power-Mate 系列 FANUC Open CNC（FANUC 00/210/160/180/150/320 等）总体上讲 FANUC 0 C/D 系列、FANUC 0i A/B/C 系列以及 FANUC21i 系列数控系统是用于 4（数控）轴以下的普及型数控机床。 FANUC 0 C/D 系列是上个世纪 90 年代的产品，早已停产，但目前在国内有一定的保有量，因为 FANUC 0 D 是由北京-FANUC 生产的早期产品，硬件结构是双列直插型的芯片，大板结构， CPU 是 Intel-486 系列，驱动采用全数字伺服。
图 1-1 FANUC 0C/D 系统
FANUC 0i A/B/C 系列是 2000 后北京-FANUC 的新一代产品，硬件采用 SMT ——表面贴装，驱动采用 α 及 αi 系列或 β 及 βi 系列全数字伺服，特别是 αi 系列采用 FSSB——FANUC Series Servo Bus 总线结构，光缆传输，具有 HRV1~3 ——High Response Vector（高精度矢量控制）功能，可以实现高速高精度轮廓加工。

第一讲 FANUC 数控系统结构及特点
3
图 1-2
FANUC 0i-A/B/C 系统
FANUC-21/21i 系列数控系统与 0i-C 基本上是同类系统，FANUC 公司本土生产，主要在海外市场销售。
图 1-3
FANUC 21 系统
FANUC-16i/18i 系列数控系统属于 FANUC 中档系统，适用于 5 轴以上的卧式加工中心、龙门镗铣床，龙门式加工中心等。
图 1-4
FANUC 16i/18M 系统
FANUC-15/15i 系列数控系统是 FANUC 公司的全功能系统，主要体现在软件丰富，可扩充联动轴数多。

4
图 1-5
FANUC 15 系统
FANUC 30i/31i/32i 系列是新一代数控系统，采用新一代数控系统 HRV4，可以实现纳米级加工，被用于医疗器械、大规模集成电路芯片模具加工等。而 FANUC Power-Mate 系列一般与上述系统 Link 线相连接，用于上下料、刀库、鼠牙盘等非插补轴。 FANUC Open CNC（FANUC 00/210/160/180/150/320 等）就是在上述系统系列标志后面“加上 O”表示 Open CNC——开放式数控系统。所谓开放式数控系统，就是可以在 FANUC 公司产品平台之外，灵活挂接非 FANUC 公司产品，如工业 PC 机 + Windows 软件平台 + FANUC NC 硬件+FANUC 驱动，或 FANUC 硬件平台 + Windows 软件平台，便于机床制造厂开发工艺软件和操作界面。
图 1-6
FANUC Open CNC 结构
FANUC 数控系统在电气结构上主要由： ① CNC——Computer Numerical Control 即计算机数字控制系统 ② 内置 PMC——Programmable Machine Control 及接口电路。 ③ 主轴及伺服驱动装置 1-2 FANUC 系统构成通用型 FANUC 数控系统（OPEN CNC 除外），其 CNC 系统平台及软件完全由 FANUC 公司开发，没有 Windows 界面，硬件采用 F-BUS （FANUC 总线）。整个数控系统由 CNC、伺服及主轴驱动、PMC（programmable machine tools control）及 I/O 电路组成和外围开关组成。（参见下图 1-7~图 1-12）

第一讲 FANUC 数控系统结构及特点
5
图 1-7
FANUC i 系列系统
图 1-8
FANUC βi 系列伺服
图 1-9 内置 PMC 梯形图
图 1-10
I/O 单元（接口电路）
以及继电气电路、电磁阀、接近开关等外部设备。
图 1-11 三位四通液压阀
图 1-12
接近开关
上述各组成部分详细说明请参见第三讲。

6
图 1-13 FANUC i 系列连接图

第一讲 FANUC 数控系统结构及特点
7
1-3 与其它系统地区别目前在市场上的主流数控系统西门子 802s、802d（base line）、802d-sl、810D、840D（power line） FANUC 0i 系列-A/B/C、FANUC-16i/18i21i、FANUC15 系统等。三菱数控 M60S 系列-M64A、M64SM、M50、E60、C6、C64、系列等。 OKUMA 大隈数控等由于目前在企业中用量最大的数控系统是 FANUC 和西门子，所以本讲座主要讨论这两种数控系统的结构差异。 1-3-1 西门子硬件结构 ⑴ 西门子 840D（power line）结构其中：主要组成部分： NCU — — Numerical Control 单元，数控系统单元，含不同版本的 NC-CPU 组件。
MCP 单元——Machine Control panel 机床操作面板。 Operator panels（operator panel front + PCU），operator panel front— —液晶显示器及 MDA 键盘，PCU 单元硬件，包括 CPU，硬盘等。PCU ——Personal Computer 单元，PCU 又由 HMI——Human Machine Interface 人机界面（西门子开发的适宜操作者编程操作、维修管理人员诊断故障、调整参数的人机对话操作画面）。 HHU——HandHeld Unit 手持单元。 S7-300 I/O with IM 361 interface module —— 西门子 PLC 接口模块及 I/O 模块。 Single I/O module —— 独立 I/O 模块主连接图如下：

8
图 1-14 西门子 840D 连接
MS——Main Supply 主要为NCU和驱动部分提供电源、为电机提供直流动力（DC600V）电源、为驱动部分提供再生制动 Regenerative braking（I/RF）。 MSD——Main Spindle Driver 主轴电机驱动控制模块。 FDD——Feed Driver 伺服电机（同步电机）驱动控制模块。 SIMATIC STEP-7 I/O devices —— PLC 接口模块及 I/O 装置。 PCU 与外围设备的连接

第一讲 FANUC 数控系统结构及特点
9
图 1-15 西门子 840D PCU 及 NCK 连接
其中 MPI bus cable——Multi Point Interface 多点接口总线，速率187.5kbaud。 DP——Profibus DP 欧洲工业标准总线。 HHU——HandHeld Unit 手持单元。
⑵ 西门子 802D-sl（solution-line）结构

