现代数控系统的软硬件及技术概述(ppt 65页)
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现代数控技术与柔性加工系统ppt课件
3-换刀机械手 4-上下工件机器人 5-工件存储站
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45
3、加工系统的辅助装置 机床夹具
组合夹具 柔性夹具 托盘（Pallet）承载工件和夹具完成加工 任务，是各加工单元间的硬件接口。 自动上下料装置 托盘交换器
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46
组合夹具---利用标准化夹具零部件快速拼装 所需夹具；
3
一、数控系统的发展及历史
在1952年，计算机技术 应用到了机床上，在 美国诞生了第一台数 控机床。从此，传统 机床产生了质的变化。 近半个世纪以来，数 控系统经历了两个阶 段和六代的发展。
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4
二个阶段
1952~1955，电子管
硬
件 数
1955~1959，晶体管
控
1959~1965，小规模集成
电路
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5
1970s (1970~1974)，小型计算机
计 算 机 1974-微处理器 (MCNC) 数 1979超大规模集成电路 (VLIC) 控
1994~ PC-NC.
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6
二、数控技术的发展趋势
1、高速、高精度 2、智能化 3、开放式数控系统 4、网络化数控技术 5、提高数控系统的可靠性 6、实现数控装备的复合化 7、CAD/CAM/CNC一体化，实现数字化制造
有刀库并能按预定程序自动更换刀具，对工件进 行多工序加工的高效数控机床。
棱柱体类：常用镗铣加工中心
回转体类：常用车削加工中心
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42
卧式加工中心
1-主轴头 2-刀库 3-刀库 4-立柱底座
5-回转工作台、6-工作台底座
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43
卧式加工中心
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45
3、加工系统的辅助装置 机床夹具
组合夹具 柔性夹具 托盘（Pallet）承载工件和夹具完成加工 任务，是各加工单元间的硬件接口。 自动上下料装置 托盘交换器
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46
组合夹具---利用标准化夹具零部件快速拼装 所需夹具；
3
一、数控系统的发展及历史
在1952年，计算机技术 应用到了机床上，在 美国诞生了第一台数 控机床。从此，传统 机床产生了质的变化。 近半个世纪以来，数 控系统经历了两个阶 段和六代的发展。
精选编辑ppt
4
二个阶段
1952~1955，电子管
硬
件 数
1955~1959，晶体管
控
1959~1965，小规模集成
电路
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5
1970s (1970~1974)，小型计算机
计 算 机 1974-微处理器 (MCNC) 数 1979超大规模集成电路 (VLIC) 控
1994~ PC-NC.
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6
二、数控技术的发展趋势
1、高速、高精度 2、智能化 3、开放式数控系统 4、网络化数控技术 5、提高数控系统的可靠性 6、实现数控装备的复合化 7、CAD/CAM/CNC一体化，实现数字化制造
有刀库并能按预定程序自动更换刀具，对工件进 行多工序加工的高效数控机床。
棱柱体类：常用镗铣加工中心
回转体类：常用车削加工中心
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42
卧式加工中心
1-主轴头 2-刀库 3-刀库 4-立柱底座
5-回转工作台、6-工作台底座
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卧式加工中心
现代计算机数控装置软、硬件结构概述
•2020/4/28
•现代数控技术
一. CNC装置的组成
⒈ CNC装置硬件的层次结构 CNC装置的硬件具有一般计算机的基本结构，还有数控 机床所特有的功能模块与接口单元。
•图4-1 CNC系统硬件的层次结构
•2020/4/28
•现代数控技术
一. CNC装置的组成
2、CNC装置软件的功能结构
从本质特征来看，CNC装置软件是具有实时性和多任务
