第四章 CNC装置
数控技术：第四章 计算机数控装置
4.2 CNC装置的硬件结构
4.2.1 CNC装置的硬件构成特点
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4.1 概述
6.位置控制 位置控制的主要工作是在每个采样周期内，将插补计算出
的理论位置与实际反馈位置进行比较，用其差值控制进给电 动机。位置控制可由软件完成，也可由硬件完成。在位置控 制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距 误差补偿和反向间隙补偿等，以提高机床的机床精度。 7. I/O处理 CNC装置的I/O处理是CNC装置与机床之间的信息传递 和变换的通道。其作用一方面是将机床运动过程中的有关参 数输入到CNC装置中;另一方面是将CNC装置的输出命令(如 换刀、主轴变速换档、加冷却液等)变为执行机构的控制信号， 实现对机床的控制。
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4.1 概述
5.插补 零件加工程序中程序段的指令行程信息是有限的。如对于
加工直线的程序段仅给定起、终点坐标;对于加工圆弧的程序 段除了给定其起、终点坐标外，还给定其圆心坐标或圆弧半 径。要进行轨迹加工，CNC装置必须在一条已知起点和终点 的曲线上自动进行“数据点密化”的工作，这就是插补。插 补在每个规定的周期(插补周期)内进行一次，即在每个周期 内，按指令进给速度计算出一个微小的直线数据段，通常经 过若干个插补周期后，插补完一个程序段，也就完成了从程 序段起点到终点的“数据点密化”工作。
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4.1 概述
数控机床的CNC系统一般包括以下几个部分:数控程序、输 入/输出设备、CNC装置、可编程控制器(PLC)、主轴驱动 装置和进给驱动装置(包括检测装置)等。CNC系统框图如图 4-1所示。
4.1.2 CNC装置的组成
CNC装置由计算机硬件、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。
第四章 计算机数控装置
5. 进给功能 ：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。
进给倍率（进给修调率）——人工实时修调预先给定的进给
速度。
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6. 主轴功能：数控系统的主轴的控制功能。
主轴转速——主轴转速的控制功能，单位为r/min。
显示卡的主要作用：接收来自CPU的控制命令和显示用的 数据，经与CRT的扫描信号调制后，产生CRT显示器所需 要的视频信号，在CRT上产生所需要的画面。 在CNC装置中，CRT显示是一个非常重要的功能，它是人 机交流的重要媒介，它给用户提供了一个直观的操作环境， 可使用户能快速地熟悉适应其操作过程。
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6.位置控制模块
位置控制模块是进给伺服系统的重要组成部分，是实现轨迹控制 时，CNC装置与伺服驱动系统连接的接口模块。 常用的位置控制模块有： 开环位置控制模块：CNC装置与步进电机驱动电源的接口； 闭环（含半闭环）位置控制模块： CNC装置与直流、交流伺服 驱动装置的接口。
7.功能接口模块
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9.补偿功能
刀具半径和长度补偿功能： 实现按零件轮廓编制的程序控制
刀具中心轨迹的功能。 传动链误差：包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能。
非线性误差补偿功能：对诸如热变形、静态弹性变形、空间
误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等，采用AI、专家系 统等新技术进行建模，利用模型实施在线补偿。
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操作面板，图形 显示模块（CPU）
PLC功能模块 （CPU）
位置控制模块 （CPU）
主轴控制模块
CRT/MDI
第四章 计算机数控(CNC)装置范文
第四章计算机数控(CNC)装置4.1 概述4.1.2 CNC系统的组成EIA（美国电子工业协会）所属的数控标准化委员会的定义：“CNC 是用一个存储程序的计算机，按照存储在计算机内的读写存储器中的控制程序去执行数控装置的部分或全部功能，在计算机之外的唯一装置是接口”。
