第四章計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)

1、數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制目錄4.1CNC系統(tǒng)概述一、CNC系統(tǒng)的組成二、CNC裝置的結(jié)構(gòu)三、CNC裝置的工作原理四、CNC裝置的特點五、CNC裝置的功能4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)一、單微處理機結(jié)構(gòu)二、多微處理機結(jié)構(gòu)三、開放式體系結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)一、CNC裝置軟硬件的界限面二、CNC裝置控制軟件的特點三、CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件

2、結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制目錄4.4 CNC系統(tǒng)的插補原理4.5CNC裝置的刀具補償和加減速度控制一、刀具長度補償 二、刀具半徑補償 三、C功能刀具半徑補償 四、CNC系統(tǒng)的進給速度控制數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制國內(nèi)外知名數(shù)控系統(tǒng)廠商介紹：國內(nèi)外知名數(shù)控系統(tǒng)廠商介紹：SIEMENS 德國德國 西門子西門子HEIDENHAIN 德國海德漢公司德國海德漢公司 FANUC 日本富士通公司日本富士通公司

3、法那克法那克MITSUBISHI 日本日本 三菱三菱MAZAK 日本山崎公司日本山崎公司 馬扎克馬扎克TOSHIBA 日本東芝日本東芝A-B 美國美國A-B公司公司HASS 美國哈斯公司美國哈斯公司FAROG 西班牙法格公司西班牙法格公司Bosch Rexroth 德國博世德國博世力士樂公司力士樂公司FIDIA 意大利菲亞迪公司意大利菲亞迪公司NUM 法國施耐德法國施耐德NUM公司公司 國內(nèi)知名數(shù)控廠商有：國內(nèi)知名數(shù)控廠商有：廣州數(shù)控、武漢華中、上海開通、北京凱恩帝、北京凱奇、武廣州數(shù)控、武漢華中、上海開通、北京凱恩帝、北京凱奇、武漢華興、成都廣泰、深圳珊星、航天世紀星、沈陽飛陽等漢華興、成都

4、廣泰、深圳珊星、航天世紀星、沈陽飛陽等 數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制4.1CNC系統(tǒng)概述 CNC: CNC:計算機數(shù)字控制。計算機數(shù)字控制。 CNCCNC系統(tǒng)：即計算機數(shù)控系統(tǒng)。系統(tǒng)：即計算機數(shù)控系統(tǒng)。1、計算機數(shù)控（、計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的定義）系統(tǒng)的定義：教材中的定義教材中的定義見P127 EIA( EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會美國電子工業(yè)協(xié)會) )的定義的定義:“CNC:“CNC是用一是用一個存儲程序的計算機，按照存儲在計算機內(nèi)的讀個存儲程

5、序的計算機，按照存儲在計算機內(nèi)的讀寫存儲器中的控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的部分或?qū)懘鎯ζ髦械目刂瞥绦蛉?zhí)行數(shù)控裝置的部分或全部功能，在計算機之外的唯一裝置是接口全部功能，在計算機之外的唯一裝置是接口”。 ISO(ISO(國際標準化組織國際標準化組織) )的定義的定義:“:“數(shù)控系統(tǒng)是一數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，種控制系統(tǒng)，它自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機床移動和加工零件并將其譯碼，從而使機床移動和加工零件”。 數(shù)控系統(tǒng)分為：輪廓控制和點位控制數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)分為：輪廓控制和點位控制數(shù)控系統(tǒng)。 一、一、CNCCNC系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成數(shù)控技

6、術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制2、 CNC系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：如下圖如下圖圖4.1 CNC系統(tǒng)的組成框圖數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制二、二、 CNCCNC裝置的結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu) 硬件硬件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)管理軟件管理軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件控制軟件控制軟件數(shù)控加工程序數(shù)控加工程序 接接口口被控設(shè)被控設(shè)備備 機機 床

7、床 機器人機器人 測量機測量機 .從自動控制的角度來看，從自動控制的角度來看，CNCCNC系統(tǒng)是一種系統(tǒng)是一種位置位置（軌（軌跡）、跡）、速度速度（還包括電流）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)是（還包括電流）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)是以多執(zhí)行部件以多執(zhí)行部件( (各運動軸各運動軸) )的位移量、速度為控制的位移量、速度為控制對象并使其協(xié)調(diào)運動的自動控制系統(tǒng)，是一種配對象并使其協(xié)調(diào)運動的自動控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)。有專用操作系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)。CNCCNC系統(tǒng)平臺系統(tǒng)平臺數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC

8、裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制 由由CPU、存儲器、存儲器、總線、總線、外外設(shè)設(shè)等，如等，如右圖所示。右圖所示。CNC裝置的組成：是由裝置的組成：是由硬件硬件（通用硬件和專用硬件）和（通用硬件和專用硬件）和軟件軟件（專用軟件）（專用軟件）兩大部分組成的。兩大部分組成的。它是它是完成數(shù)字信息運算、處理完成數(shù)字信息運算、處理和控制的計算機，和控制的計算機，是數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控系統(tǒng)的核心 。 CNCCNC系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成: :由教材中的圖由教材中的圖4.14.1知知, ,是由程序輸入是由程序輸入/ /輸出設(shè)備輸出設(shè)備, ,計算機數(shù)字控制計算機數(shù)字控制(CNC)(CNC

9、)裝置裝置, ,可編程控制器（可編程控制器（PLCPLC）、主軸驅(qū)動和）、主軸驅(qū)動和進給驅(qū)動裝置及位置檢測裝置等組成。進給驅(qū)動裝置及位置檢測裝置等組成。CPUEPROMRAM輸入/輸出接口主軸控制通信接口MDI接口PLC接口CRT接口位置控制紙帶閱讀機接口CNC裝置的硬件組成裝置的硬件組成CNC系統(tǒng)與系統(tǒng)與CNC裝置的區(qū)別裝置的區(qū)別?1.CNC裝置的硬件組成裝置的硬件組成數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制2.CNC2.CNC裝置的軟件組成：裝置的軟件組