—— 进给速度的控制功能。 进给速度—— 控制刀具相对工件的运动速度，单位为mm/min。 同步进给速度—— 实现切削速度和进给速度的同步，单位为 mm/r。只有主轴装有位置编码器的机床才能指令同步进给速度 进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定的进给速度 。使用倍率开关不用修改零件加工程序就改变进给速度。
•2020/4/28
•现代数控技术
二. CNC装置的优点
5、易于实现机电一体化
数控系统控制柜的体积小（采用计算机，硬件数量减 少；电子元件的集成度越来越高，硬件不断减小）， 使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地 面积，方便操作。
•2020/4/28
•现代数控技术
三. CNC装置的功能
CNC装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法 和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能。不管用 于什么场合的CNC装置，基本功能使必备的数控功能；选择 功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。
许多功能由软件实现，使硬件的数量减少。
丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现)，从 而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复 时间降低。
•2020/4/28
•现代数控技术
二. CNC装置的优点
现代数控技术 PPT课件
在不变化原系统基本结构的基础上增加一块ＰＣ板;提供键盘使用户 能把ＰＣ和ＣＮＣ联系在一起,大大提高了人机界面的功能。
典型的如ＦＡＮＵＣ的150/160/180/210系统。SINUMERIK840D， NUM1060。有些厂家也把这种装置称为融合系统 (Fusionsystem)。
专题五 现代数控技术
• 产品的种类可从二轴联动到三十二轴联动。甚至连接MACRO现场总线的 高速环网，直接进行生产线的联动控制。
• 与同类产品相比，PMAC的特性给系统集成者和最终用户提供了更大的柔 性。它允许同一控制软件在三种不同总线（PC-XT和AT，VME，STD） 上运行，由此提供了多平台的支持特性。
• 每轴可以分别配置成不同的伺服类型和多种反馈类型。
• CNC系统的配置：PMAC以计算机标准插卡的形式与计算机系统共 同构成CNC系统，它可以用PC-XT&AT，VME，STD32或者PCI总 线形式与计算机相连。
• PMAC具有直线和圆弧插补、S－曲线加减速、三次样条插补等功能， 可以完成用户定义的G、M、T代码，因此，用户的软件开发工作主 要是界面功能的实现和诊断系统的处理。
专题五 现代数控技术
3 2020/3/31
二、PC数控技术
1、基于计算机总线的运动控制器
机床制造商可以在开放的PC平台上增加一定的硬件和软件构成自己 的系统。
当前市场上的开放系统基本上有两种结构。 (1) ＣＮＣ+ＰＣ主板:
把一块ＰＣ主板插入传统的ＣＮＣ机器中,ＰＣ板主要运行非实时控 制,ＣＮＣ主要运行以坐标轴运动为主的实时控制;
4 2020/3/31
二、PC数控技术
（2）ＰＣ+运动控制板:
把运动控制板插入ＰＣ机的标准插槽中作实时控制用,而ＰＣ机主 要作非实时控制。
典型的如ＦＡＮＵＣ的150/160/180/210系统。SINUMERIK840D， NUM1060。有些厂家也把这种装置称为融合系统 (Fusionsystem)。
专题五 现代数控技术
• 产品的种类可从二轴联动到三十二轴联动。甚至连接MACRO现场总线的 高速环网，直接进行生产线的联动控制。
• 与同类产品相比，PMAC的特性给系统集成者和最终用户提供了更大的柔 性。它允许同一控制软件在三种不同总线（PC-XT和AT，VME，STD） 上运行，由此提供了多平台的支持特性。
• 每轴可以分别配置成不同的伺服类型和多种反馈类型。
• CNC系统的配置：PMAC以计算机标准插卡的形式与计算机系统共 同构成CNC系统，它可以用PC-XT&AT，VME，STD32或者PCI总 线形式与计算机相连。
• PMAC具有直线和圆弧插补、S－曲线加减速、三次样条插补等功能， 可以完成用户定义的G、M、T代码，因此，用户的软件开发工作主 要是界面功能的实现和诊断系统的处理。
专题五 现代数控技术
3 2020/3/31
二、PC数控技术
1、基于计算机总线的运动控制器
机床制造商可以在开放的PC平台上增加一定的硬件和软件构成自己 的系统。
当前市场上的开放系统基本上有两种结构。 (1) ＣＮＣ+ＰＣ主板:
把一块ＰＣ主板插入传统的ＣＮＣ机器中,ＰＣ板主要运行非实时控 制,ＣＮＣ主要运行以坐标轴运动为主的实时控制;
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二、PC数控技术
（2）ＰＣ+运动控制板:
把运动控制板插入ＰＣ机的标准插槽中作实时控制用,而ＰＣ机主 要作非实时控制。
数控系统基本组成PPT课件
.
3．多微处理机CNC装置的典型结构
（1）ห้องสมุดไป่ตู้享总线结构 （2）共享存储器结构
.
数控软件的特点及关键技术
1.多任务与并行处理技术
（1）． 数控装置的多任务性
图4-11 数控装置的任务及分类框图
.
