数控系统接口
数控系统的基本硬件结构
数控系统的基本硬件结构一、基本硬件组成数控系统(CNC)通常由微机基本系统、人机界面接口、通信接口、进给轴位置掌握接口、主轴掌握接口以及帮助功能掌握接口等部分组成。
二、微机基本系统通常微机基本系统是由微处理器CPU、存储器(EPROM、RAM)、定时器、中断掌握器、输入输出接口等组成。
（1）微处理器CPU 它是整个数控系统的核心，常用的有8位、16位、32位的CPU。
对于中、低档的数控系统，一般采纳8位或16位CPU，对于高档的数控系统，一般采纳32位CPU。
（2）存储器它分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。
ROM主要用来存储数控系统的掌握软件，RAM主要用来存储用户的零件加工程序和数据等。
存储器容量的大小，由数控系统的简单程度和用户的需求来打算，如图2－2所示。
CPU中断向量存放区系统掌握软件数据暂存区刀具参数表G53-G59参数表丝杠间隙值螺距误差表系统参数表零件加工程序名目零件加工程序存放区图2－2（3）定时器与中断掌握器它用于计算机系统的定时掌握与多级中断管理。
三、接口1. 人机界面接口2. 通信接口一般CNC装置带有RS232C串行接口或DNC通信接口，可实现DNC 方式的数控加工。
高档的CNC装置还配有FMS等高性能通信接口，按制造自动化协议（manufacturing automation protocol, MAP）等通信，可实现车间或工厂生产自动化。
3. 进给轴的位置掌握接口实现进给轴的位置掌握包括三个方面的内容：一是进给速度的掌握，二是插补运算，三是位置闭环掌握。
进给轴位置掌握接口包括模拟量输出接口和位置反馈计数器接口。
模拟量输出接口采纳数模转换器DAC，输出模拟电压，用以掌握速度伺服单元。
模拟电压的正负和大小分别打算了电动机的转动方向和转速。
位置反馈计数器接口能检测并记录位置反馈元件（如光电编码器）所发回的信号，从而得到进给轴的实际位置。
4. 主轴掌握接口主轴S功能可分为无级变速、有级变速和分段无级变速三大类。
数控机床系统连接与调试-项目3 FANUC 数控机床硬件连接
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
3.相关参数设置
数控机床模拟主轴相关参数设置 见表3-3所示。
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
3.2.2数控机床串行主轴控制 1.串行主轴认知
在FANUC 0i系列数控系统中，FANUC CNC控制器与FANUC主轴伺服放大器之间数据 控制和信息反馈采用串行通信进行。
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
2.串行主轴硬件连接
数控机床为串行主轴时，JA41连接的是主轴指令信号，如果主轴放大器是βiSVSP 伺服放大器，则JA41连接在JA7B接口，而数控系统的JA40接口空着，而主轴的速 度反馈则连接到βiSVSP主轴放大器的JYA2接口上。
图3-10 数控系统与串行主轴模块连接示意图
图3-6三菱变频器
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
表3-2三菱变频器参数设置说明
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
（4）变频器在数控机床主轴上的应用
三菱变频器数控机床主轴连接如图2-3所示，其中M是变频主轴电动机。KA11、KA12 是继电器，控制变频器正、反转信号。变频器上C、B端子为系统提供变频工作状态 信息，一般接入PLC输入点，产生报警提示。模拟信号来自数控系统JA40端口。
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
2.变频器认知 （2）三菱变频器的端子功能
以三菱变频器为例，讲解变频器各端子的功能，见图3-5所示。
图3-5三菱变频器的端子
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
（3）三菱变频器的设置画面与参数
三菱变频器的外观与设置画面如图3-6所示，相关参数设置说明见表3-2所示。
图3-13伺服放大器光缆连接
数控系统的接口
XS11（头针座孔）
1 :24VG 2 :24VG 1 14 3 :空 4 :I38 5 :I36 6 :I34 7 :I32 8 :I30 9 :I28 10:I26 11:I24 13 25 12:I22 13:I20 14:24VG 15:24VG 16:I39 17:I37 18:I35 19:I33 20:I31 21:I29 22:I27 23:I25 24:I23 25:I21
