数控 系统基本原理与结构
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（3）结构简单，容易实现。
（4）正是由于只有一个微处理机集中控制，其功能将受微处理机字长、数据 宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。
多微处理机（紧耦合、松耦合）的结构特点：
1）性能价格比高。
2）采用模块化结构具有良好的适应性和扩展性。
3）可靠性高。
4）硬件易于组织规模生产。
多微处理机CNC装置的典型结构
模块 （CPU）
系统总线
操作面板 显示模块
CNC插补 模块
（CPU）
PC功能 模块
（CPU）
位置控制 模块
（CPU）
主轴控制 模块
图2-17 多微处理机共享总线结构框图
1）共享存储器结构
中断 控制
仲裁逻 辑控制
端口1 RAM
地址和数据多 路转换器
从机床来的 控制信号
I/O(CPU1) 共享存储器
端口2
1）共享总线结构
以系统总线为中心的多微处理机CNC装置，把组成CNC装置的各个功能模 块划分为带有CPU或DMA器件的各种主模块和不带CPU和DMA器件的各种 RAM／ROM两大类。
主模1
主模2
主模N
总线优 先权输入
总 线 忙
总线优 先权输出
总线优 先权输入
总 线 忙
总线优 先权输出
…
总线优 先权输入
2. 新一代集成化PC数控系统的体系结构 图2-23 集成化PC数控系统体系结构框图
串口 并口 键盘 软驱 硬盘
主CPU
ISA总线
PMAC卡
视频 视频卡
DPRAM卡
I/O板1 控制面板
I/O板2
机床电床 强电柜 I/O信号
伺服信号中转板 XYZ轴伺服单元及变频
电机
A/D卡 仿形仪
图2-24 基于PMAC的开放式数控系统结构框图
总 线 忙
总线优 先权输出
wk.baidu.com
图2-15 串行总线仲裁连接方法
主模1
总
总线优
先权输入
线 忙
总线优 先权输出
主模2
总线优 先权输入
总 线 忙
总线优 先权输出
…
主模N
总线优 先权输入
总 线 忙
总线优 先权输出
优先权编码器 译码器
图2-16 并行总线仲裁框图
CNC管理 模块
（CPU）
主存储器 模块
对话式自 动编程
从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为单微处理 机和多微处理机结构两大类。
单微处理机结构特点：
（l）CNC装置内仅有一个微处理机，由它对存储、插补运算、输入输出控制、 CRT显示等功能集中控制分时处理。
（2）微处理机通过总线与存储器、输入输出控制等各种接口相连，构成CNC 装置。
键盘
软驱
硬盘
显示器
ISA总线
主 CPU 及 主 板
显卡
网卡
多功能板
NC模板
输入板
输出板
位置控制
主轴 主轴编码器
开关量输入
（操作按钮、机床检 测输入）
伺服控制 电机驱动
图2-20 数控专用模板嵌入ＰＣ机结构
（2）通用PC加实时控制单元的递阶式结构 图2-21 递阶式PC数控系统体系结构框图
（3）数字化分布式结构 图2-22 分布式 PC数控系统体系结构框图
输出至机床的
控制信号图2-18 双端口存储器结构框图
CRT （CPU2）
插补 （CPU3）
轴控制 （CPU4）
图2-19 多微处理机共享存储器结构框图
2.3.2 PC-based数控系统的硬件构成
1. PC-based数控系统的体系结构主要有以下3种形式 （1）专用数控加PC前端的复合式结构
串口
并口
第二章 数控系统基本原理与结构
2.3 计算机数控系统硬件结构
2.3.1 CNC系统的定义与结构
CNC系统: 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 的一部分或全部功能，在计算机之外的唯一装置是接 口。
CNC控制器
指令 输入
计算机 (CNC软件)
硬件电路 (CNC硬件)
伺服系统 电机驱动
数控机床
图2-13 计算机数控系统方框图
图
2-
14 微 处 理 器 数 控 系 统 方 框 图
2.3.2 CNC系统的硬件构成特点
从CNC系统的总体安装结构看，有整体式结构和分体式结 构两种。 特点：
整体式：结构紧凑，便于安装 ； 分体式：有利于更换。 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。 大板式结构：大板称为主板，大板式结构紧凑，体积小，可靠性 高，价格低，有很高的性能／价格比，也便于机床的一体 化设计。大板结构虽有上述优点，但它的硬件功能不易变 动，不利于组织生产。 模块化结构：积木式组成CNC系统，使设计简单，有良好的适 应性和扩展性，试制周期短，调整维护方便，效率高。
