数控技术第5章计算机数控装置

•主轴和进给轴驱动控制
•输入 /输出 装置
•数控 •装置
•驱动控制
•装置
•机
•床
•机床电器
•本
逻辑控制
•体
装置
•接受数控装置的开关命令，完成主轴选速、起停和方向控制 功能，换刀功能，冷却、液压、气动、润滑系统控制功能以 及其他机床辅助功能
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•2）多微处理器CNC 的基本功能模块
l CNC管理模块 l CNC插补模块 l 位置控制模块 l PLC（PMC）模块 l 命令与数据输入输出和显示模块 l 存储器模块
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•5.2.3 开放式CNC的硬件结构
•1. 开放式CNC的定义
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2020/11/21
数控技术第5章计算机数控装置
•5.1 CNC系统的组成与特点
CNC—Computerized Numerical Control
定义：借助计算机通过执行其存储器内的程序来完成数控要求 的部分或者全部功能，并配有接口电路、伺服驱动装置的一 种专用计算机系统。
定义：开放式CNC系统必须具备不同应用程序能协调地运行于 系统平台上的能力，提供面向功能地动态重构工具，同时提供统 一标准化地应用程序用户界面。并具有以下特征。
可互操作性：不同应用程序模块通过标准化地应用程序接口运行 于系统平台，不同模块之间保持平等地相互操作能力。
可移植性：不同应用程序模块可运行于不同供应商提供的不同系 统平台上。
•2）基于PC的可开放CNC
结构：通用PC机的扩展槽中加入专用 CNC卡。 特点：CNC卡完成包括加工轨迹生成等几 乎所有CNC处理功能。充分保证系统性能， 软件通用性强，编程处理灵活。
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•5.3 CNC系统的软件结构
•5.3.1 CNC系统软件的组成
l 以单板或专用芯片及模板组成结构紧凑的CNC。多用 于中档数控机床。
l 基于通用计算机（PC或IPC）基础上开发的CNC。可 充分利用通用计算机丰富的软件资源，可随计算机硬件 进行升级。
l 前两种CNC系统硬件需专门设计，通用性较差，第三 种硬件无需专门设计，改变软件即可构成不同CNC系 统，通用性好。
也可解释为：一种控制系统，它能自动完成信息的输入、译码、 运算，从而控制机床的运动和加工过程。
主要任务：存储程序、完成插补、将计算结果输出伺服系统， 控制电机驱动机床执行机构。
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•CNC系统的组成
•数控程序等信息的输入以及输入内容和系统工作状态的显示输出
•识别和解释数控程序，完 成数据计算和逻辑判断处理
可缩放性：增加和减少系统功能仅仅表现为特定模块单元的装载 与卸载。
可相互替代性：不同性能与可靠性和不同功能能力的功能模块可 以相互替代。
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2. 基于PC（或IPC）开放 式CNC的硬件配置形式
•1）基于PC的有限开放
•C（N1C）PC连接型CNC
结构：CNC与PC 通过串行线连接。
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•5.2 CNC系统的硬件结构
l 数控系统的硬件由数控装置、输入输出装置、机床电器逻 辑控制装置和驱动装置等组成。
l 数控装置：数控系统的核心
l 输入输出装置：用于控制数据的输入输出，监控数控系统 的运行，进行机床操作面板及机床机电控制/监测机构的 逻辑处理和监控，并为数控装置提供机床状态和有关应答 信号。
l 紧耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的 处理部件之间采用紧耦合（相关性强），有集中 的操作系统，共享资源。
l 松耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的 功能模块之间采用松耦合（具有相对独立性或相 关性弱），有多重操作系统有效地实现并行处理。
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1）多微处理器CNC的典型结构
l 机床电器逻辑控制装置：接受数控装置发出的数控辅助功 能控制命令，实现数控机床的顺序控制。目前大多采用 PLC控制。
l 驱动装置：以轴为单位的独立体，用以控制各轴的运动。
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•5.2.1 常规CNC的硬件结构
l 总线式模块化结构的CNC。采用32位RISC（精简指令 集）芯片、数学协处理器及闪烁存储器等。多用于多轴 控制的高挡数控机床。
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•CNC系统的特点
灵活性大：可改变和扩展其功能。
通用性强：硬件采用模块化设计，易于扩展， 改变软件可适应不同需求。
可靠性高：采用大规模和超大规模集成电路； 程序被检查后才被调用，保证加工过程中的 故障停机。
功能强大：多功能、可以完成复杂零件的一 次成形。
使用维修方便：内置自诊断程序，软件检查 程序。
特点：容易实现， 已有CNC几乎 不需改动即可应 用。
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•（2） PC内藏型CNC
结构：CNC内部加装PC，PC与CNC之间通过 总线连接。
特点：保持了CNC原有的性能、可靠性和功能， 并且数据传送快，系统响应快。
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•5.2.2 单微处理器结构和多 微处理器结构
•1. 单微处理器结 构
l 只有一个微处理 器，集中控制、 分时处理数控装 置的各个任务。
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•2. 多微处理器结构
l 多微处理器结构是指在系统中有两个或两个以上 的微处理器能控制系统总线、或主存储器进行工 作的系统结构。目前大多数CNC系统均采用多 微处理器结构。
（1）共享总线结构：通过总线连接系统内的各个模块。
主模块控制系统总线，某一时刻只能有一个主模块占用 总线，各模块通过仲裁电路判别各模块的优先级，进而 共享总线资源。
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•（2）共享存储结构
l 采用多端口存储器来 实现各微处理器之间 的相互连接和通信， 每个端口都配有一套 数据、地址、控制线， 以供端口访问。