第二章 数控系统与接口技术
数控技术及应用教案及讲稿
数控技术及应用教案及讲稿第一章：数控技术概述一、教学目标1. 了解数控技术的定义和发展历程。
2. 掌握数控系统的基本组成和工作原理。
3. 了解数控技术在工程领域的应用。
二、教学内容1. 数控技术的定义和发展历程。
2. 数控系统的基本组成：数控装置、伺服系统、测量系统、数控编程等。
3. 数控技术在工程领域的应用：机械制造、汽车制造、航空制造等。
三、教学方法1. 讲授：讲解数控技术的定义、发展历程和基本组成。
2. 互动：提问学生了解数控技术在实际工程中的应用。
四、教学资源1. PPT课件：介绍数控技术的定义、发展历程和基本组成。
2. 视频素材：展示数控技术在工程领域的应用实例。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对数控技术定义和发展历程的掌握。
2. 课后作业：布置相关课后题目，加深学生对数控系统基本组成的理解。
第二章：数控装置一、教学目标1. 了解数控装置的分类和功能。
2. 掌握数控装置的硬件结构和软件系统。
3. 熟悉数控装置的调试和维护方法。
二、教学内容1. 数控装置的分类：通用型数控装置、专用型数控装置。
2. 数控装置的功能：控制功能、编程功能、仿真功能等。
3. 数控装置的硬件结构：输入/输出接口、中央处理单元、存储器等。
4. 数控装置的软件系统：数控系统软件、数控编程软件等。
5. 数控装置的调试和维护方法。
三、教学方法1. 讲授：讲解数控装置的分类、功能和硬件结构。
2. 实操：演示数控装置的调试和维护方法。
四、教学资源1. PPT课件：介绍数控装置的分类、功能和硬件结构。
2. 实操设备：供学生实际操作数控装置。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对数控装置分类和功能的掌握。
2. 实操报告：评估学生在实操过程中的表现。
第三章：伺服系统一、教学目标1. 了解伺服系统的分类和功能。
2. 掌握伺服系统的硬件结构和软件系统。
3. 熟悉伺服系统的调试和维护方法。
二、教学内容1. 伺服系统的分类：模拟伺服系统、数字伺服系统。
数控技术介绍及应用(ppt 54页)
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
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第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
数控系统接口
2011年 10日12时29分 2011年8月10日12时29分
四川工程职业技术学院
数控系统的接口
五、西门子802C/S接口介绍
• 参考系统说明书及简明调试手册
2011年 10日12时29分 2011年8月10日12时29分
四川工程职业技术学院
数控系统的接口（ 数控系统的接口（interface） ）
• • • • • 一、接口解决的问题 二、接口分类规范 三、接口的实现 四、通信接口 五、西门子802C/S接口介绍
2011年 10日12时29分 2011年8月10日12时29分
四川工程职业技术学院
数控系统的接口
一、接口解决的问题
• 数控系统接口的作用：实现数控装置数据的输入、 输出并与其他装置设备进行信息交换和传递 。 • 数控系统接口的分类：（1）单台机床内部各种部 件之间的信息交换；（2）机床与机床或机床与计 算机之间信息的问题。
三、接口的实现
• 1.接口实现的方法 • （1）数控系统的输入接口电路 • （2）数控系统的输出接口电路
2011年 10日12时29分 2011年8月10日12时29分
四川工程职业技术学院
数控系统的接口
四、通信接口
• RS-232接口介绍
• 又称 EIA RS-232-C，在各种现代化自动控制装置上应用 十分广泛，是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在 1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制 解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通 讯的标准。它的全名是“据终端设备（DTE）和数据通讯 设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”， 该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的 每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以 规定，一般只使用3～9根引线。
数控系统接口
2020年2月29日3时0分
四川工程职业技术学院
数控系统的接口
三、接口的实现
• 1.接口实现的任务 • （1）进行电平转换和功率放大 • （2）防止干扰信号引起误动作
2020年2月29日3时0分
四川工程职业技术学院
数控系统的接口
三、接口的实现
• 1.接口实现的方法 • （1）数控系统的输入接口电路 • （2）数控系统的输出接口电路
2020年2月29日3时0分
四川四、通信接口
• RS-232接口介绍
• 又称 EIA RS-232-C，在各种现代化自动控制装置上应用 十分广泛，是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在 1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制 解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通 讯的标准。它的全名是“据终端设备（DTE）和数据通讯 设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”， 该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的 每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以 规定，一般只使用3～9根引线。
四川工程职业技术学院
数控系统的接口
四、通信接口
• DNC — Distributed Numerical Control，分布