这些任务中有些可以顺序执行，有些必须同时执行，如： （1） 显示和控制任务必须同时执行，以便操作人员及时了解
.
1．多微处理器系统特点
（1）计算处理速度高 （2）可靠性高 （3）有良好的适应性和扩展性 （4）硬件易于组织规模生产
.
2. 多微处理器系统的基本功能模块
（1) CNC管理模块 （2）存储器模块 （3）CNC插补模块 （4）位置控制模块 （5）操作和控制数据输入输出和显示模块 （6） PLC模块
机床运行状态； （2） 在加工过程中，为使加工过程连续，译码、刀补、插补
和位置控制模快也必须同时进行。
.
（2）． 多任务并行处理的实现 1） 资源分时共享
初始化
显示
其它
背 景 程 译码 序
I/ O
刀补
位置控制
优
先
级
插补运算
顺
序
背景程序
图4-12 分时共享多任务处理方案
.
2.2 数控系统的分类、性能指标及功能
.
⑸主轴控制接口
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。当数控机床配有主轴驱动装置 时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行 无级变速，否则需用MST接口实现有级变速。为 提高低速输出转矩，现代数控机床多采用分段无 级变速。主轴的位置反馈主要用于螺纹切削功能、 主轴准停功能以及主轴转速监控等。
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3．多微处理机CNC装置的典型结构
（1）ห้องสมุดไป่ตู้享总线结构 （2）共享存储器结构
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数控软件的特点及关键技术
1.多任务与并行处理技术
（1）． 数控装置的多任务性
图4-11 数控装置的任务及分类框图
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这些任务中有些可以顺序执行，有些必须同时执行，如： （1） 显示和控制任务必须同时执行，以便操作人员及时了解
.
1．多微处理器系统特点
（1）计算处理速度高 （2）可靠性高 （3）有良好的适应性和扩展性 （4）硬件易于组织规模生产
.
2. 多微处理器系统的基本功能模块
（1) CNC管理模块 （2）存储器模块 （3）CNC插补模块 （4）位置控制模块 （5）操作和控制数据输入输出和显示模块 （6） PLC模块
机床运行状态； （2） 在加工过程中，为使加工过程连续，译码、刀补、插补
和位置控制模快也必须同时进行。
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（2）． 多任务并行处理的实现 1） 资源分时共享
初始化
显示
其它
背 景 程 译码 序
I/ O
刀补
位置控制
优
先
级
插补运算
顺
序
背景程序
图4-12 分时共享多任务处理方案
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2.2 数控系统的分类、性能指标及功能
.
⑸主轴控制接口
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。当数控机床配有主轴驱动装置 时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行 无级变速，否则需用MST接口实现有级变速。为 提高低速输出转矩，现代数控机床多采用分段无 级变速。主轴的位置反馈主要用于螺纹切削功能、 主轴准停功能以及主轴转速监控等。
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《现代数控系统》课件
数控编程流程包括零件铣削加工 流程、简单数控编程流程、完整 数控编程流程。
实例演示
通过数控绘图和加工实例，演示 数控系统编程方法及其实际应用。
数控系统的优点及应用前景
1 高精度性
数控系统加工精度高，能够满足高精度加工 的需求。
2 高效性
数控加工可以实现大规模、高效率生产，提 高生产效益和效率。
3 高灵活性
现代数控系统PPT课件
在这份PPT课件中，你将了解数控系统的定义、发展历程、应用领域、优点及 其未来发展。
数控系统概述
定义
数控系统是一种自动化机械加工、雕刻、绘图等现代数字化控制系统。
发展历程
20世纪50年代，数控系统作为一种先进的生产方式被引进我国，经过70年代的发展，迎来了 大规模推广和应用。
应用领域
数控系统已广泛应用于航空、航天、军工、汽车等行业的制造、维修、检测等领域。
