第二章 计算机数控系统CNC与控制原理总结
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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
享”并行处理技术。即：在规定的时间长度（时间片）内，
在多CPU结构的CNC系统中，根据各任务之间的关联程
度，可采用以下两种并行处理技术：
♦ 若任务间的关联程度不高，则可让其分别在不同的CPU上
同时执行——并发处理； ♦ 若任务间的关联程度较高，即一个任务的输出是另一个任
务的输入，则可采取流水处理的方法来实现并行处理。
38
2.3 CNC系统的软件
顺序处理 流水处理技术示意图
其在运行过程中，不断地定时被前台中断程序所打
断，前后台相互配合来完成零件的加工任务。
40
2.3 CNC系统的软件
②中断型结构
此结构除了初始化程序之外，整个系统软件的各个任务模 块分别安排在不同级别的中断服务程序中，然后由中断管理
系统（由硬件和软件组成）对各级中断服 务程序实施调度管
理。整个软件就是一个大的中断管理系统。
18
2.2 CNC装置的硬件结构
4. 功能模块式结构
将CPU、存储器、输入输出控制、位置控制、显示部 件等分别做成插件板（硬件模块），相应的软件也是模块
结构，固化在硬件模块中，软硬件模块形成一个功能模块。
将各功能模块以总线方式实现连接，以积木方式构成CNC
装置。
19
2.2 CNC装置的硬件结构
5. 开放式数控系统结构
6
2.1概述
2）译码：以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、 翻译成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存 放在指定的内存专用区内。 3）数据处理：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理 等。 4）插补：通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之 间进行“数据点的密化工作”。 5）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置 与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。 6）I/O处理：处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输 出和控制。 7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。 8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。
特点： ♦ 一个微处理器完成所有的功能 ♦ 采用总线结构 ♦ 结构简单，易于实现
♦ 功能受限制
单微处理器结构组成：
微处理器（运算、控制）、存储器、总线、接口；
10
2.2 CNC装置的硬件结构
存储器
只读存储器（ROM）：系统程序 ；
随机存储器（RAM）：运算的中间结果、需显示的数 据、运行中的状态、标志信息； CMOS RAM或磁泡存储器：加工的零件程序、机床参 数、刀具参数 。
♦ 采用多端口控制逻辑来解决多个模块同时访问多端
口存储器冲突的矛盾。 由于多端口存储器设计较复杂，而且对两个以上的主
模块，会因争用存储器可能造成存储器传输信息的阻塞，
所以这种结构一般采用双端口存储器（双端口 RAM ）。
17
2.2 CNC装置的硬件结构
3. 大板结构
所谓大板结构就是将所有或大部分硬件电路集中设计 在一块大印刷电路板上，在其插槽内插入部分辅助小印刷 电路板，构成硬件，配合软件实现预定数控功能。
并行处理
39
2.3 CNC系统的软件
分类 ①前后台型结构
♦ 前台程序:主要完成插补运算、位置控制、故障诊断
等实时性很强的任务，它是一个实时中断服务程序。 ♦ 后台程序(背景程序):完成显示、程序编辑管理、系
统输入/输出、插补预处理（译码、刀补处理、速度预
处理)等弱实时性的任务，它是一个循环运行的程序，
线，通过总线对从控CPU控制、监视、协调。 总线式（多主式）：主总线连接多个CPU，可直接访问所有
系统资源，解决总线争用问题。
典型结构: 共享总线型、共享存储器型及混合型结构。
13
2.2 CNC装置的硬件结构
共享总线结构
FANUC 15系统硬件结构 14
2.2 CNC装置的硬件结构
结构特征：
♦ 功能模块分为带有CPU的主模块和从模块
③数据处理程序 刀具半径和长度补偿、速度处理、辅助功能等处理.
