第三节数控系统的软件结构

合集下载

3计算机数控装置的软件结构

（三）多任务并行处理 1、CNC装置的多任务性（多任务分解图如P169图4.3.2）软件任务的并行处理关系（如P169图4.3.3） 2、并行处理并行处理：是指在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。并行处理的优点：提高运行速度。并行处理方法：“资源重复”并行处理方法、“时间重叠”并行处理方法、“资源共享”并行处理方法。 “资源重复”并行处理技术多应用于CNC装置的硬件结构中。
（二）数据处理程序组成：数据处理程序又叫插补准备程序，它包括译码、刀补、辅助功能处理和进给速度计算等部分。译码的功能：将输入的加工程序翻译成系统能识别的语言。运动轨迹计算：将工件轮廓轨迹转化为刀具中心轨迹。进给速度计算：主要解决刀具的运动速度问题。
在单CPU的CNC装置中，主要采用CPU分时共享的原则来解决多任务的同时运行。首先解决的两个时间问题：各任务何时占用CPU、各任务占用CPU时间的长短。分时共享CPU原理：系统在完成初始化任务后自动进入时间分配循环中，在环中依次轮流处理各任务，而对于系统中一些实时性很强的任务则按优先级排队，分别处于不同的中断优先级上作为环外任务，环外任务可以随时中断环内各任务的执行。每个任务允许占有CPU的时间受到一定的限制，对于某些占有CPU时间较多的任务，可以在其中的某些地方设置断点，当程序运行到断点处时，自动让出CPU，等到下一个运行时间里自动跳到断点处继续执行。
2、CNC系统中断结构模式 ①前后台软件结构中的中断模式（如P173图4.3.8）前台程序是一个中断服务程序，完成全部的实时功能。后台（背景）程序是一个循环运行程序，管理和插补准备在这里完成，后台程序运行中，实时中断程序不断插入，与后台程序相配合。 ②中断型软件结构中的中断模式中断型软件结构中的特点是除了初始化程序之外，整个系统软件的各种任务分别安排在不同级别的中断服务程序中，整个软件就是一个大的中断系统，其管理的功能主要通过各级中断服务程序之间的相互通讯来解决。

数控技术_卢红_CNC装置软件结构

武汉理工大学
CNC系统软件的结构特点： CNC系统软件的结构特点：多任务并行处理；多任务并行处理；前后台型软件结构；前后台型软件结构；实时中断处理；实时中断处理；数控软件操作系统；数控软件操作系统；
武汉理工大学
１.多任务并行处理
（１） CNC装置的多任务性装置的多任务性
数控装置
武汉理工大学
2．译码．
译码处理是以一个程序段为单位对零件数控加工程序进行处理。在译码过程中，数控加工程序进行处理。在译码过程中，首先对程序段的语法进行检查，首先对程序段的语法进行检查，若发现错立即报警。若没有错误，误，立即报警。若没有错误，则把程序段中的零件轮廓信息（如起点、终点、中的零件轮廓信息（如起点、终点、直线或圆弧等）、加工速度信息（F代码）和其或圆弧等）、加工速度信息（代码））、加工速度信息代码它辅助信息（、、代码等代码等）它辅助信息（M、S、T代码等）按照一定的语法规则解释成微处理器能够识别的数据形式，据形式，并以一定的数据格式存放在指定存储器的内存单元。存储器的内存单元。
武汉理工大学
a）顺序处理）输出
N2 N1 1 2 3 4 1 2 3 4
空间
消除这种间隔的方法是使用流水处理技术。流水处理技术。采用流水处理后的时间空间关系如右图所示。后的时间空间关系如右图所示。流水处理的关键是时间重叠，流水处理的关键是时间重叠，即在一段时间间隔内不是处理空间一个子程序，一个子程序，而是处理两个或 N4 更多的子程序。更多的子程序。从右图可以看 N3 经过流水处理后从时间△ 出，经过流水处理后从时间△t N2 N1 开始，４开始，每个程序段的输出之间不再有间隔，从而保证了电机不再有间隔，的转动和刀具移动的连续性。的转动和刀具移动的连续性。