数控系统组成部分
硬件组成
包括主轴、机床、计算机、控制 器等硬件部分，形成一个完整的 数控加工系统。
软件组成
数控系统的软件包括编程软件、 雕刻软件、加工控制软件等，为 数控加工提供基础支持。
传感器组成
传感器是数控系统中重要组成部 分，用于测量加工过程中的各种 参数。
数控系统编程过程相对简单，可以适应多种 加工工艺要求。
4 未来发展趋势
随着制造业数字化和智能化的趋势，数控加 工技术将越来越广泛地应用于制造业。
结语
小结本次课程内容
本次课程涵盖了数控系统的定 义、组成、编程、优点和未来 发展趋势等方面。
答疑解惑
如有任何疑问和困难，欢迎咨 询和交流。
参考资料
本次课程参考了《数控机床编 程及操作》等多本书籍和论文。
实例演示
通过数控绘图和加工实例，演示 数控系统编程方法及其实际应用。
数控系统的优点及应用前景
1 高精度性
数控系统加工精度高，能够满足高精度加工 的需求。
2 高效性
数控加工可以实现大规模、高效率生产，提 高生产效益和效率。
3 高灵活性
现代数控系统PPT课件
在这份PPT课件中，你将了解数控系统的定义、发展历程、应用领域、优点及 其未来发展。
数控系统概述
定义
数控系统是一种自动化机械加工、雕刻、绘图等现代数字化控制系统。
发展历程
20世纪50年代，数控系统作为一种先进的生产方式被引进我国，经过70年代的发展，迎来了 大规模推广和应用。
应用领域
数控系统已广泛应用于航空、航天、军工、汽车等行业的制造、维修、检测等领域。
数控系统组成部分
硬件组成
包括主轴、机床、计算机、控制 器等硬件部分，形成一个完整的 数控加工系统。
软件组成
数控系统的软件包括编程软件、 雕刻软件、加工控制软件等，为 数控加工提供基础支持。
传感器组成
传感器是数控系统中重要组成部 分，用于测量加工过程中的各种 参数。
数控系统编程过程相对简单，可以适应多种 加工工艺要求。
4 未来发展趋势
随着制造业数字化和智能化的趋势，数控加 工技术将越来越广泛地应用于制造业。
结语
小结本次课程内容
本次课程涵盖了数控系统的定 义、组成、编程、优点和未来 发展趋势等方面。
答疑解惑
如有任何疑问和困难，欢迎咨 询和交流。
参考资料
本次课程参考了《数控机床编 程及操作》等多本书籍和论文。
数控ppt课件完整版
工精度和效率。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和 高精度要求，数控技术可以满 足其加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件 加工，数控技术可以提高生产 效率和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域 也可以应用数控技术，提高生
产效率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
为确保加工精度和稳定 性，数控机床采用高刚
度材料和结构。
高精度
通过先进的制造工艺和 装配技术，实现高精度
加工。
高速度
采用高性能伺服驱动系 统和高速主轴，提高加
工效率。
高自动化
配备自动换刀装置、自 动排屑装置等，实现自
动化加工。
数控机床的分类方法
按工艺用途分类
如数控车床、数控铣床、数控磨床等。
F指令
02
用于设定进给速度。
T指令
03
用于选择刀具和设定刀具补偿值。
数控编程的常用指令与格式
地址符+数字
如G01 X100 F100，表示以F100的 进给速度，沿X轴方向直线插补到 X=100的位置。
程序段格式
一个完整的程序段由若干个字组成， 每个字由地址符和数字组成，程序段 结束以分号或回车符表示。
数控ppt课件完整版
contents
目录
• 数控技术概述 • 数控机床结构与分类 • 数控编程基础 • 数控加工工艺与刀具选择 • 数控机床操作与维护 • 数控技术发展趋势与展望
01
数控技术概述
数控技术的定义与发展
数控技术的定义
数控技术的现状与趋势
采用数字化信息对机床运动及其加工 过程进行控制的技术。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和 高精度要求，数控技术可以满 足其加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件 加工，数控技术可以提高生产 效率和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域 也可以应用数控技术，提高生
