第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構.ppt

1、 數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控系統(tǒng)的組成 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要部分，它是由數(shù)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要部分，它是由數(shù) 控程序、輸入輸出設備、控程序、輸入輸出設備、cnccnc裝置、可編程控裝置、可編程控 制器制器(plc)(plc)、主軸驅動裝置和進給驅動裝置、主軸驅動裝置和進給驅動裝置 （包括監(jiān)測裝置）等組成，有時也稱作計算（包括監(jiān)測裝置）等組成，有時也稱作計算 機數(shù)控裝置（機數(shù)控裝置（cnccnc裝置）。裝置）。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控裝置。隨著計算機技術數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控裝置。隨著計算機技術 的發(fā)展

2、，數(shù)控裝置性能越來越高，價格越來越低。的發(fā)展，數(shù)控裝置性能越來越高，價格越來越低。 從外部特征來看，從外部特征來看，cnccnc裝置是由硬件（通用硬裝置是由硬件（通用硬 件和專用硬件）和軟件（專用）件和專用硬件）和軟件（專用）兩大部分組兩大部分組 成的，軟件在硬件的支持下運行，離開軟件，硬成的，軟件在硬件的支持下運行，離開軟件，硬 件便無法工作，二者缺一不可。件便無法工作，二者缺一不可。 一. . cnccnc裝置的組成裝置的組成 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 cnccnc裝置硬件的層次結構裝置硬件的層次結構 cnccnc裝置的硬件具有一般計算機的裝置

3、的硬件具有一般計算機的基本結構基本結構，還有數(shù)，還有數(shù) 控機床所特有的控機床所特有的功能模塊與接口單元功能模塊與接口單元。 計計 算算 機機 基基 本本 系系 統(tǒng)統(tǒng) 設設備備層層設設備備支支持持層層 接 口 人機控制 運動控制 pmc 其他i/o 其他設備 計算機系統(tǒng) 顯示設備 輸入/出設備 機 床 機器人 測量機 . 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 2 2、cnccnc裝置軟件的功能結構裝置軟件的功能結構 從本質特征來看，從本質特征來看，cnccnc裝置軟件是具有裝置軟件是具有實時性和多任務實時性和多任務 性的專用操作系統(tǒng)性的專用操作系統(tǒng)，從功能特征來

4、看，該數(shù)控裝置的軟件，從功能特征來看，該數(shù)控裝置的軟件 系統(tǒng)由系統(tǒng)由管理軟件管理軟件和和控制軟件控制軟件兩部分組成。它是兩部分組成。它是cnccnc系統(tǒng)活系統(tǒng)活 的靈魂。其結構框圖如圖的靈魂。其結構框圖如圖4-24-2所示。為了提高機床的進給所示。為了提高機床的進給 速度控制，一些實時控制可以由硬件來完成，如硬件插補速度控制，一些實時控制可以由硬件來完成，如硬件插補 器。這樣器。這樣cpucpu作些插補前的準備工作，而位置控制由硬件作些插補前的準備工作，而位置控制由硬件 電路完成。電路完成。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 管理軟件管理

5、軟件控制軟件控制軟件 零零 件件 程程 序序 管管 理理 顯顯 示示 處處 理理 人人 機機 交交 互互 位位 置置 控控 制制 輸輸 入入 輸輸 出出 管管 理理 插插 補補 運運 算算 故故 障障 診診 斷斷 處處 理理 速速 度度 處處 理理 機機 床床 輸輸 入入 輸輸 出出 編編 譯譯 處處 理理 主主 軸軸 控控 制制 刀刀 具具 半半 徑徑 補補 償償 . . 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 3 3、cnccnc裝置硬件軟件的作用和相互關系裝置硬件軟件的作用和相互關系 硬件是基礎，軟件是靈魂硬件是基礎，軟件是靈魂 cnccnc裝置的系統(tǒng)軟件