10、成：CNCCNC裝置的軟件由裝置的軟件由管理軟件管理軟件和和控制軟件控制軟件兩部分組成。兩部分組成。是一種用于零件加工、實時控制的專用計算機操作是一種用于零件加工、實時控制的專用計算機操作系統(tǒng)系統(tǒng), ,其模塊化結(jié)構(gòu)如下圖示。其模塊化結(jié)構(gòu)如下圖示。系系 統(tǒng)統(tǒng)初始化初始化系統(tǒng)控制軟件系統(tǒng)控制軟件程序管理程序管理編輯編輯存儲存儲錄放錄放管理軟件管理軟件控制軟件控制軟件輸入程序輸入程序輸出程序輸出程序顯示程序顯示程序診斷程序診斷程序譯碼程序譯碼程序補償計算補償計算速度控制速度控制插補程序插補程序位控程序位控程序圖表圖表.3 CNC.3 CNC軟件的構(gòu)成軟件的構(gòu)成 數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝

11、置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制 工作原理：工作原理： 通過各種輸入方式，接受機床加工零件的各通過各種輸入方式，接受機床加工零件的各種種數(shù)據(jù)信息（幾何信息和工藝信息）數(shù)據(jù)信息（幾何信息和工藝信息），經(jīng)過，經(jīng)過CNC裝置譯碼，再進行計算機的處理、運算，然后將裝置譯碼，再進行計算機的處理、運算，然后將各個坐標軸的分量送到各控制軸的驅(qū)動電路，經(jīng)各個坐標軸的分量送到各控制軸的驅(qū)動電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大并驅(qū)動伺服電動機，帶動各軸運動。過轉(zhuǎn)換、放大并驅(qū)動伺服電動機，帶動各軸運動。進行實時位置反饋控制，

12、使各個坐標軸能精確地進行實時位置反饋控制，使各個坐標軸能精確地走到所要求的位置。走到所要求的位置。 工作過程：工作過程： 1）輸入）輸入： 輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容零件程序、控制參數(shù)和補償數(shù)據(jù)。零件程序、控制參數(shù)和補償數(shù)據(jù)。 輸入方式輸入方式穿孔紙帶閱讀輸入、磁盤輸入、穿孔紙帶閱讀輸入、磁盤輸入、光盤輸入、鍵盤輸入、通訊接口輸入及連接上級光盤輸入、鍵盤輸入、通訊接口輸入及連接上級計算機的計算機的DNC接口輸入。接口輸入。三、三、CNCCNC裝置的工作原理裝置的工作原理數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償

13、4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制 2）譯碼：）譯碼：以一個程序段為單位，根據(jù)一定的語法以一個程序段為單位，根據(jù)一定的語法規(guī)則解釋、翻譯成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)形式，規(guī)則解釋、翻譯成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)內(nèi)。并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)內(nèi)。 3）數(shù)據(jù)處理）數(shù)據(jù)處理：包括刀具補償，速度計算以及輔助：包括刀具補償，速度計算以及輔助功能的處理等。功能的處理等。 4）插補：）插補：就是控制加工運動軌跡。就是控制加工運動軌跡。插補就是在一插補就是在一條曲線的已知起點和終點之間進行條曲線的已知起點和終點之間進行“數(shù)據(jù)的密化數(shù)據(jù)的密化工作工作”。

14、 5）位置控制：）位置控制：在每個采樣周期內(nèi)，將插補計算出在每個采樣周期內(nèi)，將插補計算出的理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去的理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制進給伺服電機?？刂七M給伺服電機。 6）I/O處理：處理：處理處理CNC裝置與機床之間的電信號裝置與機床之間的電信號輸入、輸出和控制。輸入、輸出和控制。 7）顯示：）顯示：零件程序、參數(shù)、刀具位置、機床狀態(tài)零件程序、參數(shù)、刀具位置、機床狀態(tài)等的顯示。等的顯示。 8）診斷：）診斷：檢查一切不正常的程序、操作和其他錯檢查一切不正常的程序、操作和其他錯誤狀態(tài)。誤狀態(tài)。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 C

15、NC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制1、靈活性大、靈活性大 2、通用性強、通用性強3、可靠性高、可靠性高4、可以實現(xiàn)豐富、復(fù)雜的功能、可以實現(xiàn)豐富、復(fù)雜的功能 5、使用維修方便、使用維修方便6、易于實現(xiàn)機電一體化、易于實現(xiàn)機電一體化四、四、CNCCNC裝置的特點裝置的特點五、五、CNCCNC裝置的功能裝置的功能（1 1）控制功能控制功能（控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)）（控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)）（2 2）準備功能（）準備功能（G G功能）功能）（3 3）插補功能（）插補功能（G01/G02/G03G01/G02/G03）（4 4）

16、固定循環(huán)加工功能）固定循環(huán)加工功能（5 5）進給功能（）進給功能（F F） 切削進給速度切削進給速度 同步進給速度同步進給速度 快速進給速度快速進給速度 進給倍率進給倍率 數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制（6 6）補償功能）補償功能 刀具長度、刀具半徑補償和刀尖圓弧的補償；刀具長度、刀具半徑補償和刀尖圓弧的補償； 工藝量的補償；工藝量的補償；（7 7）主軸功能：）主軸功能： 主軸恒轉(zhuǎn)速功能；主軸恒轉(zhuǎn)速功能；主軸恒線速功能；主軸恒線速功能； 主軸正反轉(zhuǎn)

17、功能；主軸正反轉(zhuǎn)功能；主軸定向準停主軸定向準停(M19)(M19)功能；功能；（8 8）輔助功能（）輔助功能（M M代碼）代碼） 主軸的啟停；主軸的啟停； 冷卻液的開關(guān)；冷卻液的開關(guān)；（9 9）字符圖形顯示功能；）字符圖形顯示功能；（1010）程序編制功能）程序編制功能 手工編程、手工編程、 在線編程、自動編程；在線編程、自動編程；（1111）輸入、輸出和通訊功能；）輸入、輸出和通訊功能；（1212）自診斷功能。）自診斷功能。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減