式数控，是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理 系统集成的纽带，是机械加工自动化的又一种形式。 • DNC系统的功能：①NC程序及数据的传递，以某 种通信协议(如Philip532等)实现通信功能；②机床 状态采集和上报；③根据工序计划，自动分配NC程 序及数据到相应机床；④刀具数据的分配与传递。
数控系统的接口（interface）
• 一、接口解决的问题 • 二、接口分类规范 • 三、接口的实现 • 四、通信接口 • 五、西门子802C/S接口介绍
达风数控 DF-200T DF-300T 车床数控系统 用户手册
DF-200T/DF-300T车床数控系统 用 户 手 册南京达风数控技术有限公司（第六版）严谨地做好产品的每个细节积极敏锐地跟踪先进技术热诚有效地服务于每个客户南京达风数控技术有限公司公司地址：南京市江宁区科宁路789号公司网址：技术服务：151****1245,152****6577第一章概述 (9)第二章编程篇 (13)2.1 编程概要 (13)2.1.1 轴定义 (13)2.1.2 机械零点 (13)2.1.3 工件坐标系设定 (13)2.1.4 直径指定和半径指定 (17)2.1.5 坐标单位及范围 (17)2.1.6 编程坐标值 (18)2.1.7 初态，模态 (19)2.1.8 插补功能 (19)2.1.9 进给功能 (20)2.1.10 切削速度—主轴功能 (21)2.1.11 各种加工时选用的刀具——刀具功能 (21)2.1.12 各种功能操作指令——辅助功能 (22)2.1.13 刀具补偿功能 (22)2.2 G功能 (22)2.2.1 定位（G00） (24)2.2.2 直线插补（G01） (25)2.2.3 倒角功能 (26)2.2.4 圆弧插补（G02，G03） (28)2.2.5 暂停或准停（G04） (31)2.2.6 准停定位（G09） (32)2.2.7 自动返回机械零点（G28） (32)2.2.8 自动返回程序零点（G26） (33)2.2.9 跳段功能（G31） (33)2.2.10单刀螺纹（G32） (34)2.2.11 刚性攻丝（G33） (36)2.2.12 变螺距螺纹切削（G34） (37)2.2.13端面螺纹（G35） (37)2.2.14 螺纹切削单一循环（G92） (38)2.2.15 复合型螺纹切削循环（G76） (42)2.2.16 公制螺纹切削复合循环（G86） (45)2.2.17 英制螺纹切削复合循环（G87） (46)2.2.18 刀尖半径补偿（G40，G41，G42） (46)2.2.19 坐标系设定（G50） (46)2.2.20 每分进给（G98） (47)2.2.21 每转进给（G99） (47)2.2.22 恒线速控制（G96，G97） (48)2.2.23外圆，内圆车削循环（G90） (50)2.2.24端面车削循环（G94） (54)2.2.25固定循环使用其他说明事项： (57)2.2.26 端面深孔加工循环（G77） (58)2.2.27端面深孔或割槽加工循环（G74） (60)2.2.28 外圆/内圆切槽/割断循环（G75） (62)2.2.29外圆/内圆粗车循环（G71） (65)2.2.30端面粗车循环（G72） (68)2.2.31 封闭切削循环G73 (71)2.2.32 精加工循环（G70） (74)2.3 主轴功能(S功能) (75)2.3.1 主轴速度指令 (75)2.4 刀具刀补功能 (75)2.4.1 换刀过程（电动回转刀架） (76)2.4.2 换刀相关参数 (76)2.4.3 刀补功能 (77)2.4.4 试切对刀 (77)2.5 辅助功能 (77)2.5.1 M00——暂停 (79)2.5.2 M01——条件暂停 (79)2.5.3 M30——程序结束 (79)2.5.4 M03——主轴正转 (79)2.5.5 M04——主轴反转 (80)2.5.6 M05——主轴停止旋转 (80)2.5.7 M08 M09——冷却液控制 (81)2.5.8 M10 M11——工件夹紧，松开控制 (82)2.5.9 M78 M79——尾座进，尾座退控制 (82)2.5.10 M20，M21，M22——输出口信号控制 (82)2.5.11 M31——工件计数 (83)2.5.12 M32 M33——润滑供油开，供油停 (83)2.5.13 M91 M92——程序跳转指令 (83)2.5.14 M98 M99——子程序调用及子程序返回 (84)2.5.15 M26，M27，M28——旋转轴(Y轴)转速控制 (85)2.5.16 M35 ——自动重复上料功能 (85)2.5.17 M19——主轴准停控制 (86)2.5.18 辅助机能代码调用子程序 (86)2.6 程序的构成 (86)2.6.1 程序 (86)2.6.2 程序名 (89)2.6.3 程序段号 (89)2.6.4 字和地址 (89)2.6.5 程序结束 (90)2.7 自动加减速 (90)2.7.1 程序段拐角处的速度控制 (91)第三章操作篇 (93)3.1 操作面板说明 (93)3.1.1 显示和操作面板 (93)3.1.2 页面显示选择用按键 (94)3.2 位置显示画面 (100)3.3 安全操作 (104)3.3.1 急停 (104)3.3.2 超程 (105)3.3.3 报警处理 (105)3.4 手动操作 (105)3.4.1 手动返回机床零点 (105)3.4.1.1 操作方法 (105)3.4.1.2 返回机床零点的相关参数意义和注意事项 (106)3.4.2 手动连续进给操作 (107)3.4.2.1 操作方法 (107)3.4.2.2 手动快速进给设定 (108)3.4.3 增量进给 (108)3.4.4 手轮进给 (108)3.4.5 返回程序零点 (109)3.4.6 手动辅助机能操作 (109)3.5 自动运行 (111)3.5.1 运行方式 (111)3.5.2 自动运转的执行 (113)3.5.3 自动运转的停止 (113)3.5.4 进给暂停和主轴停止的顺序控制功能（三位开关功能） (113)3.5.5 进给速度倍率调节 (114)3.5.6 快速倍率调节 (114)3.6 试运转 (114)3.6.1 机床锁功能 (115)3.6.2 单段执行 (115)3.7 MDI执行方式 (115)3.7.1 传统MDI方式 (115)3.7.2 快捷MDI方式 (117)3.8 程序存储、编辑 (118)3.8.1 程序存储、编辑操作前的准备 (118)3.8.2 建立新程序 (118)3.8.3 程序名检索 (119)3.8.4 程序的删除 (119)3.8.5 删除全部程序 (120)3.8.6 程序复制 (120)3.8.7 程序的输出 (120)3.8.8 