6、在系統(tǒng)硬件的支持下，合裝置的系統(tǒng)軟件在系統(tǒng)硬件的支持下，合 理地組織、管理整個系統(tǒng)的各項工作，實現(xiàn)各種理地組織、管理整個系統(tǒng)的各項工作，實現(xiàn)各種 數(shù)控功能，使數(shù)控機床按照操作者的要求，有條數(shù)控功能，使數(shù)控機床按照操作者的要求，有條 不紊地進行加工。不紊地進行加工。 cnccnc裝置的硬件和軟件構成了裝置的硬件和軟件構成了cnccnc系統(tǒng)的系統(tǒng)系統(tǒng)的系統(tǒng) 平臺，如圖平臺，如圖4-34-3所示。所示。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 圖圖4-3 cnc4-3 cnc系統(tǒng)平臺系統(tǒng)平臺 硬件硬件 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 管理軟件管理軟件 應用軟件應用軟件控制軟件控制軟

7、件 數(shù)控加工程序數(shù)控加工程序 接接口口 被控設備被控設備 機機 床床 機器人機器人 測量機測量機 . 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 1 1、具有靈活性和通用性具有靈活性和通用性 cnccnc裝置的功能大多由軟件實現(xiàn)，且軟硬件采用模塊化的裝置的功能大多由軟件實現(xiàn)，且軟硬件采用模塊化的 結構，使系統(tǒng)功能的修改、擴充變得較為靈活。結構，使系統(tǒng)功能的修改、擴充變得較為靈活。 cnccnc裝置其基本配置部分是通用的，不同的數(shù)控機床僅配裝置其基本配置部分是通用的，不同的數(shù)控機床僅配 置置相應的特定的功能模塊相應的特定的功能模塊，以實現(xiàn)特定的控制功能。，以實現(xiàn)特定的

8、控制功能。 二. cnccnc裝置的優(yōu)點裝置的優(yōu)點 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 2 2、數(shù)控功能豐富、數(shù)控功能豐富 插補功能：二次曲線、樣條曲線、空間曲面插補插補功能：二次曲線、樣條曲線、空間曲面插補 補償功能：運動精度補償、隨機誤差補償、非線性誤差補償?shù)妊a償功能：運動精度補償、隨機誤差補償、非線性誤差補償?shù)?人機對話功能：加工的動、靜態(tài)跟蹤顯示，高級人機對話窗口人機對話功能：加工的動、靜態(tài)跟蹤顯示，高級人機對話窗口 編程功能：編程功能：g g代碼、籃圖編程、部分自動編程功能。代碼、籃圖編程、部分自動編程功能。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件

9、結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 3 3、 可靠性高可靠性高 cnccnc裝置采用集成度高的電子元件、芯片、可靠性得裝置采用集成度高的電子元件、芯片、可靠性得 以保證。以保證。 許多功能由軟件實現(xiàn)，使硬件的數(shù)量減少。許多功能由軟件實現(xiàn)，使硬件的數(shù)量減少。 豐富的故障診斷及保護功能豐富的故障診斷及保護功能( (大多由軟件實現(xiàn)大多由軟件實現(xiàn)) )，從，從 而可使系統(tǒng)的故障發(fā)生的頻率和發(fā)生故障后的修復而可使系統(tǒng)的故障發(fā)生的頻率和發(fā)生故障后的修復 時間降低。時間降低。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 4 4、使用維護方便、使用維護方便 操作使用方便：操作使用方便

10、：用戶只需根據(jù)菜單的提示，便可進行正確用戶只需根據(jù)菜單的提示，便可進行正確 操作。操作。 編程方便：編程方便：具有多種編程的功能、程序自動校驗和模擬仿具有多種編程的功能、程序自動校驗和模擬仿 真功能。真功能。 維護維修方便：維護維修方便：部分日常維護工作自動進行部分日常維護工作自動進行( (潤滑，關鍵部潤滑，關鍵部 件的定期檢查等件的定期檢查等) )，數(shù)控機床的自診斷功能，可迅速實現(xiàn)故，數(shù)控機床的自診斷功能，可迅速實現(xiàn)故 障準確定位。障準確定位。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 5 5、易于實現(xiàn)機電一體化、易于實現(xiàn)機電一體化 數(shù)控系統(tǒng)控制柜的體積小（采用

11、計算機，硬件數(shù)量減數(shù)控系統(tǒng)控制柜的體積?。ú捎糜嬎銠C，硬件數(shù)量減 少；電子元件的集成度越來越高，硬件不斷減小），少；電子元件的集成度越來越高，硬件不斷減?。?， 使其與機床在物理上結合在一起成為可能，減少占地使其與機床在物理上結合在一起成為可能，減少占地 面積，方便操作。面積，方便操作。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 cnccnc裝置的功能是指滿足用戶操作和機床控制要求的方法裝置的功能是指滿足用戶操作和機床控制要求的方法 和手段。數(shù)控裝置的功能包括和手段。數(shù)控裝置的功能包括基本功能和選擇功能基本功能和選擇功能。不管用。不管用 于什么場合的于什么場合的cn