10
图 1-16 西门子 802D-sl 的连接
802D-sl 与 802d 最大的不同点，是采用西门子公司 SINAMICS S120 新的一代驱动系统，又称 solution-line 总线结构（802d 采用的是 base-line 总线）。 S120 驱动系统的采用了最先进的硬件技术、软件技术以及通讯技术。采用高速驱动接口，配套的 1FK7 永磁同步伺服电机具有电子名牌，系统可以自动识别所配置的驱动系统。具有更高的控制精度和动态控制特性，更高的可靠性。机床制造厂应首先根据其机床选择合适的进给电机和主轴电机，然后选择适合于该电机的电机模块以满足电机的输出功率，最后根据各个电机模块选出匹配的进线电源模块。滤波器和电抗器应根据进线电源模块的功率来选择，所有的进线电源模块应该配置电抗器。 SINAMICS S120的电源模块全部采用馈能制动方式，其配置分为调节型电源模块（Active Line Module缩写为ALM）和非调节型电源模块（Smart Line Module缩写为SLM）无论选用ALM或SLM，。均需要配置电抗器。电机模块（Motor Module缩写为MM）。SINAMICS 的电源模块、电机模块均需要24V直流供电。驱动器由进线电源模块和电机模块组成。进线电源模块的作用是将380V三相交流电源变为600V直流电源，为电机模块供电。进线电源模块分为调节型和

第一讲 FANUC 数控系统结构及特点
11
非调节型两种。调节型的母线电压为直流600V。非调节型的母线电压与进线的交流电压有关。不论是调节型的进线电源模块，还是非调节型的电源进线模块均采用馈电制动方式–制动的能量馈回电网。调节型进线电源模块（Active Line Module 缩写为ALM） ALM 具有DRIVE CLiQ 接口，由802D sl X1接口引出的驱动控制电缆 DRIVE CLIQ连接到ALM的X200接口，由ALM的X201连接到相邻的电机模块的 X200，然后由此电机模块的X201连接至下一相邻电机模块的X200，按此规律连接所有电机模块。
图 1-17 西门子 802D-sl 调节型驱动连接
图 1-18 802D-sl 动力线与反馈线
非调节型进线电源模块（Smart Line Module 缩写为SLM） SLM 没有DRIVE CLiQ接口，由802D sl X1接口引出的驱动控制电缆DRIVE CLIQ直接连接到第一个电机模块的X200接口，由电机模块的X201连接到下一个相邻的电机模块的X200，按此规律连接所有电机模块。连接图参见下图：

12
图1-19 西门子802D-sl非调节型驱动连接
数控系统部分由下述主要部分组成： ① PCU与NCU为一体，内置CPU，F-ROM， S-ROM，D-RAM等硬件，以及西门子控制软件。非windows界面，但是可以通过 RS232-C或以太网接口与PC机windows界面通讯
图1-20 西门子802D-sl 主系统结构
②

第一讲 FANUC 数控系统结构及特点
13
相当于计算机 101 键盘，编程以及数据输入输出均通过此键盘。键盘又分为垂直键盘和水平键盘，如左图所示。相当于西门子 840D 中的 MDA 键盘。
图 1-21 西门子 802D-sl MDA 键盘
③
MCP——Machine Control Panel 机床操作面板，相当于西门子 840D 的 MCP 483 等键盘，该键盘的控制是通过 PLC 可编程逻辑控制。
图 1-22 西门子 802D-sl 机床操作面板
④ I/O 接口板，PLC 处理后，通过此板与外围设备接受、输出接口信号。
图 1-23 西门子 802D-sl I/O 接口板
图 1-24
802D-sl 接口电路

14
图 1-25
802D PP72/48 结构图
输入输出模块PP72/48模块可提供72个数字输入和48个数字输出。每个模块具有三个独立的50芯插槽，每个插槽中包括了24位数字量输入和16位数字量输出（输出的驱动能力为0.25安培，同时系数为1）。802D sl 系统最多可配置3 块PP模块。 ⑤ PROFIBUS 连接 PCU 与外围输入输出（PP72/48）的总线。
图 1-26
PROFIBUS 总线
⑥ CF——Compact Flash 存储卡可用于备份数据，传送程序、参数的存储介质。
图 1-27 802D-sl CF 卡槽
⑦ 802d 软件 RCS 802 工具介绍 RCS 802 工具可用于802D sl系统的NC调试等：传输语言；传输在线帮助文本；传输报警文本；

第一讲 FANUC 数控系统结构及特点
15
所有数据的备份及恢复；以太网功能；
图 1-28
RCS 软件与 802D-sl
图 1-29
RCS 软件连接 PC 机与 802D-sl
通过外挂 PC 机 windows 界面，可以非常容易的观察 802d，见上图在系统 U 盘的下面，就是 802d 系统它包括 HMI Drive （C:）人机界面驱动盘、 Drive NC （N：）数控驱动盘、802D 数据盘等。