18、速度控制4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)CPUROMRAMIN接口接口OUT接口接口閱讀機閱讀機接口接口MDI/CRT接口接口位置位置控制控制其它其它接口接口總線總線單微處理器硬件結(jié)構(gòu)圖單微處理器硬件結(jié)構(gòu)圖一、單微處理機結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制單微處理機數(shù)控裝置的定義單微處理機數(shù)控裝置的定義:是以一個是以一個CPU（中央處理器）（中央處理器）為核心，為核心，CPU通過總線與存儲器和各種接口相連接，采取通過總線與存儲器和各種接口相連接，采取集中

19、集中控制、分時處理控制、分時處理的工作方式，完成數(shù)控加工各個任務(wù)。的工作方式，完成數(shù)控加工各個任務(wù)。單微處理機結(jié)構(gòu)：單微處理機結(jié)構(gòu)：微處理器、存儲器、總線、微處理器、存儲器、總線、接口接口、位置控制單元、位置控制單元、可編程控可編程控制器制器等等。接口包括：接口包括：I/O接口、串行接口、接口、串行接口、CRT/MDI接口、數(shù)控技術(shù)接口、數(shù)控技術(shù)中的控制單元部件和接口電路，如位置控制單元、可編程控制器中的控制單元部件和接口電路，如位置控制單元、可編程控制器（PLC）、主軸控制單元、穿孔機和紙帶閱讀機的接口，以及其）、主軸控制單元、穿孔機和紙帶閱讀機的接口，以及其它選件接口等。它選件接口等。1）

20、微處理器和總線）微處理器和總線微處理器：主要完成運算和控制二大任務(wù)；微處理器：主要完成運算和控制二大任務(wù)； 總線：總線：CPU與各組成部件、接口等之間的信息公共傳輸線，與各組成部件、接口等之間的信息公共傳輸線，包括數(shù)據(jù)、地址和控制三組總線。包括數(shù)據(jù)、地址和控制三組總線。2）存儲器）存儲器數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）：存放系統(tǒng)程序；）：存放系統(tǒng)程序； 隨機存儲器（隨機存儲器（RAM）：存放運算的中間結(jié)果、需顯示的數(shù)

21、）：存放運算的中間結(jié)果、需顯示的數(shù)據(jù)、運行中的狀態(tài)、標志信息；據(jù)、運行中的狀態(tài)、標志信息； CMOS RAM（帶后備電池）或磁泡存儲器：存放加工的零（帶后備電池）或磁泡存儲器：存放加工的零件程序、機床參數(shù)、刀具參數(shù)；件程序、機床參數(shù)、刀具參數(shù)；3）位置控制單元）位置控制單元對數(shù)控機床的進給運動的坐標軸位置進行控制（對數(shù)控機床的進給運動的坐標軸位置進行控制（包括位置和包括位置和速度控制速度控制）。）。 （對主軸的控制一般只包括速度控制）（對主軸的控制一般只包括速度控制）C軸位置控制：軸位置控制：包括位置和速度控制；包括位置和速度控制；刀庫位置控制（簡易位置控制）；刀庫位置控制（簡易位置控制）；進

22、給軸位置控制的硬件：大規(guī)模專用集成電路位置控制芯片、進給軸位置控制的硬件：大規(guī)模專用集成電路位置控制芯片、位置控制模板。位置控制模板。4）MDI/CRT接口接口5）可編程控制器）可編程控制器思考題：單微處理機硬件結(jié)構(gòu)的特點？（思考題：單微處理機硬件結(jié)構(gòu)的特點？（P135）數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制二、多微處理器結(jié)構(gòu)二、多微處理器結(jié)構(gòu)( (有多塊有多塊CPU)CPU)系統(tǒng)總線CNC管理模塊（CPU）CNC插補模塊（CPU）主存儲器模塊PLC功能模

23、塊（CPU）自動編程模塊（CPU）位置控制模塊（CPU）操作面板顯示模塊主軸控制模塊多微處理機結(jié)構(gòu)框圖多微處理機結(jié)構(gòu)框圖多微處理機結(jié)構(gòu)框圖多微處理機結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)總線CNC管理模塊（CPU）CNC插補模塊（CPU）主存儲器模塊PLC功能模塊（CPU）自動編程模塊（CPU）位置控制模塊（CPU）操作面板顯示模塊主軸控制模塊多微處理機結(jié)構(gòu)框圖多微處理機結(jié)構(gòu)框圖CNC系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制多微處理機硬件結(jié)構(gòu)的功能

24、模塊多微處理機硬件結(jié)構(gòu)的功能模塊 1）CNC管理模塊管理模塊:系統(tǒng)的初始化、中斷管理、總線裁決、系統(tǒng)出錯識系統(tǒng)的初始化、中斷管理、總線裁決、系統(tǒng)出錯識別和處理、系統(tǒng)軟、硬件診斷；別和處理、系統(tǒng)軟、硬件診斷； 2）存儲器模塊）存儲器模塊: 3）CNC插補模塊插補模塊:譯碼、刀具補償計算、坐標位移量的計算和進結(jié)速譯碼、刀具補償計算、坐標位移量的計算和進結(jié)速度處理等插補前的預(yù)處理，然后進行插補計算；度處理等插補前的預(yù)處理，然后進行插補計算； 4）位置控制模塊）位置控制模塊:插補后的坐標位置給定值與位置檢測器測得的位置實插補后的坐標位置給定值與位置檢測器測得的位置實際值進行比較，進行自動加減速、回基準