12、ccnc裝置，基本功能使必備的數(shù)控功能；選擇裝置，基本功能使必備的數(shù)控功能；選擇 功能是供用戶根據(jù)機床特點和用途進行選擇的功能。功能是供用戶根據(jù)機床特點和用途進行選擇的功能。 基本功能基本功能數(shù)控系統(tǒng)基本配置的功能，即必備功能；數(shù)控系統(tǒng)基本配置的功能，即必備功能； 選擇功能選擇功能用戶可根據(jù)實際要求選擇的功能。用戶可根據(jù)實際要求選擇的功能。 3 3cnccnc裝置的功能裝置的功能 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 1 1、控制功能、控制功能 cnccnc能能控制控制和能和能聯(lián)動控制聯(lián)動控制的進給軸數(shù)，它是數(shù)控的進給軸數(shù)，它是數(shù)控 裝置的重要性能指標。裝置的

13、重要性能指標。 cnccnc的控制軸分有：移動軸（的控制軸分有：移動軸（x x、y y、z z）和回轉軸（和回轉軸（a a、b b、c c）；）； 基本軸和附加軸（基本軸和附加軸（u u、v v、w w）。）。 數(shù)控車床一般只需數(shù)控車床一般只需x x、z z兩軸聯(lián)動控制。數(shù)控銑床、鉆床以及加兩軸聯(lián)動控制。數(shù)控銑床、鉆床以及加 工中心等需要三軸控制以及三軸以上聯(lián)動控制。工中心等需要三軸控制以及三軸以上聯(lián)動控制。 聯(lián)動控制軸數(shù)越多，聯(lián)動控制軸數(shù)越多，cnccnc系統(tǒng)就越復雜，編程也越困難。系統(tǒng)就越復雜，編程也越困難。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 2 2、

14、準備功能（、準備功能（g g功能）功能） 指令機床動作方式的功能指令機床動作方式的功能。 它包括基本移動、程序暫停、平面選擇、坐它包括基本移動、程序暫停、平面選擇、坐 標設定、刀具補償、鏡像、固定循環(huán)加工、公標設定、刀具補償、鏡像、固定循環(huán)加工、公 英制轉換、子程序等指令英制轉換、子程序等指令。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 3 3、 插補功能和固定循環(huán)功能插補功能和固定循環(huán)功能 插補功能插補功能是數(shù)控裝置實現(xiàn)零件輪廓是數(shù)控裝置實現(xiàn)零件輪廓( (平面或空間平面或空間) )加工加工 軌跡運算的功能。實現(xiàn)插補功能的方法有逐點比較法、數(shù)字軌跡運算的功能。實現(xiàn)

15、插補功能的方法有逐點比較法、數(shù)字 積分法、直接函數(shù)法和雙積分法、直接函數(shù)法和雙ddadda法等法等 固定循環(huán)功能固定循環(huán)功能是數(shù)控裝置實現(xiàn)典型加工循環(huán)（如：鉆是數(shù)控裝置實現(xiàn)典型加工循環(huán)（如：鉆 孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削和切螺紋等）的功能孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削和切螺紋等）的功能 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 4 4、進給功能、進給功能 進給速度的控制功能。進給速度的控制功能。 進給速度進給速度 控制刀具相對工件的運動速度，單位為控制刀具相對工件的運動速度，單位為mm/minmm/min。 同步進給速度同步進給速度 實現(xiàn)切削速度和進給速度的同步，單位為實

16、現(xiàn)切削速度和進給速度的同步，單位為 mm/rmm/r。只有主軸裝有位置編碼器的機床才能指令同步進給速度只有主軸裝有位置編碼器的機床才能指令同步進給速度 進給倍率進給倍率（進給修調率）（進給修調率）人工實時修調預先給定的進給速度。人工實時修調預先給定的進給速度。 使用倍率開關不用修改零件加工程序就改變進給速度。使用倍率開關不用修改零件加工程序就改變進給速度。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 5 5、主軸功能、主軸功能 數(shù)控系統(tǒng)的主軸的控制功能數(shù)控系統(tǒng)的主軸的控制功能。 主軸轉速主軸轉速主軸轉速的控制功能，單位為主軸轉速的控制功能，單位為r/minr/min