16
1-3-2 FANUC 系统与西门子系统的差异综上所述，目前西门子在机床市场主要提供 840D/840Di 全功能数控系统和 810D、802D-sl 中档数控系统。西门子 840D 系统的特点是丰富、开放的软件环境，它与普通的 FANUC 系统（非 FANUC 开放式系统）最大的差异是在硬件上为用户提供了一个 MMC— —Man Machine Conversation 的硬件环境，采用 OP 显示单元（含 PCU+HMI），并通过 MPI 总线，将 MMC 与 NCK 架起沟通的桥梁。
OP 015/ TP015 OP 012
OP 010C
PCU 70
PCU 20 OP 010 Mini BHG
HT OP 010S MCP
图 1-30 西门子 840D MMC 组成
PCU 采用通用的 Windows 环境，这种结构平台为机床制造商乃至最终用户提供一个相对灵活的环境，840D 除了提供丰富的 S7 编程指令，并且面对最终使用者提供灵活丰富的高级编程指令集，这种灵活宽松的环境可以容易的适应各类机床的需求，包括铣削加工、车铣加工、磨削加工、齿轮类机床加工、凸轮轴曲轴类的加工等。另外机床制造商利用这一平台很方便的开发出各类个性化界面，适用于不同类型的机床。由于 MMC 采用 Windows 平台，那么作为最终用户也能够很方便的进行编程操作，不同的语言切换也非常方便，特别是对于我们中国用户，西门子 840D 系统提供了简体中文帮助画面，对于各类系统报警、参数说明均可以借助系统预装的 Adobe 浏览器软件，阅读简体中文帮助说明。作为数控系统的核心 NCU 单元与电源单元驱动单元安装在一个框架上，并通过 Power line 总线进行数据传送，西门子 NCU 可根据用户的需要提供各梯次不同的版本，其中 NCU573.5 可以实现最大可控制 31 轴、10 个通道、10 个方式组，每通道支持最多 12 个伺服轴/主轴，CNC 用户内存可达 6MB，该版本可配置的 PLC 为 PLC317-2DP，结合 STEP7 优良的平台环境，采用 PROFIBUS 通讯协议连接 PLC 外围硬件站点，协议标准符合欧洲工业标准，挂接不同外设容易，抗干扰强。

第一讲 FANUC 数控系统结构及特点
17
Power line 总线连接的 SIMODRIVE 611D 可以实现微小程序段高速插补， RISC 指令集控制、高速高精度轮廓控制（G05 功能）等先进的功能，并且这些功能均作为标准功能提供给用户。
NCU 单元 PCU 单元 SIMODRIVE 611D
PLC 单元
1FT6 同步伺服电机
图 1-31 西门子 840D 硬件构成
840D 可配置高性能 1FT6 系列同步伺服电机，体积小、过载能力强。通过对西门子 840D 系统的了解，我们不难看到，西门子 840D 的特点是软件开放，功能强大，技术先进，更人性化。也正是因为上述的优点，导致西门子 840D 的价格比较贵，所以我国加工也多将它用于多轴控制大型龙门镗铣床或多轴控制卧式加工中心，以及复杂的多通道曲轴磨床、凸轮磨床或齿轮加工等高性能、高精度专用机床。而 2007 年在中国市场推出的 802D-sl，在原 802D 的基础上进行了改进，采用奔腾 III 处理器及 solution line 总线结构，比上一代 802D 的处理速度提高了 30%。在数字伺服上面作了较大的改进，采用 DRIVE-QLIQ 连接数字伺服驱动。主系统将 CNC、PLC、HMI 集与一身，简体中文操作界面，PCMCIA 接口，批量调试或数据备份非常容易。该系统在我国南京生产，关键部件仍采用进口，特别是驱动部分，质量可靠，交货期迅速，一般为 40 天左右。该系统从硬件结构和 PCMCIA 卡数据备份方面与 FANUC 0iC 系列很接近，其中 DRIVE-QLIQ 采用的是类似以太网结构将驱动部分和系统连接在一起，这与 FANUC 0i 系列的 FSSB 结构原理很接近，只不过 FSSB 采用光缆传送数据，抗干扰更好一些。 CNC、PLC、HMI 集成在 LCD 显示器的后面，FANUC 0iC 系列硬件也是这种结构。 802D-sl 在显示器前面上侧新增 PCMCIA 卡接口，方便数据备份， FANUC 而 0i-C 系列在 LCD 显示器前面左端也设置了 PCMCIA 卡接口，并通过进入“引导画面”方便的备份/恢复数据。

18
PCMCIA 卡槽
图 1-32 西门子 802D-sl PCMCIA 卡槽
PCMCIA 卡槽
图 1-33 FANUC 0iC PCMCIA 卡槽
总之： FANUC 系统的长处是高的性价比，特别是目前在国内生产的 0i-MC、 0i-TC、以及 0i-Mate 系列在价格上极具竞争力，在配置中小型立式加工中心、数控车、数控铣床等通用类机床，功能适宜够用，故障率低。2007 年在国内销售达 3 万余台，远远超出其它进口系统商在中国的销量。而高档数控系统的市场主要被西门子 840D 占领，西门子 802d-sl 虽然在产品定位上与 FANUC 0i-C 系列重合，但是 802d-sl 快速的交货期（由于 FANUC 0i-C 驱动部分需要进口，所以交货期在 2 个月以上）方便的 PLC 编程和调试软，件，以及低的故障率，也一改原西门子系统（850、880）使用复杂、故障率高的不良影响，逐渐被国内用户接收。作为国际市场供应量最大的两大系统供应商，FANUC 和西门子数控系统都有不错的技术实力和市场表现，并且这两大系统也是我国用户广泛使用和比较关注的系统，作为维修工程师了解这两种系统的结构和特点对我们的日常工作是非常有意义的。