程序段号检索 (121)3.8.9 字的插入、修改、删除 (121)3.8.9.1 将光标定位到要编辑的字上 (121)3.8.9.2 字的插入 (123)3.8.9.3 字的修改 (125)3.8.9.4字的删除 (125)3.8.10 存储程序的个数和存储容量 (125)3.8.11 程序存储器信息显示 (125)3.9 刀具补偿 (126)3.9.1 换刀时刀补的原理 (128)3.9.2 刀补和工件坐标系建立的方法 (129)3.9.2.1 X向、Z向单独对刀 (129)3.9.2.2 X向、Z向同时记忆对刀 (130)3.9.3 刀补修调（刀具磨损补偿） (131)3.9.4 刀补清零 (132)3.10 诊断 (132)3.10.1 系统输入口状态的显示 (133)3.10.2 系统输出口状态的显示 (133)3.10.3 轴脉冲计数显示 (133)3.10.4 主轴编码器线数诊断显示 (133)3.10.5 主轴变频器模拟电压显示 (134)3.10.6 累计加工计件显示 (134)3.10.7 输入口信号定义显示 (134)3.10.8 输出口信号定义显示 (135)3.11 报警显示 (137)3.12 设置功能 (137)3.12.1参数开关及程序开关状态设置 (138)3.12.2 当前时间设置 (138)3.12.3 密码设置 (139)3.12.4 格式化程序存储器 (139)3.13 参数 (140)3.13.1 参数的显示 (140)3.13.2 参数的设定 (142)3.13.3 参数出厂值、参数备份、参数恢复等操作 (143)3.13.3.1 参数恢复为出厂值 (143)3.13.3.2 参数备份 (144)3.13.3.3 参数备份内容恢复为当前参数 (144)3.14 U盘操作 (144)3.14.1 U盘操作界面说明 (144)3.14.2 如何将系统中的程序文件导出到U盘 (145)3.14.3 如何将参数文件导出到U盘 (145)3.14.4如何将U盘文件导入到系统 (145)3.14.5如何将U盘中的参数文件导入到系统 (146)3.15 图形模拟显示和操作 (146)3.15.1 图形模拟操作说明 (146)第四章安装连接 (148)4.1 系统结构及安装 (148)4.1.1 系统组成 (148)4.1.2 系统安装连接 (148)4.1.3 数控系统安装尺寸图 (149)4.2设备间连接 (150)4.2.1系统接口框图和说明 (150)4.2.2 系统与驱动单元的连接（XS30、XS31、XS33） (151)4.2.3 主轴编码器的连接（XS32） (155)4.2.4 手轮接口（XS38） (156)4.2.5 RS232－C串行通信口（XS36） (157)4.2.6 主轴模拟量接口（XS37） (158)4.3 输入输出接口 (158)4.3.1 机床输入/输出接口管脚定义 (158)4.3.2输入口 (163)4.3.3 输出口 (167)第五章常用功能使用说明 (170)5.1 电子齿轮比参数设定 (170)5.2 线性加减速时间常数 (171)5.3 主轴设定 (171)5.4卡盘控制 (173)5.5 手持手轮单元 (175)5.6 尾座控制 (176)5.7 润滑控制 (176)5.8 软件限位设定 (177)5.9 反向间隙补偿 (177)第六章刀补C功能 (179)6.1 刀补C功能基本概念 (179)6.1.1 假想刀尖概念 (179)6.1.2 假想刀尖的方向 (181)6.1.3 补偿值的设置 (184)6.1.4 刀具与工件的相对位置 (184)6.1.5 内侧、外侧 (186)6.1.6 G41、G42及G40的代码格式 (187)6.2 刀补具体补偿情况 (187)6.2.1 刀尖半径补偿具体轨迹分解 (187)6.2.2 刀补进行中变更补偿方向 (195)6.2.3 刀补暂时取消 (197)6.2.4 刀补中含有非移动指令 (199)6.2.5 刀补干涉检查 (201)6.2.6 G90/G94代码中的刀尖半径补偿 (203)6.2.7 G70代码中的刀尖半径补偿 (205)6.3 刀补C的注意事项 (205)6.4 刀补C加工范例 (206)附录1：DF-200T参数一览表 (209)1．位参数 (209)2．数据参数 (214)附录2：常用参数按功能分类 (228)1．X/Z/Y轴控制部分 (228)2．刀架控制 (229)3．螺纹功能参数 (230)4．回机械零点功能 (232)5．系统报警 (233)附录3：报警列表 (234)1．报警列表 (234)2．常见报警的解除方法 (240)附录4：系统升级使用说明 (243)1．U盘方式升级数控系统软件 (243)2．U盘方式升级开机界面 (243)附录5：丝杠螺距误差补偿 (244)1．螺距补偿功能 (244)2．螺距补偿参数的设定步骤 (244)3．螺距误差补偿注意事项 (244)4．螺距误差补偿举例 (245)附录6：急停复位时自动关闭输出口功能 (246)1．复位时关闭输出口定义 (246)2．急停时关闭输出口定义 (247)附录7：外接按钮功能使用 (248)第一章概述DF-200T数控系统为数控车床专用控制系统，该系统应用32位高速CPU、超大规模可编程集成芯片构成控制核心,μm级精度控制，480x234点阵TFT真彩液晶显示,中文操作界面，操作简单直观。
《数控技术第3版》_(习题解答)机工版
数控技术第三版章节练习答案第一章绪论1.1数控机床的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工1.2 数控机床由哪几部分组成？各部分的基本功能是什么？答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
1.3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
1.4．数控机床有哪些特点？答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等1.5．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
数控系统基本组成课件
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。
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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。
.
.