产效率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
为确保加工精度和稳定 性，数控机床采用高刚
度材料和结构。
高精度
通过先进的制造工艺和 装配技术，实现高精度
加工。
高速度
采用高性能伺服驱动系 统和高速主轴，提高加
工效率。
高自动化
配备自动换刀装置、自 动排屑装置等，实现自
动化加工。
数控机床的分类方法
按工艺用途分类
如数控车床、数控铣床、数控磨床等。
F指令
02
用于设定进给速度。
T指令
03
用于选择刀具和设定刀具补偿值。
数控编程的常用指令与格式
地址符+数字
如G01 X100 F100，表示以F100的 进给速度，沿X轴方向直线插补到 X=100的位置。
程序段格式
一个完整的程序段由若干个字组成， 每个字由地址符和数字组成，程序段 结束以分号或回车符表示。
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contents
目录
• 数控技术概述 • 数控机床结构与分类 • 数控编程基础 • 数控加工工艺与刀具选择 • 数控机床操作与维护 • 数控技术发展趋势与展望
01
数控技术概述
数控技术的定义与发展
数控技术的定义
数控技术的现状与趋势
采用数字化信息对机床运动及其加工 过程进行控制的技术。
数控系统结构介绍课件
传动装置
传动装置将伺服电机的旋转运动 转化为机床所需的直线运动或旋
转运动，以实现加工过程。
检测装置
位置检测装置 速度检测装置 电流检测装置
CHAPTER
数控系统软件结构
数控编程语言
G代码 M代码 HMI语言
插补计算原理
01
02
直线插补
圆弧插补
03 样条插补
控制算法与策略
位置控制算法
1
速度控制算法
数控系统结构介绍课 件
contents
目录
• 数控系统概述 • 数控系统硬件结构 • 数控系统软件结构 • 数控系统通信与网络 • 数控系统应用实例 • 数控系统发展趋势与前景
CHAPTER
数控系统概述
数控系统定义
数控系统发展历程
第一阶段
第二阶段 第三阶段
数控系统应用领域
航空航天
汽车制造
能源装备
PROFINET工业以太网
这是一种实时以太网技术，集成了IT和自动化领域的通信技术，具有实时性、开 放性、互操作性等特点，为数控系统的通信提供了高效可靠的解决方案。
CHAPTER
数控系统应用实例
数控机床数控系 统
功能
组成
应用
工业机器人数控系统
功能
01
组成
02
应用
03
3D打印设备数控系统
功能
3D打印设备数控系统是用于控制3D打印机进行打印操作的系统， 具有高精度、高速度、高自由度等特点。
2
自适应控制策略
3
CHAPTER
数控系统通信与网络
数控系统通信协议
RS-232通信协议 RS-485通信协议 CAN总线协议
数控系统的组成及工作原理ppt课件
２．刀具补偿的步骤：
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
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主存储器
模块（CPU）
模块
对话式自动 编程模块（CPU）
控制面板 显示模块
系统总线
CNC插补 模块（CPU）
PLC功能 模块（CPU）
位置控制 模块（CPU）
共享总线结构
主轴控制 模块
从机床来的 控制信号
I/O （ CPU1）
输出至机床 的控制信号
共享存储器
CRT （ CPU2）
插补 （ CPU3）
CNC卡
CNC系统软件
3.2 数控系统软件结构
3.2.1 CNC系统软硬件界面
零件
输入
程序
插补 准备
插补
位置 控制
速度 控制
1 硬件 2 硬件 3 硬件
软件
硬件
软件
硬件
软件
位置 检测
硬件
执行 机床 电机
3.2.2 CNC控制软件的特点 1、多任务 CNC的多任务表现在他的软件必须完成管理和控制两大任务。
输入
键盘
资源重叠流水并行处理
也称时间重叠流水处理，根据流水处理技术，使多个处理过程 在时间上互相错开，轮流使用同一套设备的几个部分。
例如一个零件程序段的数据转换过程可由下列子过程组成：
零件程序输入子过程 插补准备子过程 插补子过程 位置控制子过程
处理时间为 Dt1 处理时间为 Dt2 处理时间为 Dt3 处理时间为 Dt4
内部定时中断：插补周期定时中断；位置采样周期
定时中断（优先）。
硬件故障中断：各硬件故障检测装置发出的中断。
程序性中断：程序中出现的各种异常情况报警中断。
3.2.3 CNC系统软件总体结构 1、前后台型软件结构
前台程序 实时中断程序，承担了几乎全部实时功能，这些功能 与机床动作直接有关，如位置控制、插补计算、辅助功 能处理、机床监控等。