ISO（国际标准化组织）的定义：“数控系统是一种控制系统，它自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床移动和加工零件”。
数控系统分轮廓控制和点位控制系统。
数控系统的核心是完成数字信息运算、处理和控制的计算机，即数字控制装置。
数控装置有两种类型：一是完全由硬件逻辑电路构成的专用硬件数控装置，即NC装置，NC装置是数控技术发展早期普遍采用的数控装置；二是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置，即CNC装置，它是由硬件和软件共同完成或是在硬件的支持下由软件单独实现全部数控功能。
CNC装置具有良好的柔性，它在软件的作用下，可以实现各种NC 装置所不能完成的功能，如图形显示、系统诊断、各种复杂的轨迹控制、通信及网络功能等。
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）、速度（还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。
从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。
它们二者是相互支持，不可分割的。
CNC 的工作是在硬件的支持下，由软件来实现部分或大部分数控功能。
硬件是基础，软件是灵魂。
现在NC装置已基本上被CNC装置所取代。
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理CNC系统平台该平台有以下两方面的含义：提供CNC系统基本配置的必备功能；在平台上可以根据用户的要求进行功能设计和开发。
硬件结构：CPU，存储器，总线、外设等。
CNC的硬件系统组成框图软件结构：是一种用于零件加工的、实时控制的、特殊的（或称专用的）计算机操作系统。
cnc装置由硬件和软件组成是什么
cnc装置由硬件和软件组成是什么你们知道CN中的装置是又什么硬件和什么软件组成的吗?下面是店铺带来的关于cnc装置由硬件和软件组成是什么的内容，欢迎阅读!cnc装置由硬件和软件组成是什么?CNC一般由下列几个部分组成：●主机，它是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。
它是用于完成各种切削加工的机械部件。
●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
●驱动装置，它是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。
它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。
当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。
它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。
●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。
CNC系统是一个专用的实时多任务计算机系统，在它的控制软件中融合了当今计算机软件技术中的许多先进技术，其中最突出的是多任务并行处理和多重实时中断。
下面分别加以介绍。
软件结构(1)输入数据处理程序它接收输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。
有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。
通常，输入数据处理程序包括输入、译码和数据处理三项内容。
(2)插补计算程序CNC系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点、既定速度等进行中间输出点的插值密化运算。
上述密化计算不仅要严格遵循给定轨迹要求还要符合机械系统平稳运动加减速的要求。
根据运算结果，分别向各坐标轴发出形成进给运动的位置指令。
第4章计算机数控装置
机床I/O 主轴控制模板 速度控制单元1
…
I/O设备 多功能卡 电子盘
位置控制板n 功能模板1
速度控制单元n 功能驱动1
…
CNC装置
功能模板m
功能驱动m CNC系统
CNC装置是按模块化设计的方法构造的
模块化设计方法：
将控制系统按功能划分成若干种具有 独立功能的单元模块,并配上相应的驱动 软件。系统设计时按功能的要求选择不 同的功能模块，并将其插入控制单元母 板上，即可组成一个完整的控制系统的 方法。其中单元母板一般为总线结构的 无源母板，它提供模块间互联的信号通 路。
实现CNC系统模块化设计的条 件是总线(BUS)标准化。
采用模块化结构时，CNC系统 设计工作则可归结为功能模块 的合理选用。