25、點，伺服系統(tǒng)滯后量的濫視際值進行比較，進行自動加減速、回基準點，伺服系統(tǒng)滯后量的濫視和漂移補償，最后得到速度控制的模擬電壓，去控制進給電動機。和漂移補償，最后得到速度控制的模擬電壓，去控制進給電動機。 5）數(shù)據(jù)輸入、輸出和顯示模塊）數(shù)據(jù)輸入、輸出和顯示模塊: 6）PLC模塊模塊:零件加工程序中的輔助功能和從機床來的信號在零件加工程序中的輔助功能和從機床來的信號在PLC模塊模塊中作邏輯處理，實現(xiàn)各功能與操作方式之間的連鎖，機床電氣設(shè)備的中作邏輯處理，實現(xiàn)各功能與操作方式之間的連鎖，機床電氣設(shè)備的啟、停、刀具交換、轉(zhuǎn)臺分度、工件數(shù)量和運轉(zhuǎn)時間的計數(shù)等。啟、停、刀具交換、轉(zhuǎn)臺分度、工件數(shù)量和運轉(zhuǎn)時間

26、的計數(shù)等。多微處理機硬件的結(jié)構(gòu)特點：多微處理機硬件的結(jié)構(gòu)特點：P136P136多微處理機結(jié)構(gòu)的多微處理機結(jié)構(gòu)的CNCCNC系統(tǒng)互連方式系統(tǒng)互連方式 有：有：總線互連、環(huán)型互連和交叉開關(guān)總線互連、環(huán)型互連和交叉開關(guān)互連；互連；通常采用總線互連方式通常采用總線互連方式；總線互連方式的典型結(jié)構(gòu)總線互連方式的典型結(jié)構(gòu)又分為又分為:共享總線型、共享存儲器型及混合型結(jié)共享總線型、共享存儲器型及混合型結(jié)構(gòu)構(gòu)。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制1.1.共享總線結(jié)構(gòu)共享

27、總線結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：各功能模塊有結(jié)構(gòu)：各功能模塊有主模塊（帶有主模塊（帶有CPU ）和從模塊（不帶）和從模塊（不帶CPU）仲裁：仲裁：總線仲裁方式有串行方式和并行方式；總線仲裁方式有串行方式和并行方式； 串行總線仲裁方式：優(yōu)先權(quán)的排列是按鏈接位置確定。串行總線仲裁方式：優(yōu)先權(quán)的排列是按鏈接位置確定。 并行總線仲裁方式：專用邏輯電路，優(yōu)先權(quán)編碼方案。并行總線仲裁方式：專用邏輯電路，優(yōu)先權(quán)編碼方案。 模塊之間的通訊模塊之間的通訊：公共存儲器：公共存儲器 總線類型：總線類型： STD bus （支持（支持8位和位和16位字長）位字長） Multi bus （型支持型支持16位字長，位字長，型支持型支持3

28、2位字長）位字長） S-100 bus （可支持（可支持16位字長）位字長） VERSA bus （可支持（可支持32位字長）位字長） VME bus （可支持（可支持32位字長）位字長）數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制多微處理機共享總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點多微處理機共享總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)配置靈活、擴展模塊容易，結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)配置靈活、擴展模塊容易，由于是無源總線，所以造價低。由于是無源總線，所以造價低。 缺點：缺點：會引起會引起“

29、競爭競爭”，信息傳輸率較低，總線一，信息傳輸率較低，總線一旦出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)受影響。旦出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)受影響。系統(tǒng)總線CNC管理模塊（CPU）CNC插補模塊（CPU）主存儲器模塊PLC功能模塊（CPU）自動編程模塊（CPU）位置控制模塊（CPU）操作面板顯示模塊主軸控制模塊圖圖4.5 多微處理機共享總線結(jié)構(gòu)框圖多微處理機共享總線結(jié)構(gòu)框圖多微處理機共享總線結(jié)構(gòu)如下圖所示。多微處理機共享總線結(jié)構(gòu)如下圖所示。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制VS圖圖4.

30、6 GE公司的公司的 MTC1的的CNC裝置共享裝置共享存儲器結(jié)構(gòu)框圖存儲器結(jié)構(gòu)框圖(16K)EPROM(16K)EPROM(56K)EPROM(2K)EAM(26K)RAM(2K)EAM512 K512K(CRT)CPU2鍵鍵盤盤(中央中央)CPU1(插補插補)CPU3串口和串口和收發(fā)器收發(fā)器CRTCCRT 字符字符發(fā)生發(fā)生器器并行并行接口接口反饋脈沖反饋脈沖處理處理反饋信號反饋信號適配器適配器機床機床接口接口模擬量模擬量接口接口RS232CX Y Z C W2.2.共享存儲器結(jié)構(gòu)共享存儲器結(jié)構(gòu)采用多端口存貯器來實現(xiàn)與采用多端口存貯器來實現(xiàn)與CPU之間的互連和通信。之間的互連和通信。數(shù)控技術(shù)

31、 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制圖圖4.6.1雙端口存儲器結(jié)構(gòu)框圖雙端口存儲器結(jié)構(gòu)框圖 圖圖4.6.2多多CPU共享存儲器框圖共享存儲器框圖端口端口1存儲存儲控制邏輯控制邏輯地址和數(shù)據(jù)地址和數(shù)據(jù)多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器RAM共享存共享存儲器儲器I/O(CPU)CRT(CPU2)軸控制軸控制（CPU4）插補插補(CPU3)端口端口2中斷中斷控制控制從機床來的從機床來的 控制信號控制信號至機床的至機床的控制信號控制信號數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1

32、概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制共享存儲器結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點：共享存儲器結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點： (如上圖如上圖)這種結(jié)構(gòu)的多微處理機，采用多端口存這種結(jié)構(gòu)的多微處理機，采用多端口存儲器來實現(xiàn)各微處理機之間的互連和通信，由多端口儲器來實現(xiàn)各微處理機之間的互連和通信，由多端口控制邏輯電路解決了訪問沖突的問題?？刂七壿嬰娐方鉀Q了訪問沖突的問題。 但由于同一時刻只能允許一個微處理機對多端口但由于同一時刻只能允許一個微處理機對多端口存儲器進行讀或?qū)?，所以功能?fù)雜，而且要求增加微存儲器進行讀或?qū)?，所以功能?fù)雜，而且要求增加