华中数控
通过局域 网连接：
HUB（集线器） 接口
TX_D1+ TX_D1RX_D2+ BI_D3+ BI_D3RX_D2BI_D4+ BI_D41 2 3 4 5 6 7 8
数控装置
<50 米
XS3
1 2 3 4 5 6 7 8 TX_D1+ TX_D1RX_D2+ BI_D3+ BI_D3HNC-21 RX_D2BI_D4+ BI_D4-
华中数控
华中数控
1．等效电路
NPN开关量输入
24V +5V
IF=5~9mA
24VG
PNP开关量输入
输入开关量接口等效电路—NPN型
IF=5~9mA PNP开关输入公共点为24V
华中数控
输入开关量接口等效电路—PNP型
输入端子板
华中数控
输入端子板接口
华中数控
输入端子板接口图
华中数控
104
华中数控
数控系统的接口
华中数控
孙海亮
华中数控
华中数控
“世纪星” HNC-21的连接图
共可以接四个
其他类型进给装置
共可以接四个
华中数控
DC24V AC24V
网络数控制造系统中常用DNC通讯接口模式
网络数控制造系统中常用DNC通讯接口模式关键字：DNC 通讯接口网络数控制造DNC 分布式数字控制（ DiSTributed Numerical Control） , 是以计算机技术、通讯技术、数控技术等为基础，把数控机床与上层控制计算机集成起来，从而实现数控机床的集中控制、管理，以及数控机床与上层控制计算机间的信息交换。
它是现代机械加工企业实现设备集成、信息集成、功能集成的一种新方法，是制造自动化的重要模式，也是实现CIMS 等集成制造系统的重要组成部分。
在过去十几年，人们将大量的精力投向FMS（Flexible ManufactureSystem）系统的研究，但实际应用结果表明， FMS 的这种不仅注重信息流的集成，更强调物流的集成与自动化，虽然具有运行效率高和自动化程度高等优点，但投资风险大、见效慢、可靠性较差。
相对于FMS, DNC 是投资小、见效快、并具有较好柔性的集成制造系统。
随着计算机技术、数控技术和网络通信技术的发展， DNC 的内涵和功能也在不断扩大，目前DNC 系统已具备制造数据传送、状态数据采集与处理、刀具管理、生产调度与监控、单元控制和CAD/CAPP/CAM 接口等功能。
在分析现有DNC 主机与数控系统通信接口功能的基础上，从DNC 通信接口功能的角度可将DNC 分为基本DNC、狭义DNC 和广义DNC 三种。
基本内容如表1 所示。
表1 DNC 分类目前，在实际DNC 系统集成应用中，常采用基于串行口通讯的接口模式、以太网络模式。
笔者重点对以上DNC 的二种通讯接口模式分别介绍。
1 基于串行口通讯的DNC 接口模式利用数控机床提供的RS232C 或RS485 接口，采用点对点型或星形拓扑结构，实现串行通信。
这是目前在车间中应用最多的一种通信方法，但这种通信方法存在工控微机多、投入成本高、管理和维护工作量大和易于出错等缺点。
目前使用的数控系统大多带有RS232C 串行通信接口。
数控技术-CNC装置的接口电路
滑尺的正弦绕组和余弦绕组
Vs Vm sin电 cost
Vc Vm cos电 cost
式中： 电 为励磁电压的给定相位角
定尺上的感应电压为
Vo KVm sin电cost cos KVm cos电cost sin
KVmcost (sin电 cos cos电 sin )
KVm sin(电 ) cost
莫尔条纹特征： （1）莫尔条纹的变化规律
两片光栅相对移过一个光栅，莫尔条纹 移过一个条纹间距。 （2）放大作用 莫尔条纹宽度W和光栅栅距d、栅线夹角θ之间
W=d/2sin(θ/2) (3) 均匀误差作用
（1）直流输入信号接口电路
输入接口用于接收机床操作面板上的各开关、按钮信号及机床上的各种 限位开关信号
触点输入接口电路
电压输入接口电路
（2）直流输出信号接口电路
输出接口是将机床各种工作状态送到机床操作面板上用灯显示出来，把控制机 床动作的信号送到强电箱。因此，有继电器输出电路和无触点输出电路。
对于驱动电路和负载的保护措施
5.1 概 述
第 5 章 数控检测技术
组成：检测装置是由检测元件（传感器）和信号处理装置组成的。 作用：实时测量执行部件的位移和速度信号，并变换成位置控制单元所要求的 信号形式，将运动部件现实位置反馈到位置控制单元，以实施闭环控制。它是闭 环、半闭环进给伺服系统的重要组成部分。 闭环数控机床的加工精度在很大程度上是由检测装置的精度决定的，在设计数 控机床进给伺服系统，尤其是高精度进给伺服系统时，必须精心选择位置检测装 置。
旋转式：用来传感和测量角度位移信号，包括定子和转子 直线式：用来传感和测量直线位移信号，包括定尺和滑子
1. 旋转式感应同步器