27
2.3 CNC系统的软件
2) 功能： (1)刀具半径补偿
刀补处理的主要工作：
♦ 根据G90/G91计算零件轮 廓的终点坐标值。 ♦ 根据R和G41/G42，计算本
段刀具中心轨迹的终点坐标 值。 ♦ 根据本段与前段连接关系， 进行段间连接处理。
28
2.3 CNC系统的软件
刀具半径补偿的方法 ♦ B刀补 对加工轮廓的连接都是以圆弧进行的。 ♦ C刀补 采用直线作为轮廓之间的刀具过 渡，因此，它的尖角性好，并且 它可自动预报(在内轮廓 刀具中 心轨迹加工时) 过切，以避免产 生过切。
29
2.3 CNC系统的软件
(2) 速度处理功能
G01 x50 F80; G01 x50 y80 F80; 问题：两条命令中，X、Y轴速度是否一样？
7
2.2 CNC装置的硬件结构
CNC装置的硬件结构
按其中含有CPU的多少可分为： 单微处理机结构和多微处理机结构； 按电路板的结构特点可分为： 大板结构和模块化结构。
8
2.2 CNC装置的硬件结构
单微处理器
单微处理器硬件结构图
9
2.2 CNC装置的硬件结构
1. 单微处理器数控装置:
以一个CPU（中央处理器）为核心，CPU通过总线与存储 器和各种接口相连接，采取集中控制、分时处理的工作方式， 完成数控加工各个任务。
25
2.3 CNC系统的软件
1. CNC系统软件的组成与功能
1) 组成：由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。
26
2.3 CNC系统的软件
①输入程序 把加工程序、控制参数和补偿数据输入到CNC装置中。 ②译码程序 将程序段中的工件轮廓信息、进给速度等工艺信息和辅助 信息翻译成计算机识别的数据形式，并按一定格式存放在 指定的内存专用区域。翻译过程中对程序段进行语法错误 检查和逻辑错误检查，发现错误立即报警。
（RAM/ROM，I/O模块）； ♦ 以系统总线为中心，所有的主、从模块都插在严格定
义的标准系统总线上；
♦ 采用总线仲裁机构（电路）来裁定多个模块同时请求 使用系统总线的竞争问题。
15
2.2 CNC装置的硬件结构
共享存储器结构
多CPU共享存储器框图 16
2.2 CNC装置的硬件结构
结构特征：
♦ 面向公共存储器设计，即采用多端口来实现各主模块之 间的互连和通讯；
③功能模块型软件结构
多微处理器CNC装置一般采用模块化结构,每个微处理器 承担不同任务,形成特定功能模块，软件模块化，各功能模块
之间有明确的接口。
41
2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
42
2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
43
2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
位置控制单元 ♦对进给运动的坐标轴位置进行控制（包括位置和速度控制） ♦对主轴控制，一般只包括速度控制
♦刀库位置控制（简易位置控制）
11
2.2 CNC装置的硬件结构
2. 多微处理器结构
在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，
分别实现相应的数控功能。
特点：
能实现真正意义上的并行处理，处理速度快，
3
2.1概述
CNC系统平台
4
2.1概述
5
2.1概述
2. CNC系统工作过程
输入 译码 数据处理 插补 将各个坐标轴的
分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动 伺服电动机，带动各轴运动 实时位置反馈控制，使 各个坐标轴能精确地走到所要求的位置。
1）输入 输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。 输入方式——磁盘输入、光盘输入、键盘输入、通 讯接口输入及连接上位计算机的DNC接口输入等。
开放的含义
可移植性：系统的应用模块无需经过任何改变就可以用
于另一平台，仍然保持原有特性。
可扩展性：不同应用模块可在同一平台上运行。 可协同性：不同应用模块能够协同工作，并以确定方式
交换数据。
规模可变：应用模块的功能和性能以及硬件的规模可
按照需要调整。
20
2.2 CNC装置的硬件结构
开放式数控系统概念结构
21
2.2 CNC装置的硬件结构
开放式数控系统结构形式
①软数控：Soft CNC 以PC机为平台，数控功能由软件模块实现，但要取决于实 时性的问题。通过接口卡对伺服驱动进行控制，由伺服系统驱 动坐标轴电机。全方位开放。 ② PC内嵌入运动控制卡:把多轴运动控制卡插入传统的PC中， 实现以坐标轴运动为主的实时控制（作为数控功能运行）。 PC作为人机接口平台。易实现，研究单位和高校。 ③ PC内嵌入专用数控模块：专业厂家认为CNC系统最主要 功能是高速、高精加工和可靠性，PC的死机现象是不允许的。 已生产的大量CNC系统在体系结构上变化，对维修和可靠性不 利。故采取：增 一块PC板，提供键盘，使PC与CNC联系在一 起的方案。可界面开放，提高人机界面的功能。专业CNC系统 厂家（如Fanuc，Siemens 等）现在都这样做。
44
2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
45
2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