FANUC数控系统技术概述

FANUC 数控系统简介一、FANUC数控系统的发展 FANUC 公司创建于1956年，1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。进入70年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速发展，FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从GETTES公司引进直流伺服电机制造技术。1976年FANUC公司研制成功数控系统5，随时后又与SIEMENS 公司联合研制了具有先进水平的数控系统7，从这时起，FANUC公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。 1979年研制出数控系统6，它是具备一般功能和部分高级功能的中档CNC 系统，6M适合于铣床和加工中心；6T适合于车床。与过去机型比较，使用了大容量磁泡存储器，专用于大规模集成电路，元件总数减少了30%。它还备有用户自己制作的特有变量型子程序的用户宏程序。 1980年在系统6的基础上同时向抵挡和高档两个方向发展，研制了系统3和系统9。系统3是在系统6的基础上简化而形成的，体积小，成本低，容易组成机电一体化系统，适用于小型、廉价的机床。系统9是在系统6的基础上强化而形成的具备有高级性能的可变软件型CNC系统。通过变换软件可适应任何不同用途，尤其适合于加工复杂而昂贵的航空部件、要求高度可靠的多轴联动重型数控机床。 1984年FANUC公司又推出新型系列产品数控10系统、11系统和12系统。该系列产品在硬件方面做了较大改进，凡是能够集成的都作成大规模集成电路，其中包含了8000个门电路的专用大规模集成电路芯片有3种，其引出脚竟多达179个，另外的专用大规模集成电路芯片有4种，厚膜电路芯片22种；还有32位的高速处理器、4兆比特的磁泡存储器等，元件数比前期同类产品又减少30%。由于该系列采用了光导纤维技术，使过去在数控装置与机床以及控制面板之间的几百根电缆大幅度减少，提高了抗干扰性和可靠性。该系统在DNC方面能够实现主计算机与机床、工作台、机械手、搬运车等之间的各类数据的双向传送。它的PLC装置使用了独特的无触点、无极性输出和大电流、高电压输出电路，能促使强电柜的半导体化。此外PLC的编程不仅可以使用梯形图语言，还可以使用PASCAL语言，便于用户自己开发软件。数控系统10、11、12还充实了专用宏功能、自动计划功能、自动刀具补偿功能、刀具寿命管理、彩色图形显示CRT 等。 1985年FANUC公司又推出了数控系统0，它的目标是体积小、价格代，适用于机电一体化的小型机床，因此它与适用于中、大型的系统10、11、12一起组成了这一时期的全新系列产品。在硬件组成以最少的元件数量发挥最高的效能为宗旨，采用了最新型高速高集成度处理器，共有专用大规模集成电路芯片6种，其中4种为低功耗CMOS专用大规模集成电路，专用的厚膜电路3种。三

CNC系统的组成

第四章计算机数控系统（CNC系统）第一节概述一、CNC系统的组成 CNC系统主要由硬件和软件两大部分组成。其核心是计算机数字控制装置。它通过系统控制软件配合系统硬件，合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息，控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求进行自动加工。CNC系统采用了计算机作为控制部件，通常由常驻在其内部的数控系统软件实现部分或全部数控功能，从而对机床运动进行实时控制。只要改变计算机数控系统的控制软件就能实现一种全新的控制方式。CNC系统有很多种类型，有车床、铣床、加工中心等的CNC系统。但是，各种数控机床的CNC系统一般包括以下几个部分：中央处理单元CPU、存储器（ROM/RAM）、输入输出设备（I/O）、操作面板、显示器和键盘、纸带穿孔机、可编程控制器等。图4-1所示为CNC系统的一般结构框图。图4-1 CNC系统的结构框图在图4-1中所示的整个计算机数控系统的结构框图，数控系统主要是指图中的CNC控制器。CNC控制器由计算机硬件、系统软件和相应的I/O接口构成的专用计算机与可编程控制器PLC组成。前者处理机床轨迹运动的数字控制，后者处理开关量的逻辑控制。三、CNC系统的功能和一般工作过程（一）CNC系统的功能 CNC系统由于现在普遍采用了微处理器，通过软件可以实现很多功能。数控系统有多种系列，性能各异。数控系统的功能通常包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能，选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。CNC系统的功能主要反映在准备功能G指令代码和辅助功能M指令代码上。根据数控机床的类型、用途、档次的不同，CNC系统的功能有很大差别，下面介绍其主要功能。 1. 控制功能 CNC系统能控制的轴数和能同时控制（联动）的轴数是其主要性能之一。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。通过轴的联动可以完成轮廓轨迹的加工。一般数控车床只需二轴控制，二轴联动；一般数控铣床需要三2轴联动；一般加工中心为多轴控制，三轴联动。控制轴数越多，特别是同时控制的轴数越多，轴控制、三轴联动或21 要求CNC系统的功能就越强，同时CNC系统也就越复杂，编制程序也越困难。 2. 准备功能准备功能也称G指令代码，它用来指定机床运动方式的功能，包括基本移动、平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环等指令。对于点位式的加工机床，如钻床、冲床等，需要点位移动控制系统。对于轮廓控制的加工机床，如车床、铣床、加工中心等，需要控制系统有两个或两个以上的进给坐标具有联动功能。 3. 插补功能 CNC系统是通过软件插补来实现刀具运动轨迹控制的。由于轮廓控制的实时性很强，软件插补的计算速度难以满足数控机床对进给速度和分辨率的要求，同时由于CNC不断扩展其他方面的功能也要求减少插补计算所占用的CPU 时间。因此，CNC的插补功能实际上被分为粗插补和精插补，插补软件每次插补一个小线段的数据为粗插补，伺服系统根据粗插补的结果，将小线段分成单个脉冲的输出称为精插补。有的数控机床采用硬件进行精插补。 4. 进给功能根据加工工艺要求，CNC系统的进给功能用F指令代码直接指定数控机床加工的进给速度。（1）切削进给速度以每分钟进给的毫米数指定刀具的进给速度，如100mm/min。对于回转轴，表示每分钟进给的角度。（2）同步进给速度以主轴每转进给的毫米数规定的进给速度，如0.02mm/r。只有主轴上装有位置编码器的数控机床才能指定同步进给速度，用于切削螺纹的编程。（3）进给倍率操作面板上设置了进给倍率开关，倍率可以从0~200%之间变化，每档间隔10%。使用倍率开关不用

完整word版数控机床的控制系统概述

《电器控制技术》教案第七章数控机床的控制系统概述学习目的： 1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？ 2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？ 3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？ 4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、数字控制技术简介 1．数字控制技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。 2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC 系统。计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。二、数控机床控制系统的组成 1 《电器控制技术》教案