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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。
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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
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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。
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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。
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3. 多微处理机CNC装置的典型结构
（1）共享总线结构 （2）共享存储器结构
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数控软件的特点及关键技术
1.多任务与并行处理技术
（1）. 数控装置的多任务性
图4-11 数控装置的任务及分类框图
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这些任务中有些可以顺序执行，有些必须同时执行，如: （1） 显示和控制任务必须同时执行，以便操作人员及时了解
数控复习资料
数控复习资料第一章数控机床概述一、名词解释：1、NC：数字控制简称数控，在机床领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种自动化技术。
2、CNC：计算机数控，使用专用计算机通过控制程序来实现部分或全部基本控制功能，并能通过接口与各种输入/输出设备建立联系的一种自动化技术。
3、可编程控制器（PLC）：是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。
4、CAD：计算机辅助设计5、CAE：计算机辅助工程6、FMS：柔性制造系统7、FMC：柔性制造单元8、插补：指数据密化的过程，对输入数控系统的有限坐标点（例如起点、终点），计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求。
9、基准脉冲插补：又称脉冲增量插补或行程标量插补，适用于以步进电动机为驱动装置的开环数控系统。
其特点是每次插补结束后产生一个行程增量，以脉冲的方式输出到步进电动机，驱动坐标轴运动。
10、数据采样插补：又称数字增量插补或时间标量插补，适用于交、直流伺服电动机驱动的闭环（或半闭环）控制系统。
这类插补算法的特点是插补运算分两步进行。
首先为粗插补，第二步为精插补，即在粗插补的基础上再做数据点的密化。
11、逐点比较插补法：又称代数运算法、醉步法，它是一种最早的插补算法，其原理是：CNC系统在控制加工过程中，能逐点计算和判别刀具的运动轨迹与给定轨迹的偏差，并根据偏差控制进给轴向给定轮廓方向靠近，使加工轮廓逼近给定轮廓曲线。
二、选择填空1、数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动装置、辅助装置等几个部分组成。
2、数控系统是数控机床的控制核心。
3、机床数控系统是由加工指令程序、计算机控制装置、可编程逻辑控制器、主轴进给驱动装置、速度控制单元及位置检测装置等组成，其核心部分是计算机控制装置。
4、计算机控制装置由硬件和软件两部分组成。
硬件的主体是计算机，包括中央处理器、输入/输出部分和位置控制部分。
西门子数控系统结构及应用(SINUMERIK 840D sl)最新版教案02第二章
教师教案教学内容（板书）教学步骤、方法时间2.1 SINUMERIK 840D sl硬件构成西门子SINUMERIK 840D sl数控系统的硬件主要由操作部件（控制面板+操作面板）、NCU单元、伺服驱动单元、PLC I/O模块、辅助元件等几个部分组成，如图所示。
下面对这些硬件分别进行介绍。
1.操作部件SINUMERIK 840D sl数控系统的操作部件包括MCP、PCU、TCU、OP、手持单元等，主要用于在操作过程中显示相关信息并实现操作者与数控系统的人机交互HMI（Human–Machine Interaction）。
（1）机床控制面板MCP（Machine Control Panel）SINUMERIK 840D sl数控系统的控制面板主要由操作面板和辅助操作面板两部分组成，主要用于操作者与数控系统的信息交互，如输入数控加工程序、改变工作模式，调整倍率等。
运用实物演示法进行讲解，与实训室的实物进行一一对应。
讲解过程切忌生搬硬套，在使用功能的基础上进行类别细分，弱化型号名称的讲解，先使学生理解功能，再慢慢熟悉硬件。
3h教学内容（板书）教学步骤、方法时间（2）OP操作面板OP操作面板由液晶显示屏和NC操作面板组成，用于显示SINUMERIK 840D sl数控系统运行过程中的各种调试及与系统进行信息交互，如图。
（3）TCU（Thin Client Unit）TCU直译为精简型客户端单元，用于显示HMI数据，类似于家用电脑中的显卡（即GPU）或理解为无盘终端。
但TCU自身不带有硬盘，无法安装HMI软件，因此其显示的HMI数据来自于PCU或NCU内部集成的HMI软件。
（4）PCU（Personal Computer Unit）PCU直译为个人电脑单元，其功能类似于工业控制机或家用电脑的主机箱。
PCU配备有独立的CPU和硬盘，并且可在硬盘中安装HMI软件，用于人机可视化交换。
如操作、程序编辑、诊断等前台程序的运行。
机床数控技术第二(2)版课后答案
第一章绪论简答题答案，没有工艺题的1 什么是数控机床答：简单地说，就是采用了数控技术（指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机床机械设备进行控制的一门技术）的机床；即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的道具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。
2 数控机床由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？答：（1）程序介质：用于记载机床加工零件的全部信息。