数控机床各个组成部分的工作原理及结构

数控机床各个组成部分的工作原理及结构第一节输入装置输入装置是整个数控系统的初始工作机构,它将准确可靠的接收信息介质上所记录的“工程语言"、运算及操作指令等原始数据，转为数控装置能处理的信息，并同时输送给数控装置。

输入信息的方式分手动输入和自动输入。

手动输入简单、方便但输入速度慢容易出错。

现代数控机床普遍采用自动输入,其输入形式有光电阅读机、磁带阅读机及磁盘驱动器以及无带自动输入方式.其它输入方式：1。

无带自动输入方式在高档数控机床上，设置有自动编程系统和动态模拟显示器(CRT).将这些设备通过计算机接口与机床的数控系统相连接，自动编程所编制的加工程序即可直接在机床上调用,无需经制控制介质后再另行输入。

2。

触针接触式阅读机输入方式又称为程控机头或电报机头,结构简单，阅读速度较慢,但输入可靠、价格低廉故在部分线切割机床加工中仍在用。

3。

磁带、磁盘输入方式磁带输入方式进行信息输入，其信息介质为“录音"磁带,只不过录制的不是声音，而是各种数据。

加工程序等数据信息一方面由微机内的磁盘驱动器“写入”磁盘上进行储存，另外也由磁盘驱动器进行阅读并通过微机接口输入到机床数控装置中去。

第二节数控装置数控装置是数控机床的核心,数控机床几乎所有的控制功能（进给坐标位置与速度，主轴、刀具、冷却及机床强电等多种辅助功能）都由它控制实现。

因此数控装置的发展，在很大程度上代表了数控机床的发展方向。

数控装置的作用是接收加工程序等送来的各种信息，并经处理分配后，向驱动机构发出执行的命令,在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，经处理后,发出新的命令。

一、数控装置的组成1、数字控制的信息1)几何信息——是指通过被加工零件的图样所获得的几何轮廓的信息。

这些信息由数控装置处理后，变为控制各进给轴的指令脉冲,最终形成刀具的移动轨迹。

几何信息的指令，由准备功能G具体规定。

2）工艺信息———通过工艺处理后所获得的各种信息。

数控系统控制软件的功能与结构

数控系统控制软件的功能与结构一、掌握软件的结构数控系统的软件由管理软件和掌握软件组成，管理软件包括零件程序的输入输出程序、显示程序与故障诊断程序等，掌握软件包括译码程序、刀具补偿计算程序、插补计算程序、速度掌握程序和位置掌握程序等。

