数控系统基本组成

计算机数控系统组成框图
⑴微机基本系统
通常微机基本系统： CPU、（数据运算 存储器、 I/O接口、 定时器、中断控制器等几个主要部分组成。
存储器
图 2-6 半导体存储器的分类
I/O接口（输入/输出接口）
⑵人机界面接口
数控系统的人机界面包括以下四部分： ? ①键盘(MDl)：用于加工程序的编制以及参数的输入等。 ? ②显示器(CRT)：用于显示程序、数据以及加工信息等。 ? ③操作面板：用于对机床进行操作。 ? ④手摇脉冲发生器(MPG)：通过手摇控制机床运动。
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
数控系统系统软件是为实现数控系统 系统各项功能所编制的专用软件，也叫控 制软件。 1. 输入数据处理程序、 2.插补运算程序、 3.速度控制程序、
⑴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。
⑵插补运算程序
数控系统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。
⑹MST控制接口
数控系统的MST功能是通过开关量输入／输出接 口完成(除S模拟量输出外)。数控系统所要执行的MST 功能，通过开关量输出接口送至强电箱，而机床与强 电侧的信号则通过开关量输入接口送至数控系统。因 为MST功能的开关量控制逻辑关系复杂，在数控机床 中大量采用PLC可编程控制器来实现MST功能。
华中数控系统操作面板
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手摇脉冲发 生器
⑶通信接口
通常数控系统均具有标准的 RS232C串行通信 接口，因此与外设以及上级计算机连接很方便。
⑷进给轴控制接口
实现进给轴的位置控制包括三方面的内 容：进给速度控制、插补运算和位置闭环控 制。插补方法分为基准脉冲法与数据采样法。 基准脉冲法就是数控系统系统每次插补的结 果以脉冲的形式提供给位置控制单元，这种 插补方法进给速度与控制精度较低，主要应 用于开环数控系统。
置中只有一个CPU，通过该CPU来集中管理和控制整 个系统的资源（包括存储器、总线），并通过分时处 理的方法，实现各种数控功能。有些 CNC装置中，虽 然有两个或两个以上的CPU，但只有一个CPU对系统 的资源拥有控制权和使用权，该CPU称为主CPU，其 它CPU（称为从CPU）无权控制和使用系统资源，只 能接受主CPU的控制命令和数据，或向主CPU发请求 信号以获取所需要的数据，从而完成某一辅助功能， 该结构称为主从结构，也可归为单机结构。
数本控节系提统要的基：本组成
? 本节主要介绍数控机床的数控系统硬、软 件组成、分类及特点功能。
数控系统的组成
数控系统是数控机床的核心部分，是整个数控机床的 运算中心和控制中心，其性能的好坏直接决定了数控机床 的整体性能,数控系统由硬件部分和软件部分组成。
1.数控系统的硬件组成：
数控系统的硬件：
1. 微机基本系统、 2. 人机对话界面接口、 3. 通信接口、 4. 进给轴控制接口、 5. 主轴控制接口 6. 辅助控制接口等 。
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。
⑶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。
⑷管理程序
管理程序负责对数据输入、数据处理、插补运算 等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。管理程 序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中 断进行处理。
多微处理器系统的组成
? 多微处理器系统的CNC装置中有两个或两个 以上带CPU的功能部件可对系统资源（存储 器、总线）有控制权和使用权。它们又分为 多主结构和分布式结构。多主结构是指带 CPU的功能部件之间采用紧耦合方式联结， 有集中的操作系统用总线仲裁器解决总线争 用通过公共存储器交换系统信息。
⑸诊断程序
诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的 故障，并指出故障的类型。也可以在运行前或故障发 生后，检查系统各主要部件 （CPU、存储器、接口、 开关、伺服系统等）的功能是否正常，并指出发生故 障的部位。
CNC系统中的微处理器
1．单微处理器系统的组成和特点 单微处理器系统的CNC装置的特点是整个CNC装
6．数控装置中的PLC
数控装置中的 PLC有两种类型：内装型 PLC和独立型 PLC。内装型 PLC是指PLC包含在数控装置当中， PLC与数控功能模块间的信号传送在 数控装置内部实现，PLC与机床间的信号传送则通过输入 /输出接口电路 实现，如图4-25所示。
上：内置型PLC 右：独立型PLC
2.数控系统的软件组成
现代数控系统中采用可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller--PLC ）来实现开关量及其逻辑关系的控制。 PLC是由计算机 简化而来的，为了适应顺序控制的要求， PLC省去了计算机的一些数字运 算功能，强化了逻辑运算功能，是一种介于继电器控制和计算机控制之 间的自动控制装置。 PLC的最大特点是，其输入输出量之间的逻辑关系是 由软件决定的，因此改变控制逻辑时，只要修改控制程序即可，是一种 柔性的逻辑控制装置。另外 PLC能够控制的开关量数量要比 RLC多，能实 现复杂的控制逻辑。由于减少了硬件线路，控制系统的可靠性大大提高。