数控机床工作原理及组成

数控机床工作原理及组成 1．1．1 数控机床工作原理数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。 1．1．2 数控机床的种类由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多．其按用途可分为如下三类。 ①金属切削类数控机床。金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。 ②金属成形类数控机床。金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床和数控压力机等。 ③数控特种加工机床。数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。 1．1．3 数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图1—1是数控机床的硬件构成。

(1)输入和输出装置输入和输出装置是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备．输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体第1页为磁盘、穿孔纸带。输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。 (2)数控装置(CNC装置) 数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件和软件两部分组成的。它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。这些控制信号中最基本的信号是各坐标轴(即作进给运动的各执行部件)的进给速度、进给方向和位移量指令(送到伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动)，还有主轴的变速、换向和启停信号，选择和交换刀具的刀具指令信号，控制切削液、润滑油启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度工作和转位的辅助指令信号等。数控装置主要包括微处理器(CPU)、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等。 (3)可编程逻辑控制器(PLC)

数控系统原理介绍(doc 10页)

数控系统原理介绍（doc 10页）

第二章数控系统原理 2.1 插补理论简介在CNC数控机床上，各种轮廓加工都是通过插补计算实现的，插补计算的任务就是对轮廓线的起点到终点之间再密集的计算出有限个坐标点，刀具沿着这些坐标点移动，来逼近理论轮廓。插补方法可分两大类：脉冲增量插补和数据采样插补。脉冲增量插补是控制单个脉冲输出规律的插补方法。每输入一个脉冲，移动部件都要相应的移动一定距离，这个距离成为脉冲当量。因此，脉冲增量插补也叫做行程标量插补。如逐点比较法、数字积分法。根据加工精度的不同，脉冲当量可取0.01～0.001mm。移动部件的移动速度与脉冲当量和脉冲输出频率有关，由于脉冲输出频率最高为几万Hz，因此，当脉冲当量为0.001mm时，最高移动速度也只有2m/min。脉冲增量插补通常用于步进电机控制系统。数字增量插补法（也称数据采样插补法）是在规定的时间（称作插补时间）内，计算出各坐标方向的增量值（X，Y，Z），刀具所在的坐标位置及其它一些需要的值。这些数据严格的限制在一个插补时间内（如8ms）计算完毕，送给伺服系统，再由伺服系统控制移动部件运动。移动部件也必须在下一个插补时间

F= Yi Xe —Ye Xi=0 式中 F 表示偏差，根据F 可以判断加工点A 偏离直线OP 的情况，也就是当： F>0时，A 点在直线的上边，为了减少误差应给X 方向走一步； (X i ″,Y i ″) a ′ a a ″O A″Y X A(X i ,Y i ) (X i ′,Y i ′) A ′P(X e ,Y e ) O Y A 2(X 2,Y 2) A 0(X 0,Y O ) X P e (X e ,Y e ) A 3(X 3,Y 3) A 1(X 1,Y 1) A 1在直线OP 的上边时，为了使其加工时不偏离直线太远，它应象X 方向走一步，即进给为?X+1（见图2.2）。而在到达A 2点后，如在进给应是Y 方向，即进给?Y+1。也就是当加工点位置已知时，根据偏差F 就可以决定进给方向，即 F ≥0，沿X 方向的进给为?X ←?X+1； F<0时，沿Y 方向的进给为?Y ←?Y+1 (2) 偏差计算加工时每走一步要作一次偏差计算，由此得出F 后，再确定进给方向。为了插补运算方便，偏差计算可用下述方法导出的简便公式进行。设直线OP 的终点坐标为Xe 、Ye ，点A 1的坐标为X 1、Y 1，由此可计算出A 1点的偏差： F= Y 1Xe — YeX 1

数控机床由哪几个部分组成

数控机床由哪几个部分组成 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

一数控机床由哪几个部分组成答：编程及程序载体、输入装置、CNC装置及强电控制装置、伺服驱动系统及位置检测装置、机床的机械部件二试说明数控加工中数据转换过程中的主要步骤，并简述每个步骤的主要功能。答：数控制加中的数据转换过程中主要是将加工信息用规定的汉字，数字和符号组成的代码，按一定的格式写成加工程序单。将加工程序通过控制介质输入到数控装置进行自动加工。 1）数控程序是数控数控机床自动加工零件的工作指令。2）输入装置是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，并传送存入数控装置内。3）输入装置是数控机床的核心，它接受输入装置送来的肪冲信号，输出各种信号和指令控制机床的各部分，进行规定的，有序的动作。4）伺服驱动系统与机床上的执行部件和机械传动的部件组成数控机床的进给系统。三从数控系统控制功能、联动轴数、伺服系统来看，NC机床各分为几类，它们各用于什么场合？答：分类：一，点位控制数控机床。加工平面内的孔系。二，直线控制数控机床。可用于加工台阶轴。三，轮廓控制数控机床。可以加工曲面零件和铣削曲面轮廓。四.试从控制精度、系统稳定性及经济性三方面，比较开环、闭环系统的优劣？答：开环数控系统是指进给伺服子系统没有位置测量装置的数控系统。由于没有位置反馈，其控制精度相对闭环和半闭环系统来讲是较低的，精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度；没有位置反馈，信号流是单向的，故系统稳定性好；没有测量装置，则结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉。在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。

(完整版)简述数控机床的基本组成部分及其基本功能

简述数控机床的基本组成部分及其基本功能数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。 1）加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。 2）数控装置数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。CNC系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 3）伺服与测量反馈系统伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。由于伺服系统是数控机床的最后环节，其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标，因此，对数控机床的伺服驱动装置，要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。 4）机床主体机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。 5）数控机床辅助装置辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。