（4）正是由于只有一个微处理机集中控制，其功能将受微处理机字长、数据 宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。
多微处理机（紧耦合、松耦合）的结构特点：
1）性能价格比高。
2）采用模块化结构具有良好的适应性和扩展性。
3）可靠性高。
4）硬件易于组织规模生产。
多微处理机CNC装置的典型结构
模块 （CPU）
系统总线
操作面板 显示模块
CNC插补 模块
（CPU）
PC功能 模块
（CPU）
位置控制 模块
（CPU）
主轴控制 模块
图2-17 多微处理机共享总线结构框图
1）共享存储器结构
中断 控制
仲裁逻 辑控制
端口1 RAM
地址和数据多 路转换器
从机床来的 控制信号
I/O(CPU1) 共享存储器
端口2
1）共享总线结构
以系统总线为中心的多微处理机CNC装置，把组成CNC装置的各个功能模 块划分为带有CPU或DMA器件的各种主模块和不带CPU和DMA器件的各种 RAM／ROM两大类。
主模1
主模2
主模N
总线优 先权输入
总 线 忙
总线优 先权输出
总线优 先权输入
总 线 忙
总线优 先权输出
…
总线优 先权输入
2. 新一代集成化PC数控系统的体系结构 图2-23 集成化PC数控系统体系结构框图
串口 并口 键盘 软驱 硬盘
主CPU
ISA总线
PMAC卡
视频 视频卡
DPRAM卡
I/O板1 控制面板
I/O板2
机床电床 强电柜 I/O信号
伺服信号中转板 XYZ轴伺服单元及变频
电机
A/D卡 仿形仪
图2-24 基于PMAC的开放式数控系统结构框图
总 线 忙
总线优 先权输出
wk.baidu.com
图2-15 串行总线仲裁连接方法
主模1
总
总线优
先权输入
线 忙
总线优 先权输出
主模2
总线优 先权输入
总 线 忙
总线优 先权输出
…
主模N
总线优 先权输入
总 线 忙
总线优 先权输出
优先权编码器 译码器
图2-16 并行总线仲裁框图
CNC管理 模块
（CPU）
主存储器 模块
对话式自 动编程
从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为单微处理 机和多微处理机结构两大类。
单微处理机结构特点：
（l）CNC装置内仅有一个微处理机，由它对存储、插补运算、输入输出控制、 CRT显示等功能集中控制分时处理。
（2）微处理机通过总线与存储器、输入输出控制等各种接口相连，构成CNC 装置。
键盘
软驱
硬盘
显示器
ISA总线
主 CPU 及 主 板
显卡
网卡
多功能板
NC模板
输入板
输出板
位置控制
主轴 主轴编码器
开关量输入
（操作按钮、机床检 测输入）
伺服控制 电机驱动
图2-20 数控专用模板嵌入ＰＣ机结构
（2）通用PC加实时控制单元的递阶式结构 图2-21 递阶式PC数控系统体系结构框图
（3）数字化分布式结构 图2-22 分布式 PC数控系统体系结构框图
输出至机床的
控制信号图2-18 双端口存储器结构框图
CRT （CPU2）
插补 （CPU3）
轴控制 （CPU4）
图2-19 多微处理机共享存储器结构框图
2.3.2 PC-based数控系统的硬件构成
1. PC-based数控系统的体系结构主要有以下3种形式 （1）专用数控加PC前端的复合式结构
串口
并口
第二章 数控系统基本原理与结构
2.3 计算机数控系统硬件结构
2.3.1 CNC系统的定义与结构
CNC系统: 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 的一部分或全部功能，在计算机之外的唯一装置是接 口。
CNC控制器
指令 输入
计算机 (CNC软件)
硬件电路 (CNC硬件)
伺服系统 电机驱动
数控机床
图2-13 计算机数控系统方框图
图
2-
14 微 处 理 器 数 控 系 统 方 框 图
2.3.2 CNC系统的硬件构成特点
从CNC系统的总体安装结构看，有整体式结构和分体式结 构两种。 特点：
整体式：结构紧凑，便于安装 ； 分体式：有利于更换。 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。 大板式结构：大板称为主板，大板式结构紧凑，体积小，可靠性 高，价格低，有很高的性能／价格比，也便于机床的一体 化设计。大板结构虽有上述优点，但它的硬件功能不易变 动，不利于组织生产。 模块化结构：积木式组成CNC系统，使设计简单，有良好的适 应性和扩展性，试制周期短，调整维护方便，效率高。