17、。 恒線速度控制恒線速度控制刀具切削點的切削速度為恒速的控制功能。該功能主要刀具切削點的切削速度為恒速的控制功能。該功能主要 用于車削和磨削加工中，使工件端面質量提高。用于車削和磨削加工中，使工件端面質量提高。 主軸修調率主軸修調率人工實時修調預先設定的主軸轉速。人工實時修調預先設定的主軸轉速。 主軸準停主軸準停該功能使主軸在徑向的某一位置準確停止。加工中心必須有該功能使主軸在徑向的某一位置準確停止。加工中心必須有 主軸準停功能，主軸準停后實施卸刀和裝刀動作。主軸準停功能，主軸準停后實施卸刀和裝刀動作。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 6 6、輔助功能（

18、輔助功能（m m功能）功能） 用于指令機床輔助操作的功能。用于指令機床輔助操作的功能。 主要用于指定主軸的正轉、反轉、停止、冷卻泵的打開和主要用于指定主軸的正轉、反轉、停止、冷卻泵的打開和 關閉、換刀等動作。關閉、換刀等動作。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 7 7、刀具管理功能、刀具管理功能 實現(xiàn)對刀具幾何尺寸和壽命的管理功能。實現(xiàn)對刀具幾何尺寸和壽命的管理功能。 刀具幾何尺寸（半徑和長度），供刀具補償功能使用；刀具幾何尺寸（半徑和長度），供刀具補償功能使用； 刀具壽命是指時間壽命，當?shù)毒邏勖狡跁r，刀具壽命是指時間壽命，當?shù)毒邏勖狡跁r，cnccnc

19、系統(tǒng)將提系統(tǒng)將提 示用戶更換刀具；示用戶更換刀具； cnccnc裝置都具有刀具號（裝置都具有刀具號（t t）管理功能，用于標識刀庫中的刀管理功能，用于標識刀庫中的刀 具和自動選擇加工刀具。具和自動選擇加工刀具。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 8 8、補償功能、補償功能 刀具半徑和長度補償功能：刀具半徑和長度補償功能： 實現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制實現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制 刀具中心軌跡的功能。刀具中心軌跡的功能。 傳動鏈誤差：傳動鏈誤差：包括螺距誤差補償和反向間隙誤差補償功能。包括螺距誤差補償和反向間隙誤差補償功能。 非線性誤差補償功能：非線性誤差補

20、償功能：對諸如熱變形、靜態(tài)彈性變形、空間誤對諸如熱變形、靜態(tài)彈性變形、空間誤 差以及由刀具磨損所引起的加工誤差等，采用差以及由刀具磨損所引起的加工誤差等，采用aiai、專家系統(tǒng)等專家系統(tǒng)等 新技術進行建模，利用模型實施在線補償。新技術進行建模，利用模型實施在線補償。 cnc裝置采用補償功能可以把這些補償量輸入到其內(nèi)部儲存器，裝置采用補償功能可以把這些補償量輸入到其內(nèi)部儲存器， 在控制機床進給時按一定的計算方法將這些補償量補上。在控制機床進給時按一定的計算方法將這些補償量補上。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 9 9、 人機對話功能人機對話功能 在在cnc

21、cnc裝置中這類功能有：裝置中這類功能有： 菜單結構操作界面；菜單結構操作界面； 零件加工程序的編輯環(huán)境；零件加工程序的編輯環(huán)境； 系統(tǒng)和機床參數(shù)、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢或修系統(tǒng)和機床參數(shù)、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢或修 改畫面等。改畫面等。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 1010、自診斷功能、自診斷功能 cnccnc自動實現(xiàn)故障預報和故障定位的功能。自動實現(xiàn)故障預報和故障定位的功能。 cnccnc裝置中安裝了各種診斷程序，這些程序可以嵌裝置中安裝了各種診斷程序，這些程序可以嵌 入其它功能程序中，在入其它功能程序中，在cnccnc裝置運行過程中進行