空间
顺
序
1234
处
理
1234
输出
Dt1
Dt4
空间
输出 时间
流
1234
输出
水
1234
输出
处
理
1234
输出
1234
输出
时间
Dt1
Dt4
3、实时中断处理 CNC系统的中断管理主要靠硬件完成，而系统的中断结构决
定了系统软件的结构。
CNC系统的中断类型有：：
外部中断：光电阅读机读孔中断；外部监控中断
（优先）；键盘及操作面板输入中断。
CNC系统任务管理控制输 入I/O处
显 示
诊 断
理
译 码
刀 补
速 度 处
插 补
位 置 控
理
制
CNC的任务分解
2、并行处理
所谓并行处理，是指计算机在同一时刻或同一时间间隔内 完成两种或两种以上相同或不同的工作。
并行处理方法有资源重复、时间重叠和资源分时共享等处理 方法。
资源重复
用多套相同或不同的设备同时完成多种相同或不同的任务。如 在CNC硬件设计中采用多CPU的系统体系结构来提高处理速 度。
3.1.2 数控系统的硬件结构 1、专用计算机组成的数控体系结构
大板式结构 结构特点：主板、子板 结构紧凑、体积小、可靠性高、价格低 硬件功能不易改变
模块化结构 结构特点：功能模块（包含硬件与软件） 各功能模块之间具有明确定义的接口 用户可根据需要选择各功能模块 常见的功能模块有：CNC控制板、位置控制 板、PLC板、图形板、通讯板
单微处理器结构 结构特点：单CPU通过总线与存储器和各种接口连接 采用集中控制、分时处理的多任务处理方式 结构简单、容易实现 其功能受单CPU的字长、数据宽度、寻址功能和运算
速度的限制
EPROM RAM PLC
总线
MDI/CRT 接口
I/O接口
CRT 操作面板
机床
通信接口
位置控制
速度控制单元
M
多微处理器结构 结构特点：模块化结构，以多个CPU配以相应的接口 数控总任务被告划分成多个子任务 各子系统分别承担不同的子任务 各子系统之间协调动作 多微处理器结构的三种结构形式： 主从式系统 总线式系统 分布式系统
资源分时共享并行处理
使多个用户按时间顺序使用同一套设备。例如在单CPU的 CNC中，主要采用CPU分时共享原则来解决多任务的同时运 行。此时需解决各任务何时占用CPU及占用多少时间。这个 问题在CNC中通常采用循环轮流和中断优先相结合的方法来 解决。
初始化
显示
诊断
I/O处理
插补
中
断
优
先
位控
级
插补 准备
轴控制 （ CPU4）
共享存储器结构
2、开放式数控体系结构
结构特点： 分布式控制，系统、子系统和模块分级式控制结构 可根据需要实现重构、编辑，以实现多种功能用途 具有良好的通信和接口协议，以实现各独立功能模块之间 的信息交换
3、通用PC组成的数控体系结构 PC连接型CNC，是将现有CNC与PC用串行线直接相连而构成
系统总线
全局存储器
全局I/O
分布式多微处理系统结构
存储器 CPU1 I/O接口
存储器 CPU2 I/O接口
系统总线
系统总线
通信接口
通信接口
通信链路 （串行总线、局部总线等）
多微处理器CNC与单微处理器CNC的区别：通信方式 多微处理器CNC的通信方式： 共享总线结构 共享存储器结构
CNC管理
后台程序 也称为背景程序，主要用来完成准备工作和管理工作， 包括输入、译码、插补准备及管理等。这是一个循环运 行程序，在运行过程中不断入实时中断服务程序。
主从式多微处理系统结构
主存储器
主CPU
I/O接口
主I/O
并行总线
I/O接口
从存储器 从CPU
从I/O
从存储器 从CPU
从I/O
总线式多微处理系统结构
局部存储器 局部I/O
局部存储器 局部I/O
局部存储器 局部I/O
局部总线 CPU1
局部总线 CPU2
局部总线 CPU3
总线仲裁
总线仲裁
总线仲裁
数控原理与数控系统
黄卫
东南大学 机械工程学院
第3章 数控系统的软硬件及相关技术
3.1 数控系统硬件结构概述 3.2 数控系统软件结构 3.3 数控系统常用接口 3.4 数控系统的通信技术
3.1 数控系统硬件结构概述
3.1.1 数控系统的硬件构成
计算机部分 电源部分 面板接口和显示接口 开关量I / O 接口 内装型 PLC 部分 伺服输出接口和位置反馈接口 主轴控制接口 外设接口
串行线 基本CNC系统
PC内藏型CNC，在CNC内部加装PC，PC与CNC之间用专用总 线连接。
接口
软盘驱动器
32位CPU
ISA总线
硬盘驱动器
PCMCIA卡
VGA
PMC
总线转换器
FANUC总线
MMC-IV
CNC
其它可选件
PC机键盘
显示器键盘
CNC内藏型，在通用PC机的扩展槽中加入专用CNC卡，专用 CNC卡包括加工轨迹生成等几乎所有的CNC处理功能。