网络功能：RS232串行接口、网络接口、现场总线接口。 安全与维修性不断完善 1）硬软件的限位； 2）急停； 3）卡盘和尾座干涉区的设定； 4）各种互锁功能； 5）移动前的行程检查； 6）各种安全报警的显示； 7）伺服监控显示； 8）输入输出界面显示； 9）注重远距离故障诊断和维修功能开发。
30
2.3 CNC系统的软件
(3)插补计算功能
在给定轮廓线上的起点和终点之间，插入多个中间 点位置坐标的运算过程。 中间点的插入是根据一定的算法由数控装置控制软 件或硬件自动完成。
31
2.3 CNC系统的软件
(4)位置控制功能
每个位置反馈采样周期，将插补给定值与反馈值进行 比 较，用差值去控制电机。
32
2.3 CNC系统的软件
(5)输出（功能）程序
进行伺服控制 反向间隙补偿
丝杠螺距误差补偿
M、S、T辅助功能输出
管理程序
诊断程序
33
2.3 CNC系统的软件
2. CNC系统软件的特点和结构
特点:多任务性与并行处理技术 ♦ 多任务性：显示、译码、刀补、速度处理、插补处理、
位置控制、…
♦ 并行处理：系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个或
22
2.2 CNC装置的硬件结构
CNC系统的硬件结构简图
23
2.2 CNC装置的硬件结构
ARM+DSP嵌入式数控系统结构
24
2.2 CNC装置的硬件结构
ARM微处理器：接受指令、编译；并行多任务调度和资源
管理等。配备多种接口。 DSP数字信号处理器：采用哈佛结构，处理速度快；运算 能力强；方便用户设计和调试等。在高性能数控系统中有 重要的应用价值。
根据各任务实时性的要求，规定它们占用CPU的时间，使
它们分时共享系统的资源。 ♦ “资源分时共享”的技术关键：
其一：各任务的优先级分配问题。
其二：各任务占用CPU的时间长度，即时间片的分
配问题。
36
2.3 CNC系统的软件
资源（CPU）分时共享图
37
2.3 CNC系统的软件
并发处理和流水处理（对多资源的系统）
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
享”并行处理技术。即：在规定的时间长度（时间片）内，
在多CPU结构的CNC系统中，根据各任务之间的关联程
度，可采用以下两种并行处理技术：
♦ 若任务间的关联程度不高，则可让其分别在不同的CPU上
同时执行——并发处理； ♦ 若任务间的关联程度较高，即一个任务的输出是另一个任
务的输入，则可采取流水处理的方法来实现并行处理。
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2.3 CNC系统的软件
顺序处理 流水处理技术示意图
其在运行过程中，不断地定时被前台中断程序所打
断，前后台相互配合来完成零件的加工任务。
40
2.3 CNC系统的软件
②中断型结构
此结构除了初始化程序之外，整个系统软件的各个任务模 块分别安排在不同级别的中断服务程序中，然后由中断管理
系统（由硬件和软件组成）对各级中断服 务程序实施调度管
理。整个软件就是一个大的中断管理系统。
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2.2 CNC装置的硬件结构
4. 功能模块式结构
将CPU、存储器、输入输出控制、位置控制、显示部 件等分别做成插件板（硬件模块），相应的软件也是模块
结构，固化在硬件模块中，软硬件模块形成一个功能模块。
将各功能模块以总线方式实现连接，以积木方式构成CNC
装置。
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2.2 CNC装置的硬件结构
5. 开放式数控系统结构
6
2.1概述
2）译码：以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、 翻译成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存 放在指定的内存专用区内。 3）数据处理：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理 等。 4）插补：通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之 间进行“数据点的密化工作”。 5）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置 与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。 6）I/O处理：处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输 出和控制。 7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。 8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。
特点： ♦ 一个微处理器完成所有的功能 ♦ 采用总线结构 ♦ 结构简单，易于实现
♦ 功能受限制
单微处理器结构组成：
微处理器（运算、控制）、存储器、总线、接口；
10
2.2 CNC装置的硬件结构
存储器
只读存储器（ROM）：系统程序 ；