33、微處理機數(shù)量時，會因爭用共享存儲器而造成信息傳送處理機數(shù)量時，會因爭用共享存儲器而造成信息傳送的阻塞，降低系統(tǒng)效率，這種結(jié)構(gòu)擴展較困難。的阻塞，降低系統(tǒng)效率，這種結(jié)構(gòu)擴展較困難。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制3.3.共享總線和共享存儲器結(jié)構(gòu)（混合型）共享總線和共享存儲器結(jié)構(gòu)（混合型）多微處理機多微處理機CNCCNC裝置采用共享總線和共享存儲器的混合型結(jié)裝置采用共享總線和共享存儲器的混合型結(jié)構(gòu)能較好地完成并行多任務(wù)實時處理的數(shù)控功能。構(gòu)能較好地完成并

34、行多任務(wù)實時處理的數(shù)控功能。FANUC11CNC裝置是為柔性制造系統(tǒng)裝置是為柔性制造系統(tǒng)(FMS)所用數(shù)控機所用數(shù)控機床設(shè)計的，除能實現(xiàn)多坐標控制外，還能實現(xiàn)在線床設(shè)計的，除能實現(xiàn)多坐標控制外，還能實現(xiàn)在線(后臺后臺)自動編自動編程、加工過程和程編零件的圖形顯示以及與主機的通訊等。系程、加工過程和程編零件的圖形顯示以及與主機的通訊等。系統(tǒng)有公用的存儲器，各自的統(tǒng)有公用的存儲器，各自的CPU還有自己的存儲器。按功能，還有自己的存儲器。按功能，可劃分基本的數(shù)控部分，會話式自動編程部分，可劃分基本的數(shù)控部分，會話式自動編程部分，CRT圖形顯示圖形顯示部分和可編程控制器部分和可編程控制器PLC(也叫也

35、叫PMC：可編程機床控制器：可編程機床控制器)等。等。功能模塊包括如下部分：功能模塊包括如下部分：1)主處理單元主處理單元 完成基本的數(shù)控任務(wù)及系統(tǒng)管理，主完成基本的數(shù)控任務(wù)及系統(tǒng)管理，主CPU為為68000，16位處理器。位處理器。2)圖形顯示單元圖形顯示單元 完成數(shù)控加工的圖形顯示完成數(shù)控加工的圖形顯示(CPU為為8086)和和在線的人機對話自動編程（在線的人機對話自動編程（CPU為為8086 8087）。）。3)總線仲裁控制器總線仲裁控制器(BAC) 對請求總線使用權(quán)的對請求總線使用權(quán)的CPU進行裁進行裁決，按優(yōu)先級分配總線使用權(quán)、以及產(chǎn)生信號，使沒有得到總決，按優(yōu)先級分配總線使用權(quán)、以

36、及產(chǎn)生信號，使沒有得到總線控制權(quán)的線控制權(quán)的CPU處于等待狀態(tài)。此外，處于等待狀態(tài)。此外，BAC還具有位操作、并還具有位操作、并行行DMA(直接存儲器存取直接存儲器存取)控制和串行控制和串行DMA控制等特殊功能。控制等特殊功能。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制4)接口接口SSU 這是系統(tǒng)支持單元，它是這是系統(tǒng)支持單元，它是CNC裝置與機床和裝置與機床和機器人等設(shè)備的接口。功能部件有位置控制芯片機器人等設(shè)備的接口。功能部件有位置控制芯片(MD87103

37、)，其輸出接坐標鈾的進結(jié)驅(qū)動裝置和主軸驅(qū)動裝置，位置控制芯其輸出接坐標鈾的進結(jié)驅(qū)動裝置和主軸驅(qū)動裝置，位置控制芯片的輸入為插補來的速度指令和位置測量元件的反饋信號；用片的輸入為插補來的速度指令和位置測量元件的反饋信號；用于傳送高速信號的高速于傳送高速信號的高速I/O口；口；2ms的插補定時器。的插補定時器。5)操作板控制器操作板控制器OPC 用于和各種操作外設(shè)相連。主要包括：用于和各種操作外設(shè)相連。主要包括：鍵盤信號的接收和驅(qū)動；鍵盤信號的接收和驅(qū)動；CRT的控制接口；手搖脈沖發(fā)生器接的控制接口；手搖脈沖發(fā)生器接口；用于和紙帶閱讀機、穿孔機等外設(shè)相連的口；用于和紙帶閱讀機、穿孔機等外設(shè)相連的R

38、S232C接口和接口和20mA電流回路接口；操作開關(guān)和顯示接口。電流回路接口；操作開關(guān)和顯示接口。6)輸入輸出控制器輸入輸出控制器IOC 它接收和傳送可編程控制器它接收和傳送可編程控制器PMC和和機床開關(guān)控制的按鈕、限位開關(guān)、繼電器等之間的信號。機床開關(guān)控制的按鈕、限位開關(guān)、繼電器等之間的信號。PMC的的CPU為為68000(16位微處理器位微處理器)。7)存儲器存儲器 該系統(tǒng)有多種存儲器，除主存儲器外，各該系統(tǒng)有多種存儲器，除主存儲器外，各CPU都都有各自的存儲器。大容量磁泡存儲器可達有各自的存儲器。大容量磁泡存儲器可達4MB，可存儲，可存儲4kM紙紙帶的零件程序。帶的零件程序。PMC的的R

39、OM為為128kB。順序邏輯程序可達。順序邏輯程序可達16000步。系統(tǒng)控制程序步。系統(tǒng)控制程序ROM容量為容量為256kB。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制圖圖4.7 FUNUC11的的CNC裝置結(jié)構(gòu)框圖裝置結(jié)構(gòu)框圖(共享總線和共享存儲器型結(jié)構(gòu)共享總線和共享存儲器型結(jié)構(gòu))鍵盤鍵盤紙帶機紙帶機手搖盤手搖盤PMC68000CAP8086+8087ROMRAM主主CPU68000SSURS232RS232位控位控位控位控位控位控IOCBACROMRAMR