数控系统掌握软件常采纳前后台型结构。

二、数控系统的功能1. 系统管理功能用于系统各功能模块的管理与调度。

2. 加工程序的管理与编辑3. 在参数设置模块中，可对各种参数进行设置，数控系统中大致有四类参数。

（1）刀具参数（2）G53～G59参数G53～G59参数在数控编程中用于坐标系的零点偏置。

（3）丝杠的间隙与螺距误差表在半闭环与开环数控系统中，传动链的间隙直接影响加工精度，因此须测量出各轴的传动间隙，并置人数控系统，由系统对间隙进行自动补偿。

（4）系统掌握参数当配接不同的机床时，系统掌握参数要做相应的转变。

4. 手动操作与调整（1）坐标轴的移动掌握1）连续移动2）点动3）手摇脉冲发生器移动（2）手动MST功能的掌握在手动调整中，可以单独指定执行某一M、S、T功能。

（3）机床坐标系的建立与返回参考点数控系统的很多功能，如螺距误差补偿、G53～G59零点偏置、换刀点等，都是定义在机床坐标系下的。

机床坐标系是通过系统执行返回参考点来建立的。

5 . 零件的自动加工通过键盘和通信接口将预备好的零件加工程序送入数控系统，然后就可启动零件的自动加工功能，该功能是数控系统的核心。

6. 空运行与加工图形模拟该功能用于验证加工程序的正确性。

数控系统的图形模拟功能可将刀具的运行轨迹在显示器上显示出来，直观地检查程序。

7. 数控系统的自诊断与开关I/O诊断功能数控系统在执行全部功能时，都不断地对其自身是否正常工作进行诊断，一旦发觉特别，马上产生报警，并停止系统的运行。

CNC数控系统的基本结构

△Li=F△t (i=1，2，…)
则当t→0时，折线段之和接近曲线L,即
当F为常数时，由于△ t对于一个数控系统而言恒为常数，故△Li的长度也为常数，只不过其斜率与在L上的位置有关。
h
上一页下一页返10回
第一节概述
2.插补运算在计算出△Li后，必须将其分解为x轴及Y轴移动分量△xi
另一方面，CNC系统的硬件和软件大多是采用模块化的结构，使系统的扩充、扩展变得较方便和灵活。不仅如此，按模块化方法组成的CNC系统基本配置部分(软件和硬件)是通用的，不同的数控机床(如车床、铣床、磨床、加工中心、特殊机床)只要配置相应的功能模块(软件和硬件)，就可满足这些机床的特定控制功能。这种通用性对数控机床的培训、学习以及维护维修也是相当方便的。
LCD(液晶显示屏)，通过软件可实现字符和图形的显示，以方便用户的操作和使用。在CNC系统中这类功能有:菜单结构的操作界面;零件加工程序的编辑环境;系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询或修改画面等。
h
上一页下一页返23回
第一节概述
四、CNC系统的主要优点
1.数控功能丰富由于CNC系统中的计算机具有较强的计算能力，因此，使
h
上一页下一页返19回
第一节概述
9.主轴功能数控系统的主轴的控制功能，主要有以下几种: ·切削速度(主轴转速):刀具切削点切削速度的控制功能，
单位为m/min (r/min); .恒线速度控制:刀具切削点的切削速度为恒速控制的功能，
如端面车削的恒速控制;
h
上一页下一页返20回
第一节概述
4.灵活性和通用性与早期的硬线数控系统相比，CNC系统在功能的修改和扩

(高职)天津中德职院：数控加工技术第三章计算机数控系统

返回目录
退出
上一页
下一页
第二节、MNC系统的构成
一、概念: 采用微处理器构成的数控装置称为MNC 二、组成: 中央单元(CPU) 总线BUS 存储器(RAM, ROM) I/O接口电路 PLC 主轴单元速度控制单元等
返回目录
退出
上一页
下一页
返回目录
退出
上一页
下一页
三、各部分介绍:
1 CPU; BUS CPU: 由运算器、控制器、内部寄存器构成衡量CPU的两个因素: 1）位数 2）速度作用:对系统内部工件及操作进行统一控制,按照程序中指令的要求进行各种运算,使系统成为一个有机整体. BUS: 总线,信息公共通路的总称物理导线分为: 地址总线(DB) 数据总线(AB) 控制总线(CB)
返回目录
退出
上一页
下一页
3 I/O 接口电路:
功能: 外设不能直接与存储器进行通讯,需要通过CPU对 I/O接口的读写操作来完成外设与存储器之间的信息交换（1）系统的I/O接口：系统的接口常采用串行接口,其定义: 通讯的发送方和接受方之间的数据信息的传输是在单根线上完成的.每次以一个二进制“0”“1” 为最小单位进行传输. 优点:价格便宜,简化通讯设备,可通过电话线进行长距离传输缺点:传输速度慢. 协议:为保证数据传输正确,通讯双方遵循某种约定的规程(异步通讯规程) 以一帧作为一个数据传输单位
一、分类：
1、按微处理器分类；单微处理器：只有一个CPU、采用集中控制分时方法处理数控的各个任务。缺点：① 不易进行功能的扩展和提高。 ② 处理速度低、数控功能差。多CPU：单CPU的弥补：增加浮点协处理器、8086+8087 硬件分担插补采用全智能化的CRT、PLC部件。。两个及两个以上的CPU组成的CNC称为多微处理机系统。。模块分为带CPU的主模块和不带CPU的从模块。。特点：1、性能价格比高 2、采用模块化结构，良好的适应性和扩展性 3、硬件易于组织规模生产。 4、可靠性高。返回目录退出上一页下一页