1、计算机主板和系统总线(母板) 计算机主板是CNC装置的核心。 包括：
CPU及其外围芯片；
内存单元、cache及其外围芯片；
通讯接口(串口，并口，键盘接口)。
软、硬驱动器接口
CNC装置的功能通常包括：
基本功能——数控系统基本配
置的功能，即必备功能；
选择功能——用户可根据实际
要求选择的功能
CNC装置的主要功能有：
1、控制功能 指ＣＮＣ装置能够控制的以
及能够同时控制联动的轴数。
控制轴有移动轴和回转轴、 基本轴和附加轴。联动轴数越 多，CNC装置的功能越强，加 工的零件越复杂。
6、位置控制模块
位置控制模块是进给伺服 系统的重要组成部分，是实现轨 迹控制时，CNC装置与伺服驱动 系统连接的接口模块。
常用的位置控制模块有：
开环位置控制模块：CNC装 置与步进电机驱动电源的接 口；
闭环（含半闭环）位置控制 模块： CNC装置与直流、交 流伺服驱动装置的接口。
CNC装置及接口
输入
译码、预处理
插补
位置控制
图3-1 CNC装置的基本控制流程
电机
CNC装置的组成
大体来讲，CNC装置由硬件和软件两大部分组成。
具体地讲，CNC装置的组成为：
计算机
硬件（CPU、存储器、总线、I/O设备等） 软件（控制软件和管理软件）
CNC装置的组成
可编程控制器（PLC）
各种接口
第一节 CNC装置的硬件结构 一、单微处理器结构的CNC装置 二、多微处理器结构的CNC装置
键盘识别
线反转原理图
❖ 线反转法 行列线交换输入、输出，
两步获取按键键号。 例 N1.2按键 1）D3-D0列输入线，D7D4行输出线时
列输入代码：1011 2）D3-D0输出线，D7-D4
输入线时 输出代码：1101
去抖动和多键保护
键 按下
前 沿抖 动
后 沿抖 动
闭合 稳定
按键是机械触点，故而
多微处理器CNC装置多采用模块化结构，每个微处理器分管 各自的任务，形成特定的功能单元，即功能模块。由于采 用模块化结构，可以采取积木方式组成CNC装置，因此具 有良好的适应性和扩展性，且结构紧凑。与单微处理器 CNC装置相比，多微处理器CNC装置的运算速度有了很 大的提高，它更适合于多轴控制、高进给速度、高精度、 高效率的控制要求。
❖ 数控机床上运用的PLC有两种类型： ❖ 1.内装型 ❖ PLC的硬件和软件结构作为CNC装置的基本功能统一设
计和制造。 ❖ 2.独立型 ❖ PLC作为CNC装置的一个独立部件，具有独立的硬件和
软件结构。根据数控机床的独立要求，可以选用通用PLC 进行组装。
第四节 CNC装置的接口电路
1
机床I/O接口
机床数控技术及应用课后答案
机床数控技术及应用课后答案【篇一：课后习题答案(数控技术)】>第一章绪论1．数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、cnc装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
2．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。
（3）半闭环控制系统：其特点：a. 反馈信号取自于传动链的旋转部位；b. 检测电动机轴上的角位移；c. 精度及稳定性较高，价格适中。
应用最普及。
3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
4．数控机床有哪些特点？答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等第二章数控加工编程基础1．什么是“字地址程序段格式”，为什么现代数控系统常用这种格式？答：字地址程序段的格式：nxxgxxxxxyxxzxxsxxfxxtxxmxx；特点是顺序自由。
数控系统之CNC装置与CNC系统
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
CNC在工作过程中完成以下的任务
1.加工程序的输入 2.数据的译码和计算 3.刀具补偿计算 4.插补计算 5.位置控制处理
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
2.1.3 CNC装置的特点
1.灵活性 2.通用性 3.可靠性 4.易于实现许多复杂的功能 5.使用维修方便
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
3．插补计算过程
1）偏差判别 根据偏差值确定刀具位置是在直线的上方（或线上），还是在直线
的下方。
（2）坐标进给 根据判别的结果，决定控制哪个坐标（x或y）移动一步。
（3）偏差计算 计算出刀具移动后的新偏差，提供给下一步作判别依据。根据式（