840D数控系统的基本构成

——西门子数控系统调试,编程和维修概要西门子840D系统的组成 SINUMERIK840D是由数控及驱动单元（CCU或NCU）， MMC,PLC模块三部分组成，由于在集成系统时，总是将 SIMODRIVE611D驱动和数控单元（CCU或NCU）并排放在一起，并用设备总线互相连接，因此在说明时将二者划归一处。 ●人机界面人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成： MMC（Man Machine Communication）包括：OP（Operation panel）单元， MMC,MCP（Machine Control Panel）三部分。 MMC实际上就是一台计算机，有自己独立的CPU,还可以带硬盘，带软驱；OP单元正是这台计算机的显示器，而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。 1.MMC 我们最常用的MMC有两种： MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU为486,不能带硬盘；而MMC103的CPU为奔腾，可以带硬盘，一般的，用户为SINUMERIK810D配MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103. ※PCU（PC UNIT）是专门为配合西门子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而开发的MMC模块，目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20对应于MMC100.2，不带硬盘，但可以带软驱；PCU50、PCU70对应于MMC103,可以带硬盘，与MMC不同的是：PCU50的软件是基于WINDOWS NT的。PCU的软件被称作 HMI,HMI有分为两种：嵌入式HMI和高级HMI。一般标准供货时，PCU20装载的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70则装载高级HMI. 2.OP OP单元一般包括一个10.4〞TFT显示屏和一个NC键盘。根据用户不同的要求，西门子为用户选配不同的OP单元，如：OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031最为常用。 3.MCP MCP是专门为数控机床而配置的，它也是OPI上的一个节点，根据应用场合不同，其布局也不同，目前，有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D，MCP的MPI地址分别为14和6，用MCP后面的S3开关设定。对于SINUMERIK840D应用了MPI（Multiple Point Interface）总线技术，传输速率为187.5k/秒，OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率，又有OPI （Operator Panel Interface）总线，它的传输速率为1.5M/秒。 ●数控及驱动单元 1.NCU数控单元 SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Controlunit）单元：中央控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯它由一个COM CPU板. 一个 PLC CPU板和一个DRIVE板组成。根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分为 NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2（12轴），NCU573.2（31轴）等若干种，同

开放式数控系统介绍

开放式数控系统概述１.传统的数控系统存在的问题标准的软件化、开放式控制器是真正的下一代控制器。传统的数控系统采用专用计算机系统,软硬件对用户都是封闭的,主要存在以下问题: （１）由于传统数控系统的封闭性,各数控系统生产厂家的产品软硬件不兼容，使得用户投资安全性受到威胁,购买成本和产品生命周期内的使用成本高。同时专用控制器的软硬件的主流技术远远地落后于PC的技术，系统无法“借用”日新月异的ＰC技术而升级。（２）系统功能固定，不能充分反映机床制造厂的生产经验,不具备某些机床或工艺特征需要的性能，用户无法对系统进行重新定义和扩展,也很难满足最终用户的特殊要求。作为机床生产厂希望生产的数控机床有自己的特色以区别于竞争对手的产品，以利于在激烈的市场竞争中占有一席之地，而传统的数控系统是做不到的。 (3）传统数控系统缺乏统一有效和高速的通道与其他控制设备和网络设备进行互连，信息被锁在“黑匣子”中，每一台设备都成为自动化的“孤岛”,对企业的网络化和信息化发展是一个障碍。 (4）传统数控系统人机界面不灵活,系统的培训和维护费用昂贵。许多厂家花巨资购买高档数控设备,面对几本甚至十几本沉甸甸的技术资料不知从何下手。由于缺乏使用和维护知识,购买的设备不能充分发挥其作用。一旦出现故障，面对“黑匣子” 无从下手,维修费用十分昂贵。有的设备由于不能正确使用以致于长期处于瘫痪状态,花巨资购买的设备非但不能发挥作用反而成了企业的沉重包袱。在计算机技术飞速发展的今天,商业和办公自动化的软硬件系统开放性已经非常好，如果计算机的任何软硬件出了故障，都可以很快从市场买到它并加以解决，而这在传统封闭式数控系统中是作不到的。为克服传统数控系统的缺点，数控系统正朝着开放式数控系统的方向

数控系统的基本结构

第二讲数控系统的基本结构数控系统由基本硬件与控制软件组成。目前各数控厂家的产品可以归纳为两种风格：一种是采用专用硬件，其控制软件简单；另一种是采用通用硬件，其控制软件复杂。一、基本硬件构成数控系统（）基本硬件通常由微机基本系统、人机界面接口、通信接口、进给轴位置控制接口、主轴控制接口以及辅助功能控制接口等部分组成，如图—所示。图—数控系统总体结构示意图

数控装置构成框图如图—所示。数控装置构成框图如图—所示。㈠、微机基本系统通常微机基本系统是由、存储器（、）、定时器、中断控制器等几个主要部分组成。、是整个数控系统的核心，常见的中低档数控系统基本上采用位或位，如／、等。随着系统向高精度方向发展，要求其最小设定单位越来越小，同时又要求系统能满足大型机床的需要，当最小设定单位是μ时，位二进制数所表示的最大坐标为－～＋32.767mm ，这显然是不够的，而采用位二进制数时，最大坐标范围约为－～＋2000m ，因此数控系统一般采用位二进制数，其坐标范围为－～＋8388.607mm 。因此选用位就需要三个或四个字节运算，这就严重影响了运算速度，当最小设定单位为μ时，这个问题将更加严重。因此现代数控系统大多采用位或位的，以满足其性能指标，如采用位，则为多结构。例如、、等系统均为位，而系统则采用位多结构。、用于固化系统控制软件，数控系统的所有功能都是固化在中的程序的控制下完成的。在数控系统中，硬软件有密切的关系，由于软件的执行速度较硬件慢，当功能较弱时，则需要专用硬件解决问题或采用多结构。现代数控系统常采用标准化与通用化总线结构，因此不同的机床数控系统可以采用基本相同的硬件结构，并且系统的改进与扩展十分方便。在硬件相对不变的情况下，软件仍有相当大的灵活性。扩充软件就可以扩展的功能，而且软件的这种灵活性有时会对数控系统的功能产生极大的影响。在国外，软件的成本甚至超过硬件。例如与3M 的差别仅在中的软件， 3M 二轴半联动变为三轴联动也仅需要更换中的软件。图— 数控装置构成框图