转子绕组为连续绕组；定子上有两相正交绕组（sin绕组和cos绕组），做成分段式 ，两相绕组交叉分布，相差90°电角度，属于同一相的各相绕组用导线串连起来。
FANUC数控系统的硬件连接介绍PPT(35张)
任务1.1 发那科数控系统的硬件连接
➢ 知识目标: 1、FANUC数控装置接口 2、FANUC进给伺服放大器（数字伺服）接口 3、FANUC模拟主轴伺服（主轴变频器）接口 4、FANUC电源装置接口 5、FANUC I/O LINK模块接口 6、FANUC分离器接口 7、FANUC数控系统总体连接
变频器控制端子说明：
STF：正转启动。 STR：反转启动。 RH、RM、RL：多段转速选择。 SD：端子STF、STR、RH、RM、RL 的公共端子。
端口号 COP10A
JA1 JA2 JD36A/JD36B JA40 JD1A JA7A CP1
用途 伺服FSSB总线接口
CRT MDI RS-232-C 模拟主轴 I/OLINK总线接口 主轴编码器反馈接口 24V电源
布置任务：现场认识FANUC Oi-C系统主板接 口。 步骤： 1）学生使用六角扳手打开系统后板； 2）观察系统接口，掌握每个接口的作用。
2、讲解FANUC 0i数控装 置接口定义
二、FANUC 进给伺服放大器接口
进给伺服系统主要由进给伺服驱动装置及其伺服电动机组 成。
伺服驱动装置接受从主控制单元发出的进给速度和位移指令 信号，作一定的转换和放大后，驱动伺服电动机，从而通过机 械传动机构，驱动机床的执行部件实现精确的工作进给和快速 移动。
开环控制
开环控制特点：结构简单、价格低廉，调试和维修都比较方便， 但精度较低。
FANUC 系统交流伺服放大器的分类：
α系列伺服单元
伺服单元
具有（串J行S1数B）字接口
交 流
（SVU）
β伺服单元
具有伺服总线接口 （COP10A/COP10B）
项目3 任务3.1 FANUC 数控装置接口及外围连接(标准)
3.1.2数控装置接口认知 1.数控装置接口分布 图3-3为FANUC 0i D/ 0i mate D 系统接口图。
图3-3 FANUC 0i D/ 0i mate D 系统接口图
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
3.1.2数控装置接口认知 2.数控装置接口认知
《数控机床系统连接与调试》 项目3 FANUC 数控机床硬件连接
任务3.1 FANUC 数控装置接口及外围连接
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
3.1.1数控机床CNC控制器认知 1.数控装置与伺服系统连接
图3-1 系统整体连接图
项目3 FANUC 数控机床硬件连接
3.1.1数控机床CNC控制器认知 2.数控机床CNC控制器
数控系统的接口含义见表3-1所示。 表3-1数控系统接口及其用途
谢谢
数控系统的通讯与接口
更新软件版本
及时更新数控系统的软件版本，以获得最新 的维护和安全补丁。
加强员工培训
对操作和维护数控系统的员工进行定期培训， 提高员工的技能水平。
06
数控系统通讯案例分析
案例一：数控机床与PC之间的通讯连接
总结词
实现高效的数据传输与控制
VS
详细描述
数控机床与PC之间的通讯连接是常见的 应用场景，通过串口、以太网等通讯协议 ，实现数据的快速传输和控制指令的下发 ，提高生产效率和加工精度。
DLL动态链接库
提供一组预编译的函数库，用于 简化软件开发者与数控系统之间 的通讯开发。
通讯模块的选择与配置
通讯速率与距离考量
根据实际应用需求选择合适的 通讯速率和传输距离，以满足
实时性和稳定性要求。
接口标准与兼容性
考虑所连接设备的接口标准和 兼容性问题，以确保数据传输 的可靠性和稳定性。
安全性与加密需求使用正来自工作的部件替换可能 存在故障的部件，以确定故障
部位。
程序测试法
通过运行特定的诊断程序，检 查数控系统的通讯接口是否正
常工作。
仪器检测法
使用示波器、万用表等仪器检 测通讯线路的信号电压、波形
等参数，判断故障原因。
常见故障排除
通讯线路故障
检查通讯线路的连接是否牢固，是否存在断 路、短路等问题。
01
并行接口是一种数据传输方式， 通过多条信号线同时传输数据， 常见于早期的数控系统。
02
并行接口具有传输速度快、实时 性好等优点，但需要多条信号线 ，连接复杂，成本较高。
USB接口
USB接口是一种通用串行总线接口， 采用差分信号传输方式，具有高速、 低成本、即插即用等优点。
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四川工程职业技术学院
数控系统的接口
五、西门子802C/S接口介绍
• 参考系统说明书及简明调试手册
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数控系统的接口（ 数控系统的接口（interface） ）