（2）数控装置：控制机床运动的中枢系统，它的基本任务是接受程序介质带来的信息，按照规定的控制算法进行插补运算，把它们转换为伺服系统能够接受的指令信号，然后将结果由输出装置送到各坐标的伺服系统。
（3）伺服系统：是数控系统的执行元件，它的基本功能是接受数控装置发来的指令脉冲信号，控制机床执行元件的进给速度、方向和位移量，以完成零件的自动加工。
（4）机床主体（主机）：包括机床的主运动、进给运动部件。
执行部件和基础部件。
3 数控机床按运动轨迹的特点可分为几类？它们特点是什么？答：（1）点位控制数控机床：要求保证点与点之间的准确定位（它只能控制行程的终点坐标，对于两点之间的运动轨迹不作严格要求；对于此类控制的钻孔加工机床，在刀具运动过程中，不进行切削加工）。
（2）直线控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标，还要保证在两点之间机床的刀具走的是一条直线，而且在走直线的过程中往往要进行切削。
（3）轮廓控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标值，还要保证两点之间的轨迹要按一定的曲线进行；即这种系统必须能够对两个或两个以上坐标方向的同时运动进行严格的连续控制。
4 什么是开环、闭环、半闭环伺服系统数控机床？它们之间有什么区别？答：(1)开环：这类机床没有来自位置传感器的反馈信号。
数控系统将零件程序处理后，输出数字指令后给伺服系统，驱动机床运动；其结构简单、较为经济、维护方便，但是速度及精度低，适于精度要求不高的中小型机床，多用于对旧机床的数控化改造。
第二章 计算机数控系统CNC与控制原理总结
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
数控系统要义第二章
第二章配置调试篇 (3)2.1调试前的准备工作 (3)2.1.1 NCK+DRV、PLC总清 (3)2.1.2 通过step7单独clear PLC (5)2.1.3单独总清NX板 (5)2.1.4通过sinucom NC单独总清NCK+DRV (6)2.1.5用户级别设置 (7)2.1.6配置HMI通讯参数 (7)2.2 PLC基本调试 (8)2.2.1电脑与PLC建立连接 (8)2.2.2创建项目和硬件配置 (8)2.2.3创建基本PLC程序 (15)2.2.4传PLC程序入数控系统 (18)2.2.5生成PLC符号表 (20)2.3 NCK基本调试 (27)2.3.1 NCK数据总体布局图 (27)2.3.2通用数据的配置 (29)2.3.3通道类数据配置 (32)2.3.4轴类数据的配置 (39)2.3.5 NCK系统特性数据 (54)2.3.6 NCK设定类参数 (56)2.3.7 NCK内存参数分配 (58)2.3.8搜索和查看参数的技巧 (60)2.4 DRV基本调试 (62)2.4.1驱动示例配置 (62)2.4.2驱动系统自动辨识 (63)2.4.3 SMC接口的编码器模块的配置 (65)2.4.4分配轴 (69)2.4.5轴相关参数的改变 (70)2.4.6电源识别 (71)2.5 HMI组件的基本调试 (75)2.5.1 TCU的调试 (75)2.6 恢复数控系统的文件数据 (76)2.6.1重读备份的顺序 (76)2.6.2在写入NCK备份前必须采取的预防措施 (76)2.6.3制作启动盘和恢复整盘备份 (77)2.6.4使用备份重读流程删除某些错误的文件 (80)2.6.5使用Sinucom NC来制作备份 (82)第二章配置调试篇引言：天下之至柔，驰骋天下之至坚。
天下最柔弱的东西，可以渗入并驱使天下最坚硬的东西。
软件可以驱动硬件，硬件运动的前提是做好软件的配置和调试。
机床数控与接口技术-自学考试
机床数控与接口技术-自学考试1. 引言机床数控与接口技术是现代制造业中非常重要的一个领域。
随着科技的发展，传统的手工操作逐渐被机床数控与接口技术所取代，使得生产效率和产品质量得到了显著提高。
本文将从机床数控的基本原理、常见的数控系统和接口技术等方面进行介绍。
2. 机床数控的基本原理机床数控是指通过计算机控制，实现机床工作过程的自动化和精密化。
其基本原理是将人的操作过程转化为计算机语言，通过数控系统控制各个执行机构的移动和操作，完成加工过程。
常见的机床数控系统有数值控制（NC）系统和计算机数控（CNC）系统。
数值控制系统主要通过数控编程方式，将加工路径和加工参数输入到控制器中，通过计算机程序控制机床的运动。
计算机数控系统除了具备数值控制系统的功能外，还可以通过计算机图形界面进行编程，操作更加简便。
3. 常见的数控系统3.1 数值控制系统数值控制系统是最早出现的数控系统，其主要特点是编程方式简单，主要通过G代码和M代码来描述加工路径和操作命令。
G代码用于定义加工的几何轨迹，M代码用于定义机床的运动和辅助功能。
数值控制系统的优点是适用于简单的加工任务，成本较低。
但其缺点是编程复杂、操作繁琐，无法实现复杂的工艺过程。
3.2 计算机数控系统计算机数控系统是目前主流的数控系统，其主要特点是编程简便、功能强大。
使用者可以通过计算机图形界面进行编程，不需要直接输入代码，操作更加直观。
计算机数控系统的优点是功能丰富、操作简便，可以实现复杂的工艺过程。
但其缺点是系统复杂，对操作人员的要求更高。
4. 接口技术在机床数控系统中，接口技术起着至关重要的作用。
接口技术可以将计算机与机床控制系统进行连接，实现二者之间的数据交换和通信。
常见的接口技术包括并行接口、串行接口和以太网接口等。
并行接口是一种常用的接口技术，其主要特点是传输速度快，适合传输大量数据。
常见的并行接口有Centronics接口和IEEE-488接口等。
串行接口是另一种常用的接口技术，其主要特点是传输速度相对较慢，但适合传输较少量的数据。
课后习题
第一章课后习题1.简述数控机床经历的两个阶段和六代的发展过程。
答：数控技术是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。
2.简述数控机床的发展趋势。
答：当前，世界数控技术及其装各正朝着下述几个方向发展:1. 高速、高效、高精度和高可靠性2.模块化、智能化、柔性化和集成化4.数控机床通常由哪些部分组成？各部分的作用是什么？答：数控机床通常是由程序载体：用于存取零件加工程序的装置计算机数控装置（CNC装置）：接收从输入装置送来的脉冲信号；并将信号通过数控装置的系统软件或逻辑电路的编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和控制指令。