CNC系统的软件结构ppt课件

1
第3章计算机数控系统
CNC装置的许多控制任务，如零件程序的输入与译码、刀
具半径的补偿、插补运算、位置控制以及精度补偿等。从逻辑
上讲，这些任务可看成是一个个的功能模块，模块之间存在
耦合关系；从时间上来讲，各功能模块之间存在一个时序配合。
在许多情况下，某些功能模块必须同时运行，同时运行的模
块是由具体的加工控制要求所决定。例如，在加工零件的同时，
10
第3章计算机数控系统 2）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性质相同或不同的工作。并行处理的优点能提高运行速度。在单CPU的CNC装置中，主要采用CPU分时共享的原则来解决多任务的同时运行。各任务何时占用CPU及各任务占用CPU时间的长短，是首先要解决的两个时间分配问题。在 CNC装置中，各任务占用CPU使用循环轮流和中断优先相结合的办法来解决。图3-15是一个典型的CNC装置各任务分享CPU的时间分配图
5
第3章计算机数控系统
图 3-13 三种典型的软、硬件界面关系
6
第3章计算机数控系统
2．系统软件的内容及结构类型 CNC系统是一个专用的实时多任务系统，CNC装置通常作为一个独立的过程控制单元用于工业自动化生产中。因此，它的系统软件包括管理和控制两大部分，如图3-14所示。管理部分包括输入、I／O处理、通信、显示、诊断以及加工程序的编制管理等程序；控制部分包括译码、刀具补偿、速度处理、插补和位置控制等软件。数控的基本功能由这些功能子程序实现。这是任何一个计算机数控系统所必须具备的，功能增加，自程序就增加。
的并行处理关系如图3-12所示，具有并行处理的两模块之间用
双向箭头表示。
2

数控机床系统的软件结构

数控机床系统的软件结构数控机床是我们公司的主营产品，小编为大家讲一下数控机床系统的软件结构呦！数控机床软件分为应用软件和系统软件。

数控机床系统软件是为实现数控机床系统各项功能所编制的专用软件，也叫控制软件，存放在计算机EPROM内存中。

各种数控机床系统的功能设置和控制方案各不相同，它们的系统软件在结构上和规模上差别很大，但是一般都包括输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序。

（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?? 数控机床系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点等进行运算。

根据运算结果，分别向各坐标轴发出进给脉冲。

这个过程称为插补运算。

进给脉冲通过伺服系统驱动工作台或刀具作相应的运动，完成程序规定的加工任务。

数控机床系统是一边插补进行运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式，所以，插补运算的快慢直接影响机床的进给速度，因此应该尽可能地缩短运算时间，这是编制插补运算程序的关键。