40、OMRAMRAMROM圖形顯示圖形顯示80878087OPCCRT機床機床I/O坐標軸坐標軸 坐標軸坐標軸主軸主軸其中其中 OPC 操作控制器；操作控制器； BAC 總線仲裁控制器；總線仲裁控制器； IOC 輸入輸出控制器；輸入輸出控制器； CAP 自動編程單元；自動編程單元；SSU 系統(tǒng)支持單元；系統(tǒng)支持單元；PMC 可編程機床控制器可編程機床控制器數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制共享存儲器的多共享存儲器的多CPU CNC裝置還采用多端口存儲器來實

41、現(xiàn)裝置還采用多端口存儲器來實現(xiàn)各微處理機之間的互聯(lián)和通訊。由多端口控制邏輯電路解決訪各微處理機之間的互聯(lián)和通訊。由多端口控制邏輯電路解決訪問沖突。圖問沖突。圖4.13是一個雙端口存儲器結(jié)構(gòu)框圖。它配有兩套數(shù)是一個雙端口存儲器結(jié)構(gòu)框圖。它配有兩套數(shù)據(jù)、地址和控制線，可供兩個端口訪問，訪問優(yōu)先權(quán)預(yù)先安排據(jù)、地址和控制線，可供兩個端口訪問，訪問優(yōu)先權(quán)預(yù)先安排好。兩個端口同時訪問時，由內(nèi)部硬件裁決其中一個端口優(yōu)先好。兩個端口同時訪問時，由內(nèi)部硬件裁決其中一個端口優(yōu)先訪問。圖訪問。圖4.14是多微處理器共享存儲器采用多端口結(jié)構(gòu)的框圖。是多微處理器共享存儲器采用多端口結(jié)構(gòu)的框圖。圖圖4.13雙端口存儲器結(jié)

42、構(gòu)框圖雙端口存儲器結(jié)構(gòu)框圖 圖圖4.14多多CPU共享存儲器框圖共享存儲器框圖端口端口1存儲存儲控制邏輯控制邏輯地址和數(shù)據(jù)地址和數(shù)據(jù)多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器RAM共享存共享存儲器儲器I/O(CPU)CRT(CPU2)軸控制軸控制（CPU4）插補插補(CPU3)端口端口2中斷中斷控制控制從機床來的從機床來的 控制信號控制信號至機床的至機床的控制信號控制信號數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制三、三、開放式數(shù)控裝置（開放式數(shù)控裝置（OPEN CNCOPEN CN

43、C）的體系結(jié)構(gòu)）的體系結(jié)構(gòu)1.1.開放式數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)生開放式數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)生產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生的原因：當(dāng)今的當(dāng)今的CNCCNC控制器是個黑匣子，封閉保密，制造廠和控制器是個黑匣子，封閉保密，制造廠和用戶不能把特殊加工工藝、管理經(jīng)驗和操作技能等放進去。用戶不能把特殊加工工藝、管理經(jīng)驗和操作技能等放進去。所以用戶要求透明，因此需要開放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。所以用戶要求透明，因此需要開放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。 現(xiàn)代現(xiàn)代CNCCNC技術(shù)（核心為技術(shù)（核心為CNCCNC控制器和驅(qū)動技術(shù)）及結(jié)控制器和驅(qū)動技術(shù)）及結(jié)構(gòu)為專用的軟硬件，遠落后于構(gòu)為專用的軟硬件，遠落后于PCPC的主流技術(shù)。升級困難，各的主流技術(shù)。升級困難，各

44、廠家產(chǎn)品不兼容，成本高。廠家產(chǎn)品不兼容，成本高。 用戶界面不靈活，網(wǎng)絡(luò)功能弱，系統(tǒng)維護費用昂貴。用戶界面不靈活，網(wǎng)絡(luò)功能弱，系統(tǒng)維護費用昂貴。 隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)的需求，需要一種靈活（功能可隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)的需求，需要一種靈活（功能可組、可擴展、可添加）的開放式數(shù)控系統(tǒng)，打破當(dāng)前的組、可擴展、可添加）的開放式數(shù)控系統(tǒng)，打破當(dāng)前的“封封閉式的閉式的”數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)。體系開放化定義（體系開放化定義（IEEEIEEE）：）： 具有在不同的工作平臺上均能實現(xiàn)系統(tǒng)功能、且可以與具有在不同的工作平臺上均能實現(xiàn)系統(tǒng)功能、且可以與其它的系統(tǒng)進行互操作的系統(tǒng)。其它的系統(tǒng)進行互操作的系統(tǒng)。數(shù)控技術(shù) 第四

45、章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制 1 1） 開放式開放式CNCCNC的含義：的含義： 開放式數(shù)控系統(tǒng)，不但要求模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、標準化開放式數(shù)控系統(tǒng)，不但要求模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、標準化( (用戶界用戶界面、圖形顯示、動態(tài)仿真、數(shù)控編程、故障診斷、網(wǎng)絡(luò)通訊面、圖形顯示、動態(tài)仿真、數(shù)控編程、故障診斷、網(wǎng)絡(luò)通訊) )，而且對實時性和可靠性要求很高。而且對實時性和可靠性要求很高。其特點：其特點：可移植性：在保持應(yīng)用模塊功能的情況下，不需任何變化可移植性：在保持應(yīng)用模塊功能的情況