伺服系统：把来自CNC装置的微弱指令信号调解、转换、放大后驱动伺服电动机，通过执行部件驱动机床移动部件的运动，使工作台精确定位或使刀具和工件及主轴按规定的轨迹运动，最后加工出符合图样要求的零件。
检测与反馈装置：将机床导轨和主轴移动的位移量、移动速度等参数检测出来，通过模数转换变成数字信号，并反馈到数控装置中，数控装置根据反馈回来的信息进行判断，并发出相应的指令，纠正所产生的误差。
辅助装置：把计算机送来的辅助控制指令经机床接口转换成强电信号，用来控制主轴电动机启停和变速、冷却液的开关及分度工作台的转位和自动换刀等动作。
机床主体：它是实现加工零件的执行部件。
5.简述数控机床的工作原理。
答：用数控机床加工零件时，首先将加工零件的几何信息和工艺信息编制成加工程序，由输入装置送入数控系统中，经过数控系统的处理、运算，按各坐标轴的分量送到各轴的驱动电路，经过转换、放大进行伺服电动机的驱动，带动各轴运动，并进行反馈控制，使刀具与工件及其辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出零件的全部轮廓。
6.数控机床的分类通常是如何划分的？答：1.按工艺用途分类：1）切削加工类数控机床。
2）成型加工类数控机床。
3）特种加工类数控机床。
4）其他加工类数控机床2.按机床运动轨迹分类：1）点位控制数控机床。
项目二 数控系统硬件综合连接
●机床运动部件 限位开关、电磁 阀 ●液压、气压、 润滑装置 ●继电器电路 ●机床其它强电 电路
1．数控系统主板结构与接口（11）
（4）模拟主轴接口JA40
■如果采用非FANUC公司主轴电机，则可以采用变频器驱动。 ■变频器和CNC之间通过JA40接口连接，这时CNC通过JA40 接口给变频器提供-10V~+10V模拟指令信号。 ■CNC、变频器、主轴电机连接图如图所示。
SPM JYA2
JA41
JA7B
1．数控系统主板结构与接口（6）
关于串行主轴接口，有以下几点需要说明：
1）该接口所连接的放大器一定是串行主轴放大器；
2）当系统使用模拟主轴时应使CNC模拟主轴接口
与放大器连接，JA41接口此时连接模拟主轴位置编码器；
1．数控系统主板结构与接口（7）
关于串行主轴接口，有以下几点需要说明：
3．数控系统主轴放大器SPM（Spindle Amplifier Module）接口 （10）
3．数控系统主轴放大器SPM（Spindle Amplifier Module）接口 （11）
15—JY3。磁感应开关信号接口。 数控铣床、加工中心主轴具有定向或准停功能， 这样才能实现镗孔加工循环指令（G76、G86）
⑤—CX2A。直流24V输出接口。
该接口与电源模块CX2B接口连接。
⑥—CX2B。直流24V输入接口。 该接口与紧邻伺服放大器的CX2A相连接。
3．数控系统主轴放大器SPM（Spindle Amplifier Module）接口 （7）
⑦—直流回路连接点状态指示。 在该指示灯完全熄灭后，方可对模块电缆进行 各种操作，否则有危险。 ⑧—JX4。主轴放大器工作状态检查接口。 ⑨—JX1A。模块连接接口。
第二章计算机数控系统
单机或主从结构模块的功能
模块化设计方法：将控制系统按功能划分成若干具有独立功 能的单元模块,并配上相应的驱动软件。系统设计时按功能的 要求选择不同的功能模块，并将其插入控制单元母板上，即 可组成一个完整的控制系统的方法。其中单元母板一般为总 线结构的无源母板，它提供模块间互联的信号通路图2-4。 实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。 1、计算机主板和系统总线(母板) 2、显示模块(显示卡) 3、 输入/输出模块(多功能卡) 4、电子盘(存储模块) 5、设备辅助控制接口模块 6、位置控制模块 7、功能接口模块
首先要将被加工零件图的几何信息和工艺信息 数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹，用 代码按规定的规则和格式编成加工程序，数控 系统则按照程序的要求，进行相应的运算、处 理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以 及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的 相对运动，自动完成零件的加工。 1.逼近处理 2.插补运算 3.指令输出
2．点位运动与移动功能(G功能 )
准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。
如：基本移动、程序暂停、平面选择、坐
标设定、刀具补偿、基准点返回和固定 循环等。
3．插补功能
插补功能
—— 插补功能是数控系统实现零件轮廓 (平面或空间)加工轨迹运算的功能。 精插补和粗插补；硬件插补和软件插补
DNC接口，可实现直接数控，
MAP(制造自动化协议)模块，
网卡：适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集成的
要求。
13．程序编制功能
手工编程 背景（后台）编程 自动编程
计算机数控系统及其接口技术ppt
高精度、高效率、高可靠性、可编程、易于实现自动化。
计算机数控系统的历史与发展
01
02
03
早期阶段
20世纪50年代，数控系统 初现，主要用于加工简单 的机械零件。
发展阶段
20世纪70年代，随着计算 机技术的发展，数控系统 开始采用小型计算机进行 控制。
现代阶段
现代数控系统采用微处理 器和专用集成电路，具有 更高的性能和可靠性。
CNC软件是计算机数控系统的控制软件，负责实现数控加工的 各项功能，如插补、刀具补偿、进给控制等。
工艺软件用于制定加工工艺和加工计划，包括毛坯定义、刀具 选择、切削参数设置等。
编程软件用于生成加工程序，将加工工艺信息转换为数控装置 能够识别的代码。
诊断软件用于检测和排除系统故障，确保系统的可靠性和稳定 性。
软件功能与分类
CAD/CAM软件
用于设计和制造复杂零件的软件，可以生成数控加工所需的G代码。
后处理软件
将CAD/CAM软件生成的G代码转换成特定数控系统能够识别的格式。
仿真软件
用于模拟数控加工过程，检查刀路轨迹和加工参数的正确性，避免实 际加工中的错误。
DNC软件
用于集中管理、调度和传输数控程序的软件，可以实现车间级的生产 自动化。
控制指令输出
计算机数控系统将轨迹计算结果输出到伺 服驱动系统，驱动机床执行加工动作。
轨迹计算
根据译码后的指令和数据处理结果，计算 机数控系统进行轨迹计算，确定每个坐标 轴的移动量。
03
计算机数控系统的接口技术
数据接口
数据接口是计算机数控系统中的重要组成部分，它负责数 据的传输和交换。数据接口通常采用串行接口或并行接口， 可以实现数据的快速、准确传输。