（3）速度控制程序?? 速度控制程序根据给定的速度值控制插补运算的频率，以保预定的进给速度。

在速度变化较大时，需要进行自动加减速控制，以避免因速度突变而造成驱动系统失步。

我们的产品质量可靠,价格合理,公司拥有完善的管理制度及精湛的技术能力，以百分百的产品质量为您服务。

如有问题，欢迎来电咨询，我们会是您理想的选择！真诚期待与您合作！(编辑：东莞雄富精密机械厂，官方网：)。

4-数控系统软件及软件结构解析

前后台型结构模式的特点
任务调度机制: 优先抢占调度和循环调度。前台程序的调度是优先抢占式的；前台和后台程序内部各子任务采用的是顺序调度。
信息交换:缓冲区。
实时性差:在前台和后台程序内无优先级等级、也无抢占机制。该结构仅适用于控制功能较简单的系统。早期的CNC系统大都采用这种结构。
2、中断型结构模式
1、多任务性
CNC任务管理任务来自控制任务零人输故
... 件显机入障
程示交输诊
序处互出断
管理交管处
理
互理理
刀
机
编具插位床主
译半补置输轴
处径运控入控
理补算制输制
偿
出
...
CNC软件在工作中这些任务不是顺序执行的，而往往需要多任务并行处理。
比如：在机床加工过程中(执行控制任务)，显示屏要实时显示加工状态(管理任务)。
数控系统软件及软件结构
主要内容
一、CNC系统软件的特点
1、多任务性 2、多任务的并行处理 3、实时性 4、优先抢占调度机制
二、CNC系统软件的结构模式
一、CNC系统软件的特点
CNC装置是典型的实时多任务控制系统，CNC装置的系统软件则可看成是一个专用实时多任务操作系统。
CNC系统软件的主要特点为： 1、多任务性 2、多任务的并行处理 3、实时性 4、优先抢占调度机制
在本模式中，设计者只须考虑模块自身功能的实现，然后按规则挂到实时操作系统上，而模块间的调用关系、信息交换方式等功能都由实时操作系统来实现。从而弱化了模块间的耦合关系。
B、系统的开放性和可维护性好
从本质上讲，前述结构模式采用的是单一流程加中断控制的机制，一旦开发完毕，系统将是的完全封闭（对系统的开发者也是如此），若想对系统进行功能扩充和修改将是困难的。

第二章计算机数控系统CNC与控制原理总结

加工程序给定的进给速度是合成速度，无法直接控制。
速度处理要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标的分速度。开环系统:通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现。
速度计算的方法是根据程编的F值来确定该频率值。半闭环和闭环系统:采用数据采样方法进行插补加工，速度
计算是根据程编的F值，将轮廓曲线分割为采样周期的轮廓步长。
可以实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某模块出故障后，通过系统重组仍可断继续工作。
12
2.2 CNC装置的硬件结构
结构形式：可分：分布式、主从式、总线式。
分布式：各CPU独立、完整，通过外部通信链路连接起来，
数据交换和资源共享通过网络技术实现。
主从式：主控CPU、从控CPU，主控CPU才能控制和访问总
第二章计算机数控系统CNC与控制原理
本章主要内容
第一节概述第二节 CNC装置的硬件结构第三节 CNC装置的软件结构
第四节可编程控制器（PLC）
第五节典型的CNC系统简介
2
2.1概述
1. CNC系统?
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置、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。
两个以上任务处理。
♦ 并行处理的实现方式： ☆ 资源分时共享（单CPU）
☆ 资源重叠流水处理（多CPU）
34
Have a Rest!
2.3 CNC系统的软件
资源分时共享并行处理（对单一资源的系统）
♦ 在单CPU结构的CNC系统中，可采用 “资源分时共

华中数控系统的软件结构

（一）软件结构说明华中数控系统的软件结构如图1所示。

图中虚线以下的部分称为底层软件，它是华中数控系统的软件平台，其中RTM模块为自行开发的实时多任务管理模块，负责CNC系统的任务管理管理调度。

NCBIOS模块为基本输入输出系统，管理CNC系统所有的外部控制对象，包括设备驱动程序（I/O）的管理、位置控制、PLC控制、插补计算以及内部监控等。

RTM 和NCBIOS两模块合起来统称NCBASE，如图中双点画线框所示。

图中虚线以上的部分称为过程控制软件（或上层软件），它包括编辑程序、参数设置、译码程序、PLC管理、MDI、故障显示等与用户操作有关的功能子模块。

对不同的数控系统，其功能的区别都在这一层，系统功能的增减均在这一层进行；各功能模块通过NCBASE的NCBIOS与底层进行信息交换。

图1 华中数控装置软件结构（二）NCBASE的功能1．实时多任务的调度该功能由RTM模块实现。

调度核心由时钟中断服务程序和任务调度程序组成。

如图2所示。

根据任务要求的调度机制（采用优先抢占加时间片轮转调度）和任务的状态，调度核心对任务实行管理，即决定当前哪个任务获得CPU的控制权，并监控任务的状态。

系统中各个任务只能通过调度核心才能运行和终止。

图2描述了各个任务与调度核心的关系，图中的实线表示从调度核心进入任务或任务在一个时间片内未能运行完而返回调度核心的状态；图中虚线表示任务在时间片内运行完毕返回调度核心的状态。