22、檢裝置運行過程中進行檢 查和診斷。查和診斷。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 1111、通訊功能、通訊功能 cnccnc與外界進行信息和數(shù)據(jù)交換的功能與外界進行信息和數(shù)據(jù)交換的功能 通訊功能主要完成上級計算機與通訊功能主要完成上級計算機與cnccnc裝置之間的數(shù)裝置之間的數(shù) 據(jù)和命令傳送。據(jù)和命令傳送。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 第二節(jié)第二節(jié) cnccnc裝置的硬件結構裝置的硬件結構 cnccnc裝置從它的硬件組成結構來看，若按其中含裝置從它的硬件組成結構來看，若按其中含 有有cpucpu的多少來分，的多少來

23、分，可分為單微處理機和多微處可分為單微處理機和多微處 理機結構兩大類理機結構兩大類。經(jīng)濟型數(shù)控裝置一般采用單。經(jīng)濟型數(shù)控裝置一般采用單 微處理結構，高級型微處理結構，高級型cnccnc裝置采用多微處理結構。裝置采用多微處理結構。 多微處理結構可以使數(shù)控機床向高速度、高精多微處理結構可以使數(shù)控機床向高速度、高精 度和高智能化方向發(fā)展。度和高智能化方向發(fā)展。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 一、分類：一、分類： （一）、單微處理機結構的數(shù)控裝置（一）、單微處理機結構的數(shù)控裝置 1 1、單機系統(tǒng)、單機系統(tǒng): : 整個整個cnccnc裝置只有一個裝置只有一個cp

24、ucpu，它集中控制和管理整個系它集中控制和管理整個系 統(tǒng)資源，通過分時處理的方式來實現(xiàn)各種統(tǒng)資源，通過分時處理的方式來實現(xiàn)各種ncnc功能。該功能。該cpucpu既要對既要對 鍵盤輸入和鍵盤輸入和crtcrt顯示處理，又要進行譯碼、刀補計算以及插補等顯示處理，又要進行譯碼、刀補計算以及插補等 實時處理，這樣進給速度顯然受到影響。實時處理，這樣進給速度顯然受到影響。 2 2、主從結構、主從結構，系統(tǒng)中只有一個，系統(tǒng)中只有一個cpu(cpu(稱為主稱為主cpu)cpu)對系統(tǒng)的資源有控制對系統(tǒng)的資源有控制 和使用權。其它帶和使用權。其它帶cpucpu的功能部件只能接受主的功能部件只能接受主cpu

25、cpu的控制命令或數(shù)的控制命令或數(shù) 據(jù)，或向主據(jù)，或向主cpucpu發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。即它是處于以發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。即它是處于以 從屬地位的，故稱之為主從結構，也歸類于從屬地位的，故稱之為主從結構，也歸類于單微處理機結構單微處理機結構 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 （二）、多微處理機結構（二）、多微處理機結構 cnccnc裝置中有兩個或兩個以上的裝置中有兩個或兩個以上的cpucpu，即系統(tǒng)中的某些功能模塊即系統(tǒng)中的某些功能模塊 自身也帶有自身也帶有cpucpu，根據(jù)部件間的相互關系又可將其分為：根據(jù)部件間的相互關系又可將其分為：

26、 1 1、多主結構：、多主結構：系統(tǒng)中有兩個或兩個以上帶系統(tǒng)中有兩個或兩個以上帶cpucpu的模塊部件對系的模塊部件對系 統(tǒng)資源有控制或使用權。模塊之間采用緊耦合（關聯(lián)與依賴），統(tǒng)資源有控制或使用權。模塊之間采用緊耦合（關聯(lián)與依賴）， 有集中的操作系統(tǒng)，通過仲裁器來解決總線爭用問題，通過公有集中的操作系統(tǒng)，通過仲裁器來解決總線爭用問題，通過公 共存儲器進行交換信息。共存儲器進行交換信息。 2 2、分布式結構、分布式結構：系統(tǒng)有兩個或兩個以上帶：系統(tǒng)有兩個或兩個以上帶cpucpu的功能模塊，各的功能模塊，各 模塊有自己獨立的運行環(huán)境，模塊間采用松耦合，且采用通訊模塊有自己獨立的運行環(huán)境，模塊間采