数控系统中的接口技术
置 。软 件环 境需 要 以微 机 为 基础 的现 代数 控 机床 控制 ， 复杂 控 制 功 能 能 够 根 据 需 要 实 现 加 工 质 其
量 的提 高 ， 工 时 问 进 一 步 缩 短 。可 以 自行 定 义 加 接 口与 软 件 平 台 的 开 放 式 数 控 系 统 面 向软 件 配
置 ， 功 能 能够 不 断集 成 于控 制系 统 中 ， 网络 化 其 使 的制 造环 境得 以形 成 。对 于机 床制 造 商和用 户 来
说非 常有 利 的一 点 是 ： 把控 制 系统软 、 件 彻底 分 硬
２ 数 控 装 置 的 显 示 功 能 接 口
１ 分类 ： 代 Ｃ Ｃ装 置采 用 Ｃ Ｔ Ｌ Ｄ作 为 ． 现 Ｎ Ｒ 、Ｃ
译 码 由软件 来 实 现 ， 用 程 序 查 询 的方 法 来 扫 描 采
键盘。
系统 是 指通 过控 制 传统 机 械加 工机 床 来进 行零 件
加工 的 计 算 机 系 统 。数 控 系 统 是 数 控 技 术 的 核 心 ， 上世纪 ９ 从 ０年 代初 开 放式 数控 系 统便 引起 人
２１ ００正
相 隔距离 较远 时可 采用 串行通 信方式 。 １ 常用 的 串行 通信 接 口 Ｒ ２２ ／０ ． ｓ３ ｃ ２ Ｍａ电流
环 、Ｓ２ ／ Ｓ４ Ｒ ４ ２ Ｒ ４ ９。
５ 其 他 接 口
手 轮 输 入 用 于 连 接 手 轮 Ｍ Ｇ 脉 冲 发 生 器 Ｐ
（ 称手 摇 脉 冲 发 生 器 ） 又 。它 广 泛 用 于 机 床 的 手 动轴 移动 操 作 。 Ｍ Ｇ 每 转 能 输 出 １０个 脉 冲 的 Ｐ ０
《数控机床》作业参考答案
《数控机床》作业参考答案（一）第一章数控机床简介一、填空题1、控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置2、数字控制3、并联4、自适应控制（AC）二、单选题1、C2、D3、A4、D5、B三、判断题1、×2、√3、×4、√5、√四、简答题1、简述数控机床的发展趋势。
答：（1）高速度与高精度化：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①数控系统采用位数、频率更高的微处理器；②采用全数字交流伺服系统，大大提高了系统的定位精度、进给速度；③机床静、动摩擦的非线性补偿技术；④应用高速大功率电主轴；⑤配置高速、功能强的内装式可编程控制器；⑥采用高性能和可靠的新型功能部件—电滚珠丝杠；（2）多功能化：数控机床采用一机多能；数控机床具有前台加工、后台编辑的前后台功能；数控机床除具有通讯口、DNC功能外，还具有网络功能；（3）智能化：数控机床引进自适应控制技术；采用故障自诊断、自修复功能；具有刀具寿命自动检测和自动换刀功能；数控机床引进模式识别技术；（4）高的可靠性：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①提高系统的硬件质量；②采用硬件结构模块化、标准化、通用化方式；③增强故障自诊断、自恢复和保护功能。
2、简述数控机床各组成部分的作用。
答：数控机床一般由以下几个部分组成：（1）控制介质：控制介质是将零件加工信息传送到数控装置中去的信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。
常见的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡、磁盘、磁带等。
（2）数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在，主要由输入装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各种输入/输出接口等组成。
主控制系统主要由CPU、存储器、控制器等组成，是数控系统的核心，一般称它为数控装置（CNC装置）。
（3）伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节，主要由伺服电机、伺服驱动控制器组成。
伺服电机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电机的动力源。
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第一节 计算机数控系统概述
早期的数控机床没有计算机，纯粹用小规模集成电路作为信 息存储和数字计算，通常叫硬件数控（NC），后来有了计算机， 用计算机研制数控系统的速度大大提高，这样的数控系统叫计算 机数控（CNC），就是我们研究的这种。
一．数控机床工作过程
按要求把被加工的机械零件，如形状、尺寸等信息人工或
5. 交流电源，直流电源
6. 计算机CPU只能处理TTL电平 控制强电抗干扰的概念：TLP521 ULN2803A
带达林顿三极管的光电隔离元器件:元件如ULN2003，ULN2803A 等等，输出电流大，可以直接驱动频率较低的负载 ,如图TLP521 和达林顿管组成ULN2003和ULN2803A光电耦合驱动器芯片。
KMR KMF
KMF KMF KMR
J2
KMR
三相交流异步电机手动正反转、电磁抱闸制动控制
A BC QS FU
KMF
KMR
KR
M 3~
KT
KR SB
KM
SBF
KMR KMF
NC
KMF SBR
KMF KMR
KM KMR
三相交流异步电机计算机控制正反转、电磁制动控制
A BC QS
FU
D1 光电隔离
J1
}
main()
{
int a，b;
a=inportb(0x150);
b=0x02&a;
if(b!=0)
printf(“没有物体靠近”) ;
else
（三） 外设通过并行输入/输出接口卡把信号输入给计算机 1．外设是TTL电平的信号
3. 做为机械类专业常见计算机接口电路实际情况
使并行输入/输出卡与外设协调一致工作的电路
2. 计算机接口电路的概念
使CPU与外设协调一致工作的电路
3. 做为机械类专业常见计算机接口电路实际情况
使并行输入/输出卡与外设协调一致工作的电路
4. 光电隔离的概念
在计算机控制与检测系统，强电对弱电产生影响使计算机不能 正常工作，叫强电对弱电产生干扰
KMR
SBF KR
SB
KMF SBR
KMR KMF KMF KMR
KR
M 3~
KMR
三相交流异步电机计算机控制正反转、制动控制
A BC QS
FU
D1 光电隔离
J1
D2 光电隔离
J2
D3 光电隔离
J3
KMF
KMR
KR
M 3~
KR J3
J1
KMR KMF
KMF KMF KMR
J2
KMR
三相交流异步电机手动正反转、电磁抱闸制动控制