46、下，不需任何變化就可以應(yīng)用到不同的平臺上。就可以應(yīng)用到不同的平臺上。可擴展性：不同的模塊能運行于一個平臺，而不出現(xiàn)沖突。可擴展性：不同的模塊能運行于一個平臺，而不出現(xiàn)沖突?；ゲ僮餍裕耗K在一起工作時，表現(xiàn)為相互協(xié)調(diào)，可以根互操作性：模塊在一起工作時，表現(xiàn)為相互協(xié)調(diào)，可以根據(jù)定義相互交換數(shù)據(jù)。據(jù)定義相互交換數(shù)據(jù)?？删S護性：用戶修方便?？删S護性：用戶修方便。統(tǒng)一的人機界面。統(tǒng)一的人機界面。2）開放式數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：）開放式數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)： 3種種 基于基于PC的的CNC系統(tǒng)系統(tǒng)（軟數(shù)控（軟數(shù)控 ： Soft CNC）：以）：以PC機為平臺，數(shù)控功能由軟件模塊實現(xiàn)，但要解決實時性的問機為平臺，數(shù)控功

47、能由軟件模塊實現(xiàn)，但要解決實時性的問題。運動執(zhí)行通過伺服卡傳遞數(shù)據(jù)，由伺服系統(tǒng)驅(qū)動坐標軸題。運動執(zhí)行通過伺服卡傳遞數(shù)據(jù)，由伺服系統(tǒng)驅(qū)動坐標軸電機，電機，全方位開放。全方位開放。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制 PC PC嵌入式嵌入式: :把一塊多軸運動控制卡插入傳統(tǒng)的把一塊多軸運動控制卡插入傳統(tǒng)的PCPC中，中，運動卡運行以坐標軸運動為主的實時控制（作為數(shù)控功能運運動卡運行以坐標軸運動為主的實時控制（作為數(shù)控功能運行）行）,PC,PC作為人機接口平臺

48、作為人機接口平臺 。易實現(xiàn)，研究單位和高校用。易實現(xiàn)，研究單位和高校用。 PC + CNC （融合系統(tǒng)）：（融合系統(tǒng)）：專業(yè)廠家認為專業(yè)廠家認為CNC系統(tǒng)系統(tǒng)最主要功能是高速、高精加工和可靠性。而現(xiàn)今最主要功能是高速、高精加工和可靠性。而現(xiàn)今PC的死機的死機現(xiàn)象是不允許的；另外，現(xiàn)象是不允許的；另外，CNC系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上的不同，系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上的不同，對維修和可靠性也不利。故采取了：增加一塊對維修和可靠性也不利。故采取了：增加一塊PC板，提供板，提供鍵盤，使鍵盤，使PC與與CNC 聯(lián)系在一起的方案。可界面開放，提高聯(lián)系在一起的方案?？山缑骈_放，提高人機界面的功能。人機界面的功能。專業(yè)專業(yè)CN

49、C系統(tǒng)廠家（如系統(tǒng)廠家（如fanuc，siemens等）目前的做法。等）目前的做法。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制 2.開放式數(shù)控裝置特點：開放式數(shù)控裝置特點：系統(tǒng)構(gòu)件（軟件和硬件）具有標準化、多樣化和互換性的特征；系統(tǒng)構(gòu)件（軟件和硬件）具有標準化、多樣化和互換性的特征；允許通過對構(gòu)件的增減來構(gòu)造系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)允許通過對構(gòu)件的增減來構(gòu)造系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)“積木式積木式”的集成構(gòu)的集成構(gòu)造，應(yīng)該是可移植的和透明的。造，應(yīng)該是可移植的和透明的。3.3.開放

50、體系結(jié)構(gòu)開放體系結(jié)構(gòu)CNCCNC的優(yōu)點的優(yōu)點: :向未來技術(shù)開放：向未來技術(shù)開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新設(shè)計和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被需少量的重新設(shè)計和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)費用將現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)費用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長生命周期；大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長生命周期；標準化的人機界面標準化的人機界面：標準化的編程語言，方便用戶使用，降低：標準化的編程語言，方便用戶使用，降低了和操作效

51、率直接有關(guān)的勞動消耗；了和操作效率直接有關(guān)的勞動消耗；向用戶特殊要求開放：向用戶特殊要求開放：更新產(chǎn)品、擴充能力、提供可供選擇的更新產(chǎn)品、擴充能力、提供可供選擇的硬軟件產(chǎn)品的各種組合以滿足特殊應(yīng)用要求，給用戶提供一個硬軟件產(chǎn)品的各種組合以滿足特殊應(yīng)用要求，給用戶提供一個方法，從低級控制器開始，逐步提高，直到達到所要求的性能方法，從低級控制器開始，逐步提高，直到達到所要求的性能為止。另外用戶自身的技術(shù)訣竅能方便地融入，創(chuàng)造出自己的為止。另外用戶自身的技術(shù)訣竅能方便地融入，創(chuàng)造出自己的名牌產(chǎn)品。名牌產(chǎn)品。可減少產(chǎn)品品種可減少產(chǎn)品品種，便于批量生產(chǎn)、提高可靠性和降低成本，增便于批量生產(chǎn)、提高可靠性和

52、降低成本，增強市場供應(yīng)能力和競爭能力。強市場供應(yīng)能力和競爭能力。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制4.開放式數(shù)控裝置的概念結(jié)構(gòu)開放式數(shù)控裝置的概念結(jié)構(gòu)硬件硬件配置配置單元單元軟件軟件配置配置單元單元標準計算機硬件標準計算機硬件數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)基本硬件基本硬件數(shù)控功能數(shù)控功能應(yīng)用程序應(yīng)用程序DOS(WINDOWS)實時多任務(wù)操作系統(tǒng)實時多任務(wù)操作系統(tǒng)RTM應(yīng)用程序接口應(yīng)用程序接口NC構(gòu)件庫構(gòu)件庫數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2