随机存储器（RAM）：运算的中间结果、需显示的数 据、运行中的状态、标志信息； CMOS RAM或磁泡存储器：加工的零件程序、机床参 数、刀具参数 。
♦ 采用多端口控制逻辑来解决多个模块同时访问多端
口存储器冲突的矛盾。 由于多端口存储器设计较复杂，而且对两个以上的主
模块，会因争用存储器可能造成存储器传输信息的阻塞，
所以这种结构一般采用双端口存储器（双端口 RAM ）。
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2.2 CNC装置的硬件结构
3. 大板结构
所谓大板结构就是将所有或大部分硬件电路集中设计 在一块大印刷电路板上，在其插槽内插入部分辅助小印刷 电路板，构成硬件，配合软件实现预定数控功能。
并行处理
39
2.3 CNC系统的软件
分类 ①前后台型结构
♦ 前台程序:主要完成插补运算、位置控制、故障诊断
等实时性很强的任务，它是一个实时中断服务程序。 ♦ 后台程序(背景程序):完成显示、程序编辑管理、系
统输入/输出、插补预处理（译码、刀补处理、速度预
处理)等弱实时性的任务，它是一个循环运行的程序，
线，通过总线对从控CPU控制、监视、协调。 总线式（多主式）：主总线连接多个CPU，可直接访问所有
系统资源，解决总线争用问题。
典型结构: 共享总线型、共享存储器型及混合型结构。
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2.2 CNC装置的硬件结构
共享总线结构
FANUC 15系统硬件结构 14
2.2 CNC装置的硬件结构
结构特征：
♦ 功能模块分为带有CPU的主模块和从模块
③数据处理程序 刀具半径和长度补偿、速度处理、辅助功能等处理.
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2.3 CNC系统的软件
2) 功能： (1)刀具半径补偿
刀补处理的主要工作：
♦ 根据G90/G91计算零件轮 廓的终点坐标值。 ♦ 根据R和G41/G42，计算本
段刀具中心轨迹的终点坐标 值。 ♦ 根据本段与前段连接关系， 进行段间连接处理。
28
2.3 CNC系统的软件
刀具半径补偿的方法 ♦ B刀补 对加工轮廓的连接都是以圆弧进行的。 ♦ C刀补 采用直线作为轮廓之间的刀具过 渡，因此，它的尖角性好，并且 它可自动预报(在内轮廓 刀具中 心轨迹加工时) 过切，以避免产 生过切。
29
2.3 CNC系统的软件
(2) 速度处理功能
G01 x50 F80; G01 x50 y80 F80; 问题：两条命令中，X、Y轴速度是否一样？
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2.2 CNC装置的硬件结构
CNC装置的硬件结构
按其中含有CPU的多少可分为： 单微处理机结构和多微处理机结构； 按电路板的结构特点可分为： 大板结构和模块化结构。
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2.2 CNC装置的硬件结构
单微处理器
单微处理器硬件结构图
9
2.2 CNC装置的硬件结构
1. 单微处理器数控装置:
以一个CPU（中央处理器）为核心，CPU通过总线与存储 器和各种接口相连接，采取集中控制、分时处理的工作方式， 完成数控加工各个任务。
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2.3 CNC系统的软件
1. CNC系统软件的组成与功能
1) 组成：由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。
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2.3 CNC系统的软件
①输入程序 把加工程序、控制参数和补偿数据输入到CNC装置中。 ②译码程序 将程序段中的工件轮廓信息、进给速度等工艺信息和辅助 信息翻译成计算机识别的数据形式，并按一定格式存放在 指定的内存专用区域。翻译过程中对程序段进行语法错误 检查和逻辑错误检查，发现错误立即报警。
（RAM/ROM，I/O模块）； ♦ 以系统总线为中心，所有的主、从模块都插在严格定
义的标准系统总线上；
♦ 采用总线仲裁机构（电路）来裁定多个模块同时请求 使用系统总线的竞争问题。
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2.2 CNC装置的硬件结构
共享存储器结构
多CPU共享存储器框图 16
2.2 CNC装置的硬件结构
结构特征：
♦ 面向公共存储器设计，即采用多端口来实现各主模块之 间的互连和通讯；
③功能模块型软件结构
多微处理器CNC装置一般采用模块化结构,每个微处理器 承担不同任务,形成特定功能模块，软件模块化，各功能模块
之间有明确的接口。
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2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
42
2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
43
2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