2-3）及式（2-4）来计算新加工点的偏差，使运算大大简化。但是每一 新加工点的偏差是由前一点偏差 推算出来的，并且一直递推下去，这样 就要知道开始加工时那一点的偏差是多少。当开始加工时，我们是以人 工方式将刀具移到加工起点，这一点当然没有偏差，所以开始加工点的 F＝0。 （4）终点判别
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
2.3.2 CNC系统软件的功能特点
CNC系统软件的功能 1、输入 2、译码 3、预计算 4、插补计算 5、输出 6、管理与诊断软件
书山有路勤 数控插补原理
2.4.1 数控插补原理 1．插补的概念 在数控加工中，一般已知运动轨迹的起点
•
2．终点判断
在插补计算、进给的同时还要进行终点判别。常 用终点判别方法有两种，一种是设置一个长度计数器 ，从直线的起点走到终点，刀具沿X轴应走的步数为 Xe，沿Y轴走的步数为Ye，计数器中存入X和Y两坐标 进给步数总和∑＝∣Xe∣＋∣Ye∣，当X或Y坐标进给 时，计数长度减一，当计数长度减到零时，即∑＝0时 ，停止插补，到达终点。另一种是如果在两个轴上的 插补数不一样多，则将插补步数较大的周设为计数轴 ，步数值设为计数长度，当在技术轴上每进给一步计 数长度减一，当∑＝0时，停止插补，到达终点。
数控技术第4章计算机数控系统(1)
位臵控制模块
6、可编程控制器（PLC） 代替传统机床的继电器逻辑控制来实现各种开关 量的控制。 分为两类： 一类是“内装型”PLC，为实现机床的顺序控制 而专门设计制造的。 另一类是“独立型”PLC，它是在技术规范、功 能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。
三、多CPU结构 适合多轴控制、高进给速度、高精度的机床。 紧藕合：相同的操作系统 松藕合：多重操作系统
控制各类轴运动的功能，用能控制的轴数和能同时控制 的轴数来衡量。
准备功能：G指令功能，指定机床的运动方式。 插补功能：包括软件粗插补和硬件精插补。 进给功能：F指令功能。
切削进给速度(mm/min) 同步进给速度(mm/r) 快速进给速度 进给倍率
主轴功能: 指令主轴转速 S指令功能，指定主轴转速(r/min, mm/min)。 转速编码，恒切削速度切削，主轴定向准停 辅助功能： M指令功能，指定主轴的起停转向（M03、M04）、冷却 泵的通和断、刀库的起停等。 刀具功能：T指令，选择刀具。 字符和图形显示功能： 显示程序、参数、补偿量，坐标位臵、故障信息等。 自诊断功能： 故障的诊断，查明故障类型及部位。
4、进给速度处理 编程指令给出的刀具移动速度是在各坐标合成方 向上的速度，进给速度处 理要根据合成速度计算 出各坐标方向的分速度。 此外，还要对机床允许的最低速度和最高速度的 限制进行判别处理，以及用软件对进给速度进行 自动加减速处理。
5、插补计算 插补就是通过插补程序在一条已知曲线的起点和 终点之间进行“数据点的密化”工作。
三. CNC系统的工作过程
基本过程： CNC装臵的工作过程是在硬件的支持下，执行软 件的过程。 通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据 信息，经过译码和运算处理（包括刀补、进给速 度处理、插补），将每个坐标轴的移动分量送到 其相应的驱动电路，经过转换、放大，驱动伺服 电动机，带动坐标轴运动，同时进行实时位臵反 馈控制，使每个坐标轴都能精确移动到指令所要 求的位臵。
计算机数控装置课件
总结词
随着制造业对产品精度要求的不断提高，计算机数控装置的高精度化成为重要的 发展趋势。
详细描述
计算机数控装置的高精度化主要体现在加工精度的提高和误差补偿技术的进步。 通过采用更精确的算法和优化控制技术，计算机数控装置能够实现更高精度的加 工，提高产品的质量和性能。
高可靠性
总结词
计算机数控装置的高可靠性是保证加工过程稳定、可靠的关键。
一种数控编程的标准语言，用于描述工件的几何形状和加工 参数。
宏程序
一种基于C语言的编程语言，用于实现复杂的加工逻辑和算法 。
04
计算机数控装置的应 用领域
机械加工领域
数控机床
计算机数控装置广泛应用于数控 机床的控制，实现高精度、高效
率的加工。
加工中心
加工中心通过计算机数控装置实现 多轴联动，完成复杂零件的加工。
输入输出设备
键盘和显示器
用于输入命令和显示信息。
传感器和执行器
用于检测机床状态和执行控制动作。
数控装置的接口
总线接口
连接数控装置内部各个模块，实现数 据传输和控制信号传递。
I/O接口
连接机床的输入输出设备，实现信号 的传递和控制。
数控装置的存储器
只读存储器（ROM）
存储数控装置的固件程序。
随机存取存储器（RAM）
数控软件的功能模块
加工模块
实现加工过程的控制，包括刀具路径 的计算、加工参数的设置等。
数据处理模块
对输入的零件图纸进行数据转换和预 处理，生成可用于加工的数控程序。
人机交互模块
提供用户界面，方便用户进行操作和 监控。
故障诊断模块
