计算机数控装置

3. 提高系统的可靠性
采用集成度高的电子元件、芯片、采用VLSI，提高系统可靠性； 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，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。
计算机数控装置的优点
4. 使用维护方便
操作使用方便：用户只需根据菜单的提示，便可进行正确操作。 编程方便：具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。 维护维修方便：部分日常维护工作自动进行(润滑，关键部件的定 期检查等)，数控机床的自诊断功能，可迅速实现故障准确定位。
2).分类 主从结构系统
系统种只有一个CPU(主CPU)处于主导地位，
小型化 高精度
高速化 低价化 机械智能化
高效化
远距离诊断维修与预诊断维修的功能 发展高效率的PLC
二. 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。

基 本 功 能 —— 数 控 系 统 基 本 配 置 的 功 能 ， 即 必 备 的功能；
5. 基于PC平台的CNC特点
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，硬件的不断减小），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。
3.2.1 计算机数控装置的硬件结构
1. 计算机数控系统的组成：程序、输入输出设备、计算机 数字控制装置、可编程逻辑控制器PLC、主轴驱动装置、进 给驱动装置等组成。 机床I/O 装置 程序 输入设备 输出设备 PLC 主轴控制单元 主轴电机 辅 进给电机 助 计算机数字 控制装置 进给伺服单元 （CNC）
CNC软件即可构成CNC系统，不设计专门硬件；
由于工业标准计算机的生产数以白万计，其
生产成本很低，继而降低CNC系统的成本。
二、按CPU的多少分 1.单机系统
其结构框图如图所示
CPU
总
I/O 接 口
线
CRT 接 口
控制 面板
EPROM CMOS
ROM
RS-
Hale Waihona Puke Baidu
232
控制 媒介
PC 控 制
位置 控 制
CNC硬件结构
一、按硬件制造方分 1.专用型CNC装置
模块化结构 采用功能模块化结构。按功能要求可选用7、 9、11和13个槽的控制单元母板。在控制单元 母板上插入各种不同功能模块的印刷电路板。
大板结构
组成：由主电路板、PLC板、附加I/O板、
图形控制板和电源单元等组成。
2.PC式CNC系统 采用工业标准计算机作为CNC系统支撑平台； 不同数控制造厂仅需插入自己的控制卡和
3 计算机数字控制装置
3.1 概述 3.2 计算机数字控制装置的硬件结构 3.3 计算机数字控制装置的软件结构


3.4 可编程序控制器
3.1 计 算 机 数 装 置 控 概 述
3.1 概述
一. 国内外数控装置发展趋势
PC化 语言高级化 交流伺服化
开放化 网络化
功能集成的数控系统向综合自动化方向发展 人机接口简单化 柔性化和系统化
CNC 装 置 的 硬 件 结 构
3.3.2 多微处理器结构的计算机数字控 制装置
1. 多微处理器结构：是指计算机数控装置中有两个或两个
以上的微处理器，每个微处理器分别完成不同的子任务，
各子系统间通过通信（共享总线或共享存储器）协调动作， 完成数控任务。 主从结构
共享总线结构
多微处理器 多主结构 共享存储器结构 分布式结构
速度控 制单元
机床
CRT
1).基本概念 整个CNC装置只有一个CPU，集中控制和管理整个
系统资源，通过分时处理的方式实现各种数控功能。 2).特点
优 点
投资小,结构简单,易于实现。 系统功能受到CPU字长、数据宽度、寻址能
缺 点 力和运算速度等因素的限制，现在已被多机 系统的主从结构所取代。
3.3

选择功能——用户可根据实际要求选择的功能。
§3-1CNC装置概述
二、CNC装置的功能
1. 控制功能 2. 准备功能（G功能） 3. 插补功能 4. 进给功能 5. 主轴功能 6. 辅助功能（ M 功能） 7. 刀具管理功能及工作台分度功能 8.固定循环功能 9.补偿功能 10.字符、图形显示功能 11.自诊断功能 12.通讯功能 13.在线自动编程功能
计算机数控装置的优点
1. 具有灵活性和通用性
CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的结构， 使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。 CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配置相 应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。
2. 丰富的数控功能
插补功能：二次曲线插补、样条插补、空间曲面插补 补偿功能：运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等 人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示,高级人机对话窗口等 编程功能：G代码、蓝图编程、部分自动编程功能。
装
机床主机 置 检测装置
计算机数控系统 计算机数控系统的核心是计算机数控装置， 计算机数控装置是由硬件和软件组成的。
§3.2 CNC装置的体系结构
三、 CNC系统部分硬件外形结构 编码器 PLC 多轴运动控制卡
驱动装置
数控操作面板
手摇脉冲发生器
K9M铣床数控系统（立式1）
3.3.2计算机数控装置的硬件结构
3.2
CNC 装 置 的 硬 件 结 构
1. 计算机数控装置的类型 单微处理器 CPU数量 主从结构 共享总线结构
多微处理器 多主结构
共享存储器结构 分布式结构 专用型 应用范围 通用型 按印制板的 大板结构 制造方式分 模块结构
机床的基本控制要求
2. 数控机床的基本控制要求 位移 运动控制 速度 加速度 简单逻辑控制（电机的启、停，开关信号的检测等） 逻辑控制 组合逻辑控制（定时润滑、刀库控制、主轴管理等） 手动功能 自动回零功能 调试功能 速度倍率调整功能 自动对刀、换刀和刀具补偿功能 返回 找中心、圆心、平行度功能
2.多机系统
多机系统结构如图所示 管理模块 I/O接口 存储器 辅助功能
多机系统CNC系统并联数据总线
CPU|输入端|输出端 可编程控制器 CNC插补|位置控制 模块 | 模块 几何处理 其 他 功 能
其
他
外
围
设
备
1).基本概念 整个CNC装置中有两个或两个以上CPU，
就是系统中的某些功能模块自身也带有CPU。