图2 多任务调度图2．设备驱动程序对于不同的控制对象，如加工中心、数控铣床、数控车床、数控磨床等，硬件的配置可能不同，而不同的硬件模块其驱动程序也不同。

华中数控系统就很好的解决了这个问题。

在配置系统时，所有的硬件模块的驱动程序都要在NCBIOS的NCBIOS.CFG中说明（格式为：DEVICE=驱动程序名）。

系统在运行时，NCBIOS根据NCBIOS.CFG的预先设置，调入对应模块的驱动程序，建立相应的接口通道。

CNC系统的软件结构教学课件ppt

2023
《cnc系统的软件结构教学课件ppt》
contents
目录
• 介绍CNC系统 • CNC系统的软件结构概述 • CNC系统的软件结构设计 • CNC系统的软件结构实现 • CNC系统的软件结构评估与验证 • CNC系统的软件结构教学案例 • CNC系统的软件结构研究展望
01
介绍CNC系统
软件结构实现
根据该CNC加工中心的控制系统和软件架构，详细阐述其软件结构、功能模块以及各模块之间的相互关系与实现过程。
某CNC系统的软件结构优化与改进建议
软件结构优化
针对某具体型号的CNC系统，分析现有软件结构存在的问题，提出优化方案及实施步骤。
改进建议
根据优化后的软件结构，提出进一步改进的建议和措施，包括提高软件可靠性、降低故障率、提升使用效率等。
基于Linux操作系统
Linux操作系统具有开放、稳定和高效的特点，适用于CNC系统的软件结构实现。
基于Qt图形界面库
Qt是一种跨平台的C图形用户界面应用程序开发框架，可用于实现CNC系统的图形界面部分。
软件结构的实现流程
根据工艺流程和设备要求，进行软件结构设计，确定软件结构框架。
根据控制流程，进行程序编写和调试，实现CNC 系统的各项控制功能。
性能验证
验证软件的性能是否满足要求，例如通过压力测试等方式验证。
安全验证
验证软件的安全性，例如通过漏洞扫描、安全测试等方式验证。
软件结构的性能测试和结果分析
性能测试
通过测试用例的设计和执行，测试软件的响应时间、吞吐量、稳定性等性能指标。
结果分析
对性能测试的结果进行分析，例如对比性能指标、分析瓶颈原因等，为软件的优化和改进提供依据。

第三章计算机数控装置

第三章计算机数控装置第一节概述一、CNC装置软件的功能结构如图3-2所示。

二、CNC装置的功能控制功能（轴数）、准备功能、插补功能和固定循环功能、进给功能、主轴功能、辅助功能、刀具管理功能、补偿功能、人机对话功能、自诊断功能、通信功能。

第二节CNC装置的硬件结构一、概述1、单机系统；采用分时处理来实现各种数控功能2、多机系统：有两个或两个以上CPU有一个主CPU有控制和使用系统存储器和系统总结权，其它CPU只能接受主CPU的控制命令或数据二、功能：如图3-5所示1、特点：采用模块化结构，良好的适应性和扩展性、结构紧凑、更换方便2、模块之间的通信a、共享总线：图3-14特点：易实现、经济、效率低b、共享存贮器：图3-15特点：避免防冲突、但扩展较困难三、各模块的作用1、计算机主板和系统总线主板：对输入到CNC装置中的各种数据、信息，进行相应的算术和逻辑运算，CPU芯片及其外围芯片，内存单元、通信接口、软、硬驱动器接口。

系统总线：如图3-7所示，有数据总线、地址总线、控制总线。

2、显示模块：VGA、SVGA3、输入/输出模块（多功能卡）通信接口，RS2324、电子盘（存储模块）作用：如存放系统程序、零件加工程序。

通常采用电子存储器件，即半导体存储器件。

5、设备辅助控制接口模块：如图3-9所示CNC对设备控制：1、轨迹控制：坐标轴的速度和位置；2、顺序控制：对设备动作。

交换的信息：1、开关量信号：行程开关；2、模拟量信号：传感器；3、脉冲量信号。

输入：状态信息→数字信息→计算机输出：满足各种有关执行元件的输入要求。

功率放大（功率匹配）、电气隔离PLC的定义：是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，它采用可编程的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械设备和生产过程。