数控机床的基本组成

数控机床的基本组成数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。 1、加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。 2、数控装置数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控(Software NC)。CNC 系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 1)输入装置:将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入，现仍有不

少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。 (1)纸带输入方式。可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。 (2)MDI手动数据输入方式。操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令，它适用于比较短的程序。在控制装置编辑状态(EDIT)下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均采用这种方法。在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。 (3)采用DNC直接数控输入方式。把零件程序保存在上级计算机中，CNC系统一边加工一边接收来自计算机的后续程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM软件设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。 2)信息处理:输入装置将加工信息传给CNC单元，编译成计算机能识别的信息，由信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理后，通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制部分。CNC系统的输入数据包括:零件的轮廓信息(起点、终点、直线、圆弧等)、加工速度及其他辅助加工信息(如换刀、变速、冷却液开关等)，数据处理的目的是完成插补运算前的准备工作。数据处理程序还包括刀具半径补偿、速度计算及辅助功能的处理等。

数控机床的控制系统概述

第七章数控机床的控制系统概述学习目的： 1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？ 2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？ 3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？ 4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、数字控制技术简介 1．数字控制技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。 2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。二、数控机床控制系统的组成

数控机床的工作原理及基本结构

数控机床的工作原理及基本结构一、程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM 设计。编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。数控机床的基本结构

二、输入装置输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。三、数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。四、驱动装置和位置检测装置驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指

数控系统硬件组成

数控系统硬件组成数控系统硬件组成机床数控系统的硬件主要由3部分组成: 一、电源系统数控机床的控制电源是数控系统硬件的重要组成部分，也是在维修中常常出现问题的部分。数控机床的电源系统有交流与直流两个部分。 (1)交流电源。是控制系统提供能源的器件，也是给伺服驱动提供能源的器件。交流电源上也有各种保护及切换装置;有短路、隔离及失压保护。这个交流电源向伺服系统供电时，一定要注意有晶闸管器件的装置的供电相序，一旦程序接错，有晶闸管器件就失去了同步的关系，造成故障。 (2)直流电源。直流电源作为控制用多为开关稳压电源，有+5V、+24V、?15V等电压，各设备的电压情况不尽相同，例如CRT上供电电压有的是24V，有的是交流110V或220V。所以，尽可能地看好各端子供电电压的要求。电源非常重要，一旦出错会造成不可弥补的损失。还有是对伺服供电的直流电压，它大多数是经伺服变压器及整流装置所获得的。 (3)电池电源。由于数控装置中有些信息要在机床断电情况下进行保持，因此有一部分RAM区用电池来进行数据保持，这些电池多数是锂电池，寿命长，但电量小。这部分电池也可用普通电池经二极管降压达到所需电压值来代替，但一定要注意寿命。电池必须在通电情况下进行更换，否则数据就会丢失，这一点与常规习惯不同，更换时要注意不产生短路现象。在电源系统中，还有一个关键的装置，就是控制电压的稳压设备，也时常出现修复问题。二、控制系统

这里所指的控制系统是指数控装置中信号产生、处理、传输及执行过程所涉及到的单元及各单元的联系手段。对于数控系统来说，如果有这方面的资料，特别是图纸，那么就好办多了，我们可以认真研读图纸，弄清它的主要电气原理，把一个复杂的系统的大体情况刻划出来，分成各种各样的功能框，然后对每一个功能框的输入、输出信号进行分析，找出各功能框在总体中的地位以及各功能框之间的联系。大部分数控机床不提供图纸，没有有关硬件的资料，甚至于连芯片的型号也很难查到，在这种情况下维修就十分困难。例如，一个旋转刀库驱动系统有了问题，首先分析故障的可能性，测量驱动板的各部件电压，缩小范围，进行测绘，再分析其工作原理及故障的原因。伺服系统的维修，比起主板的维修容易些，特别是用模拟量的控制板就更容易。因为大家对伺服系统的原理比较清楚。不论哪个公司的伺服系统，虽然外观不同，但基本模式是相同的，另外这一块的输入输出也是非常清楚的。最后就是PLC的修理。PLC综合信号来自于NC、外围各种开关信号以及各种逻辑处理器的输出信号。PLC的输出信号用以控制电磁阀、继电器、各种指示器及电机，并把有关的状态反馈给NC。PLC是一个具有相对独立性的独立单元，维修相对方便。三、独立单元独立单元是指能够以简单的适配关系与系统中其他部分结合在一起的部分。例如NC系统、外接PLC、伺服单元、电机、转速传感器、光栅系统、脉冲编码器、纸带阅读机、操作面板等。对于一个独立单元应了解它的电源联接，所有输入输出信号线的功能，信号的类型、性质和机床运行中各种状态变化的情况，即掌握其"接口"。就伺服单元而言，它有电源、速度反馈线、设定线、允许信号线、准备完成应答线等等。但是，是伺服系统问题还是其他器件的问题，一个关键参数就是

HED-21S数控系统综合实验台数控系统原理及组成

实训四 HED-21S数控系统综合实验台数控系统原理及组成一、实训目的 1、了解数控系统的特点、基本组成和应用。 1、进一步熟悉数控工作台系统的基本组成，各部件的原理及作用。 3、了解数控系统综合实验台各部分的连接。 4、进一步熟悉实验台的操作，进入系统，演示程序。二、实训设备 HNC-21TF数控系统综合实验台专用连接线一套三、相关知识 1、数控机床各部分功能和原理（略） 2、HED—21S数控系统综合实验台各部分接线集成数控装置、变频调速主轴、交流伺服单元、步进电机及驱动器、测量装置、十字工作台等组成。图2—1 HED—21S数控系统综合实验台组成框图