53、CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制 5.開放式數(shù)控裝置的發(fā)展趨勢開放式數(shù)控裝置的發(fā)展趨勢 1）在控制系統(tǒng)技術(shù)，接口技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、執(zhí)行器技）在控制系統(tǒng)技術(shù)，接口技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、執(zhí)行器技術(shù)、軟件技術(shù)五大方面開發(fā)出優(yōu)質(zhì)、先進、適銷的經(jīng)濟、合理術(shù)、軟件技術(shù)五大方面開發(fā)出優(yōu)質(zhì)、先進、適銷的經(jīng)濟、合理的開放式數(shù)控系統(tǒng)。的開放式數(shù)控系統(tǒng)。2）主攻方向是進一步適應(yīng)高精度、高效率（高速）高自動）主攻方向是進一步適應(yīng)高精度、高效率（高速）高自動化加工的需求?；庸さ男枨?。3）網(wǎng)絡(luò)化。）網(wǎng)絡(luò)化。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(

54、CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制一、CNC裝置軟硬件界面4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)三種典型三種典型CNC裝置軟硬件界面裝置軟硬件界面紙紙帶帶輸輸入入插補插補準備準備插插補補位位控控紙紙帶帶輸輸入入插補插補準備準備插插補補位位控控速速控控電電機機測量測量第一第一種種第三第三種種第二第二種種硬硬件件硬硬件件軟軟件件硬硬件件硬硬件件軟軟件件軟軟件件硬硬件件硬硬件件外外設(shè)設(shè)外外設(shè)設(shè)機床機床機床機床機床機床數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)

55、4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制二、二、CNCCNC裝置控制軟件的特點裝置控制軟件的特點CNCCNC軟件系統(tǒng)是一個專用的實時多任務(wù)計算機控軟件系統(tǒng)是一個專用的實時多任務(wù)計算機控制系統(tǒng)。其中制系統(tǒng)。其中多任務(wù)并行處理多任務(wù)并行處理和和實時中斷處理實時中斷處理兩項技兩項技術(shù)的運用是術(shù)的運用是CNCCNC裝置軟件結(jié)構(gòu)的特點。裝置軟件結(jié)構(gòu)的特點。CNC系統(tǒng)軟件的組成：系統(tǒng)軟件的組成：（功能（功能:管理和控制）管理和控制）管理部分：管理部分：輸入、輸入、I/O處理、通訊、顯示、診斷處理、通訊、顯示、診斷以及加工程序的編制管理等程序。以及加

56、工程序的編制管理等程序?？刂撇糠郑嚎刂撇糠郑鹤g碼、刀具補償、速度處理、插補和譯碼、刀具補償、速度處理、插補和位置控制等軟件。位置控制等軟件。數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制1.多任務(wù)并行處理多任務(wù)并行處理是指計算機在同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以是指計算機在同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不相同的工作。并行處理的優(yōu)點是提高了運行速上性質(zhì)相同或不相同的工作。并行處理的優(yōu)點是提高了運行速度。度。多數(shù)情況下，多數(shù)情況下，CNC

57、系統(tǒng)的管理和控制工作必須同時進行。系統(tǒng)的管理和控制工作必須同時進行。CNC裝置裝置管管 理理控控 制制輸入輸入顯示顯示位控位控診斷診斷I/O插補插補位控位控 譯譯 碼碼 刀刀 補補速度處理速度處理輸輸入入I/O處處理理顯顯示示診診斷斷通通訊訊譯譯碼碼刀刀具具補補償償速速度度處處理理位位置置控控制制插插補補 CNC裝置軟件任務(wù)分解框圖裝置軟件任務(wù)分解框圖 軟件任務(wù)的并行處理軟件任務(wù)的并行處理數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制 2. 2. 實時中斷處理實時

58、中斷處理CNCCNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的另一個特點是實時中斷處理。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的另一個特點是實時中斷處理。 CNCCNC系統(tǒng)的中斷類型系統(tǒng)的中斷類型 1 1）外部中斷：）外部中斷：紙帶光電閱讀機中斷，外部監(jiān)控中斷和鍵紙帶光電閱讀機中斷，外部監(jiān)控中斷和鍵盤操作面板輸入中斷。盤操作面板輸入中斷。 2 2）內(nèi)部定時中斷：）內(nèi)部定時中斷：插補周期定時中斷和位置采樣定時中插補周期定時中斷和位置采樣定時中斷。斷。 3 3）硬件故障中斷：）硬件故障中斷：各種硬件故障檢測裝置發(fā)出的中斷。各種硬件故障檢測裝置發(fā)出的中斷。 4 4）程序性中斷：）程序性中斷：程序中出現(xiàn)的異常情況的報警中斷。程序中出現(xiàn)的異常情況的報警中斷

59、。 數(shù)控技術(shù) 第四章計算機數(shù)控(CNC)裝置4.1 概述4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.4 CNC裝置的刀具補償4.5 CNC裝置的速度處理和加減速度控制這種模型的特點是這種模型的特點是前臺程序前臺程序是一個實時中斷服務(wù)程序，完是一個實時中斷服務(wù)程序，完成全部實時功能成全部實時功能(如插補和位置控制如插補和位置控制)。后臺程序后臺程序(背景程序背景程序)是一是一個循環(huán)程序，它包括管理軟件和插補準備程序。后臺程序運行個循環(huán)程序，它包括管理軟件和插補準備程序。后臺程序運行時實時中斷程序不斷插入，與后臺程序相互配合，共同完成零時實時中斷程序不斷插入，與后臺程序相互配合，共

60、同完成零件加工任務(wù)。右圖是這種結(jié)構(gòu)的前后臺程序關(guān)系圖。件加工任務(wù)。右圖是這種結(jié)構(gòu)的前后臺程序關(guān)系圖。背景程序背景程序初始初始化化實施中斷實施中斷程序程序這種模式的特點是除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟這種模式的特點是除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各種任務(wù)模塊分別安排在不同級別的中斷服務(wù)程序中，件的各種任務(wù)模塊分別安排在不同級別的中斷服務(wù)程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。其管理的功能主要通過各整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。其管理的功能主要通過各級中斷服務(wù)程序之間的相互通信來解決級中斷服務(wù)程序之間的相互通信來解決。三、三、CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)裝置的軟件結(jié)構(gòu)1.前后臺型軟件結(jié)構(gòu)前后臺型軟件結(jié)構(gòu)