对加工过程中出现的异常情况进行诊 断和处理。
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目录
1. 概述 2. CNC装置的硬件结构 3. CNC装置软件的组成
第一节 概 述
根据EIA定义，CNC系统是借助于计算机通过执行其存储器内的程序来完成 数控要求的部分或全部功能，并配有接口电路、伺服驱动装置的一种专用计算机 系统。
CNC装置由硬件和软件两大部分组成，硬件是软件活动的舞台，软件是整 个装置的灵魂，软件设计灵活，适应性强，但处理速度慢，硬件处理速度快，但 成本高，因此，在CNC装置中，数控功能的实现可依据其控制特性来合理确定软 硬件的比例，可使数控系统的性能和可靠性大大提高。
第一节 概 述
(6) I/O处理 I/O处理主要处理CNC系统和机床之间的来往信号 的输入和输出控制。 (7)显示 CNC系统的显示主要是为操作者提供方便，通常有：零件 程序显示、参数设置、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示、 刀具加工轨迹动态模拟显示以及在线编程时的图形显示等 。
(8) 诊断
包括：
第一节 概 述
一、CNC装置的工作过程
(1) 输入 包括两项任务：一是从程序存储介质将零件程序输入到程序存储 器；二是将零件程序存储器中的零件加工程序送入缓冲器中，以便进行 后续处理。
第一节 概 述
(2) 译码 在输入的工件加工程序中含有工件的轮廓信息（起点、 终点、直线、圆弧等）、加工速度（F代码）及其它辅助功能 （M、S、T）信息等，译码程序以一个程序段为单位，按一定规 则将这些信息翻译成计算机内部能识别的数据形式，并以约定的 格式存放在指定的内存区间。
多CPU的CNC装置采用两种结构进行模块之间互联与通信。
共享总线结构 典型结构 共享存储器结构
第二节
CNC装置的硬件结构
第二节
CNC装置的硬件结构
多CPU结构的 CNC功能模块一般在设计时，可以根据具体情况合理划分，但 一般都包括下图所示六个基本模块。 CNC管理模块 CNC插补模块 位置控制模块 基本功能模块 存储器模块 PLC模块 输入/输出模块
第一节 概 述
1、基本功能
(1) 轴控制功能 (2) 准备功能 (3) 插补功能 (4) 进给功能 •切削进给 •快速进给 指控制器可控制的和可同时控制的轴数。 用来指令机床运动方式的功能，如基本移动、平面选择等。 用来控制刀具实现刀具运动轨迹。 根据工艺要求，按照F指令控制机床各轴的进给速度，包括： •进给倍率 •同步进给
第二节
CNC装置的硬件结构
3. 从开放程度来划分
（1）专用CNC装置 专用CNC系统价格昂贵，交货时间长，系统结构灵活性很差。机 床厂家和最终用户自己特有的技术不能或只有很少一部分被纳入数控 体系；由于没有统一标准接口，无论是产品升级、服务、更换部件以 及增加新特性，都不得不依赖控制器生产商。
（2）开放式CNC控制器 控制器的功能能够重新配置、修改、扩充和改装甚至重新生成，这 样就对控制器产生了“开放”的要求。控制器制造商希望开放式控制 器具有更高的性能价格比和提高产品竞争力。制造信息的集成化、生 产系统的分散化也促进了控制器的开放。日新月异的互联网技术为控 制器的开放奠定了物质基础。
第三节 CNC装置软件的组成
（3）资源分时共享（对单一资源的系统）
1、在单CPU结构的CNC系统中，可采用“资源分时共享”并行处理技术； 2、资源分时共享——在规定的时间长度内，根据各任务实时性的要求， 规定它们占用CPU的时间，使它们分时共享系统的资源。 3、资源分时共享的技术关键： 其一：各任务的优先级分配问题 其二：各任务占用CPU的时间长度，即时间片的分配问题。
第三节 CNC装置软件的组成
流水处理技术的涵义 流水处理技术是利用重复的资源（CPU），将一个大的任务分成若干个 子任务，这些小任务是彼此关系的，然后按一定的顺序安排每个资源执 行一个任务，就像在一条生产线上分不同工序加工零件的流水作业一样。
资源重叠流水处理的特征 1、在任何时刻（流水处理除开始和结束外）均有两个或两个以上的任务 在并发执行。 2、并发处理和流水处理的关键是时间重叠，是以资源重复的代价换得时 间上的重叠，或者说以空间复杂性的代价换得时间上的快速性。
第三节 CNC装置软件的组成
（2）并行处理的概念
定义：系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个或两个以上任务处理的 方法。 采用并行处理技术的目的： 1、合理使用和调配CNC系统的资源 2、提高CNC系统的处理速度 并行处理的实现方式： 1、资源分时共享 2、并发处理（流水线处理技术）
第三节 CNC装置软件的组成
应用软件
AO 图形系统 配置系统 AO AO AO AO
系统 软件 硬件
应用程序界面(API) 通信系统 操作系统