图 2—2 部件总体连线框图图 2—3 整体连线示意图

图 2—4 HNC—21TF数控装置接口图 XSl —电源接口 ; XS2 —外接 PC 键盘接 ; XS3 —以太网接口； XS4 —软驱接口； XS5 —RS232 接口； XS6 —扩展 I ／ 0 板接口； XS8 —手持单元接口； XS9 —主轴控制接口；XSl0 ， XS11 —输入开关量接口； XS20 ， XS21 —输出开关量接口； XS30 ～ XS33 —模拟式、脉冲式 ( 含步进式 ) 进给轴控制接口； XS40 ～ XS43 ——串行式 HSV 一 11 型伺服轴控制接口； ( 若使用软驱单元，则 XS2 、 XS3 、 XS4 、 XS5 为软驱单元的转接口 ) （2）变频调速主轴单元图 2—5 变频器与数控装置的连接

（3）交流伺服单元图 2—6 采用脉冲接口与伺服驱动器连接图（4）输入/输出装置图 2—7 输入端子板接口图

1简述数控系统的组成及其作用

1简述数控系统的组成及其作用？答：数控系统一般有输入、输出装置、数控装置、伺服系统装置和辅助控制装置四部分组成，作用：输入/输出装置的作用是进行数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入、输出。键盘和显示器是任何数控设备都必备的最基本的输入／输出装置。数控装置是数控系统的核心。它由输入／输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成。数控装置的作用是将输入装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各部分进行规定的动作伺服驱动通常由伺服放大器(亦称驱动器、伺服单元)和执行机构等部分组成。在数控机床上，目前一般都采用交流伺服电动机作为执行机构；在先进的高速加工机床上，已经开始使用直线电动机。辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部分之间的控制装置，通过可编程序控制起来实现。 2数控系统的信息流程？答：加工程序的处理过程按输入-译码-进给速度处理-插补-位置控制的顺序来完成。 3何为插补？答：所谓插补就是指数据密化的过程。在对数控系统输入有限坐标点的情况下，计算机根据线段的特征，运用一定的算法，自动地在这些特征点之间插入一系列的中间点，即所谓数据密化，从而对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个曲线的轨迹运行，以满足加工精度的要求。4CNC装置的工作过程？答：CNC装置的工作过程即在硬件的支持下完成软件的过程。包括输入、译码处理、数据处理、插补运算与位置控制、I/O处理、显示和诊断7个环节。 5伺服系统的作用？答：驱动伺服系统具有放大控制信号的能力。根据CNC发出的控制信息对机床移动部件的位置和速度进行控制。 6步进电动机的主要特性？答：(1)步距角θs和步距误差Δθs（2）静态转矩和距角特征（3）最大启动转矩Mq(4)最高启动频率fq(5)连续运行的最高工作频率fmax(6)矩频特征。 7交流伺服电动机的调速？答：改变磁极对数有级调速通过对定子绕组接线的切换来实现，改变转差率调速对异步电机转差功率的处理而获得的调速方式，变频调速通过平滑改变定子供电电压频率而转速平滑变速的调速方法这种先进的调速方法。 8检查装置的作用和要求？答：（1）在机床工作台移动范围内，能满足精度和速度的要求。(2)工作可靠，抗干扰能力强，并能长期保持精度。（3）使用、维护简单方便，成本低。 9PLC的信息交换和PLC的功能？答：PLC、CNC、和MT之间的信息交换包括以下四个部分1CNC传送给PLC 2PLC传送给CNC 3PLC传送给MT 4MT传送给PLC 功能：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程

数控系统原理

有些已到60m/min. 数据采样法适用于直流伺服电机和交流伺服电机的闭环和半闭环控制系统。 2.2 插补原理——逐点比较法逐点比较法是我国数控机床和线切割机应用很广的一种插补运算方法。它的特点是加工每走一步，就进行一次偏差计算和偏差判别，即比较到达的新位置和理想线段上对应点的理想位置坐标之间的偏差程度，然后根据偏差大小确定下一步的走向。采用这种方法，既能加工直线轮廓，又能加工圆弧曲线轮廓。插补加工一般按偏差判别、进给、偏差计算和终点判别等4步进行，现以直线插补和圆弧插补为例说明逐点比较法的工作原理。 1.直线插补原理 (1) 偏差判别如图2.1，设被加工的直线OP 在第一象限， A ″、A ′和A 为处在等高线上的3个加工点，当加工点A 偏离到OP 的上边A ″时，有α″>α；当偏离到OP 的下边A ′时，有α′<α；当加工点A 落在直线OP 上时，有： tan α= Xi Yi =Xe Ye 由此可得直线OP 的方程式： F= Yi Xe —Ye Xi=0 式中 F 表示偏差，根据F 可以判断加工点A 偏离直线OP 的情况，也就是当： F>0时，A 点在直线的上边，为了减少误差应给X 方向走一步； F<0时，A 点在直线的下边，加工时应给Y 方向走一步； F=0时，A 点在直线上，加工时应给X 方向走一步。

数控系统的基本构成与分类

数控系统科技名词定义中文名称：数控系统英文名称：numerical control system 定义：能按照零件加工程序的数值信息指令进行操纵，使机床完成工作运动并加工零件的一种操纵系统。所属学科：机械工程（一级学科）；切削加工工艺与设备（二级学科）；自动化制造系统（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

数控系统是数字操纵系统的简称，英文名称为（Numerical Control System），依照计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或全部数值操纵功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作操纵，它所操纵的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。目录数控系统差不多构成差不多分类进展趋势工作流程应用举例 SAJ变频器S350应用数控系统差不多构成差不多分类进展趋势工作流程应用举例 SAJ变频器S350应用

展开数控系统编辑本段数控系统是数字操纵系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。计算机数控（Computerized numerical control,简称CNC）系统是用计算机操纵加工功能，实现数值操纵的系统。CNC系统依照计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或全部数值操纵功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。 CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑操纵器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。 CNC系统的核心是CNC装置。由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑操纵装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于