• • • • • 一、接口解决的问题 二、接口分类规范 三、接口的实现 四、通信接口 五、西门子802C/S接口介绍
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数控系统的接口
一、接口解决的问题
• 数控系统接口的作用：实现数控装置数据的输入、 输出并与其他装置设备进行信息交换和传递 。 • 数控系统接口的分类：（1）单台机床内部各种部 件之间的信息交换；（2）机床与机床或机床与计 算机之间信息的问题。
三、接口的实现
• 1.接口实现的方法 • （1）数控系统的输入接口电路 • （2）数控系统的输出接口电路
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数控系统的接口
四、通信接口
• RS-232接口介绍
• 又称 EIA RS-232-C，在各种现代化自动控制装置上应用 十分广泛，是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在 1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制 解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通 讯的标准。它的全名是“据终端设备（DTE）和数据通讯 设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”， 该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的 每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以 规定，一般只使用3～9根引线。
• DNC-直接式数控或分布式数控
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数控系统的接口
四、通信接口
• RS-232接口介绍
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四川工程职业技术学院数控系统的接口四 Nhomakorabea通信接口
• RS-232接口介绍
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数控系统的接口
一、接口解决的问题
• （1）数据输入输出设备。如光电纸带阅读机（PTR），纸带 穿孔机（PP），零件的编程机和可编程控制器（PLC）的编 程机等。 • （2）外部机床控制面板，包括键盘和终端显示器。特别是大 型数控机床，为了操作方便，往往在机床一侧设置一个外部 的机床控制面板。其结构可以是固定的，或者是悬挂式的。 它往往远离CNC装置。早期CNC装置采用专用的远距离输出 输入接口，近来采用标准的RS-232C／20mA电流环接口。 • （3）通用的手摇脉冲发生器。 • （4）进给驱动线路和主轴驱动线路。一般情况下，主轴驱动 和进给驱动线路与CNC装置装在同一机柜或相邻机柜内，通 过内部连线相连，它们之间不设置通用输出输入接口。
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数控系统的接口
三、接口的实现
• 1.接口实现的任务 • （1）进行电平转换和功率放大 • （2）防止干扰信号引起误动作
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数控系统的接口
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数控系统的接口
四、通信接口 • DNC — Distributed Numerical Control，分布
式数控，是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理 系统集成的纽带，是机械加工自动化的又一种形式。 • DNC系统的功能：①NC程序及数据的传递，以某 种通信协议(如Philip532等)实现通信功能；②机床 状态采集和上报；③根据工序计划，自动分配NC程 序及数据到相应机床；④刀具数据的分配与传递。
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数控系统的接口
二、接口分类规范
• “机床/数控接口”国际标准指出了数控装置，电 气控制设备与机床之间的接口规范，共分为4类：、 • A — 与驱动有关的联接电路 • B — 与测量系统及传感器的联接电路 • C — 电源及保护电路 • D — 开关信号和代码信息联接电路