6、位置控制模块作用：接受CNC插补运算后输出的位置控制命令，经调节运算输出速度控制指令，然后进行相应的变换后（D/A转换），输出速度指令电压给速度控制单元，去控制伺服电机运行，对于闭环控制或半闭环控制，它还要回收实际位置信号和实际速度信号。

机床数控技术第三章

第二节 CNC系统的硬件结构
三、开放式数控系统结构 1．美国的NGC和OMAC计划及其结构 2．欧共体的OSACA计划及其结构 3．日本的OSEC计划及其结构
第三节 CNC系统的软件结构
一、 CNC系统的软件结构 CNC系统的软件是为完成CNC系统的各项功能而专门设计和编制的，是数控加工系统的一种专用软件，又称为系统软件（系统程序）。在CNC系统中，软件和硬件在逻辑上是等价的，即由硬件完成的工作原则上也可以由软件来完成。但是它们各有特点：硬件处理速度快，造价相对较高，适应性差；软件设计灵活、适应性强，但是处理速度慢。因此，CNC系统中软、硬件的分配比例是由性能价格比决定的。
图3-2 CNC系统的系统平台
第一节概述
一、CNC系统的工作过程
1．输入 2．译码处理 3．数据处理(刀具长度补偿、半径补偿、反向间隙补偿、丝杠螺距补偿、过象限及进给方向的判断、进给速度换算、加减速控制及机床辅助功能处理等) 4．插补运算与位置控制 5．输入/输出（I/O）处理 6．显示 7．诊断
零件程序
第一种: 硬件第二种：硬件第三种：硬件
输入
软件
插补准备
插补
硬件
位置控制
速度控制位置检测
硬件
执行电机
机床
软件软件
硬件
CNC中三种典型的软硬件功能界面
第三节 CNC系统的软件结构
二、 CNC软件结构特点
1．CNC系统的多任务性
CNC系统的任务
管理
控制
输入
I/O 处理
显示
第二节 CNC系统的硬件结构
二、大板式结构和功能模块式结构
从组成CNC系统的电路板的结构特点来看，有两种常见的结构，即大板式结构和模块化结构

计算机数控系统

流的过程，输入输出装置就是操作人员与数控机床之间的交互界面。 3．伺服单元和驱动装置伺服单元和驱动装置位于数控装置和机床之间。其主要作用是把来自于数控装置的信号进行功率放大，以驱动电机拖动机床运动。 4．主轴驱动系统主轴驱动系统和进给伺服驱动系统有很大的差别，主轴驱动系统主要是旋转运动。
上一页下一页
3.1数控系统及其组成
（2）刀库是加工中心机床的关键部件之一，在加工中心机床中用来储存和运送刀具，它的结构形式很多，主要有盘式和链式两种结构形式，盘式刀库存储容量较小（30把刀以下），链式刀库存储容量较大。
（3）机械手是加工中心换刀机构的核心部件。换刀时机械手在机床主轴（或刀架）与刀库之问，执行新旧刀具交换的任务，在一个换刀程序中要完成抓刀、拔刀、交换（新旧刀对调）装刀，复位等动作。
上一页下一页
3.2 数控系统的类型
3．高档型数控系统指加工复杂形状工件的多轴控制数控机床，且其工序集中、
自动化程度高、功能强、具有高度柔性。采用的微机系统为32位以上微处理机系统，机床的进给大多
采用交流伺服驱动，除了具有一般数控系统的功能以外，应该至少能实现5轴或5轴以上的联动控制，最小进给分辨率为 0.1s，最大快速移动速度能达到100m／min或更高，具有三维动画图形功能和宜人的图形用户界面，同时还具有丰富的刀具管理功能、宽调速主轴系统、多功能智能化监控系统和面向用户的宏程序功能，还有很强的智能诊断和智能工艺数据库，能实现加工条件的自动设定，且能实现计算机的联网和通信。
上一页返回
3.2 数控系统的类型
一．按被控机床运动轨迹分类
1．点位控制数控系统 2．直线控制数控系统 3．轮廓控制数控系统这类数控系统能够同时对两个或两个以上运动坐标的位移及