AO: Architecture Object 功能元对象
OSACA系统模型
数控系统
人机界面 系统平台
CNC 系统平台
编程接口 界面 CNC
通信接口 局域网 I/O
Fanuc 微机 几乎完全 210i/210is WinCE/NT 封闭 Siemens 微机 几乎完全 840D/840Di Win95/NT 封闭
(5) 主轴功能 按照S指令要求，控制主轴转动 (6) 刀具功能和第二辅助功能 按照T指令进行换刀。第二辅助功能用来指定 工作台的分度等。
(7) 辅助功能 按照M指令要求，输出开关量。
(8) 字符、图形显示功能 (9) 自诊断功能
第一节 概 述
2、选择功能
(1) 补偿功能 包括刀具半径补偿、长度补偿、丝杠螺母间隙补偿等。 (2) 固定循环功能 由用户选择切削用量和重复次数。 (3)图形显示功能 显示人机对话编程菜单、零件图形、动态模拟刀具轨迹等。 (4) 通信功能 与上级计算机通信。 (5)人机对话编程功能 智能编程。
第二节
CNC装置的硬件结构
CNC控制器是在硬件的支持下，执行软件来进行工作的，所以其控制功 能在很大程度上取决于硬件结构。
第二节
CNC装置的硬件结构
一、 CNC装置分类 1. 从使用的CPU个数来划分
（1）单CPU结构的CNC控制器
特点: 1、CNC的所有功能都是通过一个微处理器来进行，采用集中控制，分 时处理方式完成任务；这个微处理器通过总线与存储器、输入/输出控 制等各种接口相连，构成CNC的硬件；结构简单，易于实现；正是由 于只有一个微处理器集中控制，其功能将受微处理器字长、数据宽度、 寻址能力和运算速度等因素限制。 2、主从结构，系统中只有一个CPU（称为主CPU）对系统的资源有控 制和使用权，其它带CPU的功能部件，只能接受主CPU的控制命令或 数据，或向主CPU发出请求信息以获得所需的数据。即它是处于以从 属地位的，故称之为主从结构。
完全 完全 完全开放 完全开放 开放 开放 以太网 现场总线
第三节 CNC装置软件的组成
一、 CNC装置软、硬件组合类型
关系：从理论上讲，硬件能完成的功能也可以用软件来完成。从实现功能 的角度看，软件与硬件在逻辑上是等价的。
特点：硬件处理速度快，但灵活性差，实现复杂控制的功能困难；软件设 计灵活，适应性强，但处理速度相对较慢。
第二节
CNC装置的硬件结构
第二节
CNC装置的硬件结构
（2）多CPU结构的CNC控制器
特点是每个CPU完成系统规定的一部分功能，独立执行程序，因此 比单CPU结构提高了计算处理速度；多采用模块化设计，将软、硬件模块 形成特定功能模块，可以以积木方式构成CNC，从而缩短设计、制造周期， 并具有良好的适应性和扩展性，且结构紧凑；CPU之间采用紧耦合，有集 中的操作系统，通过总线仲裁器（由硬件和软件组成）来解决总线争用问 题，通过公共存储器来进行信息交换。由于每个CPU分管各自的任务，形 成若干模块，如干某个模块出现故障，其它模块照常工作，提供可靠性。
第二节
CNC装置的硬件结构
2. 按CNC装置中各印刷电路板的插接方式分
（1）大板式结构
CNC装置由主电路板、图形控制板、PLC板、位置控制板、电源 单元组成。其它功能板为插在主电路大印刷板插槽内。
第二节
CNC装置的硬件结构
（2）功能模块式结构 将CPU、存储器、输入输出控制、位置检测、显示 部件等分别做成插件板（硬件模块），相应的软件也 是模块结构，固化在硬件模块中，软硬件模块形成一 个功能模块。将各功能模块插入控制单元母板构成CN C装置。
启动诊断 在线诊断 离线诊断
第一节 概 述
二、CNC装置的功能
CNC装置的主要功能是读入数控加工程序，将其转换 成控制机床运动和辅助功能要求的格式，分别送给进给电 机控制单元、主轴电机控制单元和PLC，将解算结果送给机 床强电控制系统。具有闭环控制功能的数控系统还会读入 机床位置检测装置发出的实际位置信号，与指令位置比较 后，用其差值控制机床的移动，可以获得较高的位置控制 精度。 CNC装置的功能通常包括基本功能和选择功能，基本 功能是数控系统必须具备的数控功能，选择功能是数控系 统开发商根据用户实际要求提供的可选择的数控功能。
CNC的软硬件界面主要有三种形式，一般根据CNC的功能强弱，成本高低 来选择相应形式。
第三节 CNC装置软件的组成
二、 CNC系统控制软件的结构特点
CNC系统软件除了执行必须的控制任务外，还必须具有管理功能，因 此其软件完成的任务可以按照下图所示划分。 数控装置
管 理
控 制
输
I/O 处 理
显
诊
通
译
第三节 CNC装置软件的组成
资源分时共享技术的特征 1、在任何一个时刻只有一个任务占用CPU； 2、在一个时间片（如8ms或16ms）内，CPU并行地执行了两个或两个以 上的任务。 因此，资源分时共享的并行处理只是具有宏观上的意义，即从微观上来看， 各个任务还是逐一执行的。
第三节 CNC装置软件的组成
入
示
断
讯