④ 计算机控制强电方案4： 带固态继电器的并行输入/输出卡＋交流继电器＋电机 如图2－15
继电器输出板
光电式接近开关信号读入计算机
兰色，正极的地
棕色，正极10－30V
R1 R2
0X150口的地线 0X150口的D1位
＃include “dos.h”
printf(“有物体靠近”);
＃include “conio.h”
（二） 计算机通过并行输入/输出接口卡输出信号控制外设 1. 外设是不大于 5 伏的信号 外设取发光二极管，额定电压2伏,额定电流20毫安,这时外设的 电压对计算机不产生干扰，不需采取抗干扰措施。用IPC5313并行 输入/输出卡的0X150口的D1位，每个口有D0、D1、……、D7共8 个接线位,每个口有二个连在一起的“地” 接线位,硬件电路图如图 2－8，忽略其他电阻，R=(5/0.02)=250欧,该卡内部进行取非设计， 输出1为低电平，输出0为高电平，输出11111101B＝fdH，D1位为0 发光二极管亮，D1位是1发光二极管就不亮，使发光二极管亮的C 语言程序：
图2－7 TTL电平 — 光 — 强电
Anode Cathode Emitter Collector
阳极 负极 发射极 集电极
ULN2003N
2.接口电路的概念
使计算机的CPU与外设能够协调一致工作的电路叫计算机接 口电路，简称计算机接口。这里说的外设是除了CPU之外的所有 设备，象存储器、键盘、显示器等等。通常计算机CPU与这些外 设的接口已经设计好了，CPU与串行、并行接口也已经设计好了， 我们做的接口是传感器、强电等等电路与串行、并行接口的接口 电路。串行、并行接口也只能处理TTL电平，我们所谓设计接口 电路，就是把传感器、强电等等电路的信号与串行、并行接口的 TTL电平协调起来，以便计算机能处理。
第二节 计算机并行输入/输出接口电路分类及设计原理
一． 计算机并行输入/输出接口电路的分类及其设计 （一） IPC5313型32路并行输入/输出接口卡简述 该卡是基于ISA总线，有0x150，0x151，0x152，0x153四个口地 址，每个口地址10个引脚，两个引脚是地线，其他8个引脚是数据 位线，分别对应D0，D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7位，所以该 卡共有40个引脚。可以用C语言，8088汇编语言编程使CPU与外设 交换数据信息。
这种方案又分两种情况： ① 计算机向并行输入输出卡的D1位发出持续高电平，
电机运转；发出低电平电机停转
② 计算机向并行输入输出卡的D1位发出持高电平， J自保，电机运转，再向D1位发出低电平，电机持续运转； J1的常闭触点串联到控制回路，计算机向D2位发出高电 平，J1的常闭触电断开，电机停转
在第一章学习过数控机床的组成：
控制介质，数控装置，伺服系统，
电源模块分直流和交流电源模块，通过变压器，整流稳压等等 获得各种电压的电源。
（一）交流电源的获得 三相交流电源的电压：任意两根火线之间380伏，任意一根火
线和零线之间是220伏。变电压器上已经标注好输入端及其接的电 压，输出端及输出电压，在数控机床上常见的交流变压器输入端： 交流380V，220V。输出端常见110V，36V，24V，12V。
KMR KMF
KMF KMF KMR
J2
KMR
电磁抱闸
计算机控制强电方案1: 向并行接口卡（芯片）发出持续信号 ⒍ 光电隔离 - 直 流继电器 - 交流接触器 - 设备
计算机控制强电方案1: 并行接口卡（芯片）-光电隔离-直流继电器-交流接触器-设备 计算机控制强电方案2: 并行接口卡（芯片）－固态继电器－交流接触器－设备 计算机控制强电方案3: 并行接口卡（芯片）－固态继电器－设备
＃include “dos.h” main() { int a; a=0x0fd; outportb(0x150,a); }
使发光二极管亮的8088汇编语言程序： MOV DX，150H MOV AL，0FDH OUT DX，AL
2．外设是大于 5 伏的信号
(1) 方案1：并行输入/输出卡＋光电隔离＋直流继电 器＋交流继电器＋电机
D2 光电隔离
J2
D3 光电隔离
J3
KMF
KMR
KR
M 3~
J3
NC
KR J3
KM
KT
KM
J1
KMR KMF
KMF KMF KMR
J2
KMR
电磁抱闸
计算机控制强电方案2: 并行接口卡（芯片）－固态继电器－交流接触器－设备
计算机控制强电方案3: 并行接口卡（芯片）－固态继电器－设备
选择输入＋5V,输出可接交流220V的固态继电器控制 220V交流灯泡。用IPC5313卡151H口的D1位，如图2－ 13,控制灯泡亮的C语言程序如下：
三相交流异步电机手动正反转、制动控制
A BC QS
FU
KMF
KMR
SBF KR
SB
KMF SBR
KMR KMF KMF KMR
KR
M 3~
KMR
三相交流异步电机计算机控制正反转、制动控制
A BC QS
FU
D1 光电隔离
J1
D2 光电隔离
J2
D3 光电隔离
J3
KMF
KMR
KR
M 3~
KR J3
J1
上述变压、整流、滤波、稳压计算理论在电工学课程全部学 习过，不再论述。现在整流、滤波、稳压元器件都已经集成化， 有整流块、滤波器、稳压块，如图2－6所示。
整流桥模块
滤波器模块
图2－6 整流块、滤波器元件
三. 避免电压干扰的光电隔离元件
（一）TTL电平的概念
在计算机控制系统，经过CPU处理的信号都是TTL电平，高 电平5.0伏，事实上3.5－5.0伏CPU都处理为高电平，设计电路时 按5.0伏设计；低电平0.0伏，事实上0－0.5伏CPU都处理为低电 平，设计电路时按0.0伏设计。通常把高于5.0伏的电压信号叫强 电，把TTL电平的电压信号叫弱电。
外设是大于5伏的电压可能对CPU的TTL电平产生干扰，所以 要采用光电耦合器进行光电隔离，使外设电压不能干扰计算机 TTL电平，如外设是24伏的直流继电器，如图2－9采用中间继电 器控制，程序同图2－8的程序，D1位为1时，中间继电器线圈J 不带电；D1位为0时，中间继电器线圈J带电。因J通断电瞬间产 生很大的自感电动势，加续流二极管D，产生的自感电流在J和D 之间消耗掉。中间继电器线圈带电后,常开触电闭合,接通交流继 电器的线圈的220伏交流电,交流继电器三对常开触电闭合,将380 伏交流电接到交流电机,电机就运转起来了,电气控制原理图如图 2-9所示。
图2－2 交流变压器
（二）直流电源的获得 直流电源的获得是把交流电源经过变压、整流、滤波、稳压 获得的，其过程如图2－3所示，典型电路如图2－4，整流滤波稳 压前后负载上电压波形图如图2－5。
图2－3 变压整流滤波稳压原理图
图2－4 典型变压整流滤波稳压电路图