位置控制单元 ♦对进给运动的坐标轴位置进行控制（包括位置和速度控制） ♦对主轴控制，一般只包括速度控制
♦刀库位置控制（简易位置控制）
11
2.2 CNC装置的硬件结构
2. 多微处理器结构
在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，
分别实现相应的数控功能。
特点：
能实现真正意义上的并行处理，处理速度快，
3
2.1概述
CNC系统平台
4
2.1概述
5
2.1概述
2. CNC系统工作过程
输入 译码 数据处理 插补 将各个坐标轴的
分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动 伺服电动机，带动各轴运动 实时位置反馈控制，使 各个坐标轴能精确地走到所要求的位置。
1）输入 输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。 输入方式——磁盘输入、光盘输入、键盘输入、通 讯接口输入及连接上位计算机的DNC接口输入等。
开放的含义
可移植性：系统的应用模块无需经过任何改变就可以用
于另一平台，仍然保持原有特性。
可扩展性：不同应用模块可在同一平台上运行。 可协同性：不同应用模块能够协同工作，并以确定方式
交换数据。
规模可变：应用模块的功能和性能以及硬件的规模可
按照需要调整。
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2.2 CNC装置的硬件结构
开放式数控系统概念结构
21
2.2 CNC装置的硬件结构
开放式数控系统结构形式
①软数控：Soft CNC 以PC机为平台，数控功能由软件模块实现，但要取决于实 时性的问题。通过接口卡对伺服驱动进行控制，由伺服系统驱 动坐标轴电机。全方位开放。 ② PC内嵌入运动控制卡:把多轴运动控制卡插入传统的PC中， 实现以坐标轴运动为主的实时控制（作为数控功能运行）。 PC作为人机接口平台。易实现，研究单位和高校。 ③ PC内嵌入专用数控模块：专业厂家认为CNC系统最主要 功能是高速、高精加工和可靠性，PC的死机现象是不允许的。 已生产的大量CNC系统在体系结构上变化，对维修和可靠性不 利。故采取：增 一块PC板，提供键盘，使PC与CNC联系在一 起的方案。可界面开放，提高人机界面的功能。专业CNC系统 厂家（如Fanuc，Siemens 等）现在都这样做。
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2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
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2.3 CNC系统的软件
3. 数控系统功能的发展趋势
网络功能：RS232串行接口、网络接口、现场总线接口。 安全与维修性不断完善 1）硬软件的限位； 2）急停； 3）卡盘和尾座干涉区的设定； 4）各种互锁功能； 5）移动前的行程检查； 6）各种安全报警的显示； 7）伺服监控显示； 8）输入输出界面显示； 9）注重远距离故障诊断和维修功能开发。
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2.3 CNC系统的软件
(3)插补计算功能
在给定轮廓线上的起点和终点之间，插入多个中间 点位置坐标的运算过程。 中间点的插入是根据一定的算法由数控装置控制软 件或硬件自动完成。
31
2.3 CNC系统的软件
(4)位置控制功能
每个位置反馈采样周期，将插补给定值与反馈值进行 比 较，用差值去控制电机。
32
2.3 CNC系统的软件
(5)输出（功能）程序
进行伺服控制 反向间隙补偿
丝杠螺距误差补偿
M、S、T辅助功能输出
管理程序
诊断程序
33
2.3 CNC系统的软件
2. CNC系统软件的特点和结构
特点:多任务性与并行处理技术 ♦ 多任务性：显示、译码、刀补、速度处理、插补处理、
位置控制、…
♦ 并行处理：系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个或
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2.2 CNC装置的硬件结构
CNC系统的硬件结构简图
23
2.2 CNC装置的硬件结构
ARM+DSP嵌入式数控系统结构
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2.2 CNC装置的硬件结构
ARM微处理器：接受指令、编译；并行多任务调度和资源
管理等。配备多种接口。 DSP数字信号处理器：采用哈佛结构，处理速度快；运算 能力强；方便用户设计和调试等。在高性能数控系统中有 重要的应用价值。
根据各任务实时性的要求，规定它们占用CPU的时间，使
它们分时共享系统的资源。 ♦ “资源分时共享”的技术关键：
其一：各任务的优先级分配问题。
其二：各任务占用CPU的时间长度，即时间片的分
配问题。
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2.3 CNC系统的软件
资源（CPU）分时共享图
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2.3 CNC系统的软件
并发处理和流水处理（对多资源的系统）