J004数控技术课件-第二章第三节--

15
单位： mm、μm（公制）或 p （脉冲当量）
注意： FANUC 系统采用小数点表示为 mm 单位，如无
小数点则表示以脉冲当量 p 为单位。如：X10.0 为向X正向运动 10 mm 若：X10 为向X正向运动10 个脉冲当量p
16
A、B、C 指令作用：指定旋转坐标轴的角位移方向和目标位置指令组成：旋转坐标轴后带上有符号的数字组成
3
2.代码（指令）分类
G指令 —— 准备功能
功能：规定机床做某种操作的指令，包括运动线型、
坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。
组成：“G” 后带2位数字组成（G00~G99），有续
效指令与非续效指令之分。
续效指令一旦执行就保持有效，直到同组另一续
效指令出现，才被取消或替代。
非续效指令只在其所在的程序段内有效（一次性）
30
3、工件坐标系选择指令
作用：选择编程尺寸是建立在机床坐标系上还是建立在工件坐标系上
指令：G53——机床坐标系选择指令 G54 ~ G59——工件坐标系1~6选择指令使用该指令后，其后程序段的编程尺寸都是对应
于相应坐标系的。这类指令是续效指令，缺省值是G53 。注意：这类指令只在绝对坐标下有意义（G90），在G91 下无效。
说明：
① G92只是设定编程原点，不产生刀具运动。加工前，必须将刀具调到指定位置。（如需改变程序原点位置，则必须重新设定）
② 坐标原点的位置设定要便于调刀、换刀和尺寸的计算。 ③ 数控车床的X坐标值取值根据机床数控系统的不同（参见机床编程说明书）可以用直径值或半径值来表示。并且数控车床的坐标原点一般总是在主轴轴线与零件前端面交汇点处。 ④ G92为非续效指令，一般放在零件程序的第一段。 ⑤ G92通常用于临时工件加工时的找正，不具有记忆功能，如果关机，建立的工件坐标系将丢失，重新开机后必须重新对刀以建立工件坐标系。

3.2_CNC系统的软件结构

后台程序又称背景程序。
第3章计算机数控系统在后台程序循环运行的过程中，前台的实时中断程序不停地定时插入，二者密切配合，共同完成零件的加工任务。如图
3-15所示，程序一经启动，经过一段初始化程序后便进入背景
（后台）程序循环。同时开放定时中断，每隔一定时间间隔发生一次中断，执行完毕后返回背景程序，如此循环往复，
共享总线和共享存储器进行协调。在子系统较多时，也可采用
相互通信的方法。无论何种类型的结构，CNC装置的软件结构都具有多任务并行处理和多重实时中断的特点。
第3章计算机数控系统
3．多任务并行处理
1） CNC装置的多任务性数控加工时，CNC装置要完成许多任务，图3-14反映了它的多任务性。在多数情况下，管理和控制的某些工作必须同时进行。例如，为使操作人员能及时来了解CNC装置的工作状态，显示模块必须与控制软件同时运行；当在插补加工运行时，管理软件中的零件程序输入模块必须与控制软件同时运行。而当控制软件运行时，其本身的一些处理模块也必须同时运行，例如，为了保证加工过程的连续性，即刀具在各程序之间不停刀，译码、刀具补偿和速度处理模块必须与插补模块同时运行，而插补程序又必须与位置控制程序同时进行。
第3章计算机数控系统
图3-15 CNC装置分时共享CPU的时间分配
第3章计算机数控系统在完成初始化任务后，系统自动进入时间分配循环中，在循环中依次轮流处理各任务。而对系统中一些实时性很强的
任务则按优先级排队，分别处于不同中断优先级上作为环外任
务，环外任务可以随时中断环内任务的执行。每个任务允许占用CPU的时间受到一定的限制，对于某些占有CPU时间较多的任务，如插补准备（包括译码、刀具半径补偿和速度处理等）可以在其中的某些地方设置断点，当程序运行到断点处时，自动