27、用松耦合，且采用通訊 方式交換信息。方式交換信息。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 cpu 紙帶機紙帶機 接口接口 rs232 接口接口 crt/m di接口 手搖輪手搖輪 接口接口 rom 接口接口 ram 接口接口 plc 接口 位控位控 單元單元 位控位控 單元單元 位控位控 單元單元 主軸主軸 單元單元 d/ad/ad/ad/a 速度速度 單元單元 速度速度 單元單元 速度速度 單元單元 速度速度 單元單元 mmmm mst 功能功能 單微處理機數(shù)控裝置的結構圖單微處理機數(shù)控裝置的結構圖 單微處理機結構的數(shù)控裝置有微處理器、存儲器、總線、單微處理

28、機結構的數(shù)控裝置有微處理器、存儲器、總線、i/o接口、接口、mdi接口、接口、crt或液或液 晶顯示接口、晶顯示接口、plc 接口、主軸控制、紙帶閱讀機接口、通訊接口等組成接口、主軸控制、紙帶閱讀機接口、通訊接口等組成 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 1 1、微處理器和系統(tǒng)總線、微處理器和系統(tǒng)總線( (母板母板) ) 微處理器由控制器和運算器組成，是微處理機的核心，他完成控制和運微處理器由控制器和運算器組成，是微處理機的核心，他完成控制和運 算兩方面的內(nèi)容。在算兩方面的內(nèi)容。在cnccnc裝置中，控制器的控制任務為：從程序存儲器中依裝置中，控制器的控制任

29、務為：從程序存儲器中依 次取出的指令，經(jīng)解釋，向次取出的指令，經(jīng)解釋，向cnccnc裝置裝置各各部分按順序發(fā)出執(zhí)行操作的控制信號，部分按順序發(fā)出執(zhí)行操作的控制信號， 使指令得以執(zhí)行。而且又接受執(zhí)行部件發(fā)回來的反饋信號，控制器根據(jù)程使指令得以執(zhí)行。而且又接受執(zhí)行部件發(fā)回來的反饋信號，控制器根據(jù)程 序中的指令信息以及這些反饋信息，決定下一步命令操作。運算器的任務序中的指令信息以及這些反饋信息，決定下一步命令操作。運算器的任務 主要是：零件加工程序的譯碼、刀補計算、插補計算、位置控制計算及其主要是：零件加工程序的譯碼、刀補計算、插補計算、位置控制計算及其 它數(shù)據(jù)的計算和邏輯運算。它數(shù)據(jù)的計算和邏輯運

30、算。 系統(tǒng)總線是將微處理器、存儲器和輸入系統(tǒng)總線是將微處理器、存儲器和輸入/ /輸出接口等相對獨立的裝置或功能輸出接口等相對獨立的裝置或功能 部件聯(lián)系起來，并傳送信息的公共通道。由部件聯(lián)系起來，并傳送信息的公共通道。由數(shù)據(jù)總線、地址總線：控制總數(shù)據(jù)總線、地址總線：控制總 線組成。線組成。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 2、 顯示模塊顯示模塊( (顯示卡顯示卡) ) 顯示卡的主要作用：接收來自顯示卡的主要作用：接收來自cpucpu的控制命令和顯示用的控制命令和顯示用 的數(shù)據(jù)，經(jīng)與的數(shù)據(jù)，經(jīng)與crtcrt的掃描信號調制后，產(chǎn)生的掃描信號調制后，產(chǎn)生crtc

31、rt顯示器顯示器 所需要的視頻信號，在所需要的視頻信號，在crtcrt上產(chǎn)生所需要的畫面。上產(chǎn)生所需要的畫面。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 在在cnccnc裝置中，裝置中，crtcrt顯示是一個非常重要的功能，它顯示是一個非常重要的功能，它 是人機交流的重要媒介，它給用戶提供了一個直觀的操是人機交流的重要媒介，它給用戶提供了一個直觀的操 作環(huán)境，可使用戶能快速地熟悉適應其操作過程。作環(huán)境，可使用戶能快速地熟悉適應其操作過程。 顯示卡是一個通用性很強的模塊。它不僅隨時可以在市顯示卡是一個通用性很強的模塊。它不僅隨時可以在市 場上買到，而且它還有非常豐富

32、的支持軟件，因此無需場上買到，而且它還有非常豐富的支持軟件，因此無需 用戶自己開發(fā)。用戶自己開發(fā)。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 3 3、 輸入輸入/ /出模塊出模塊( (多功能卡多功能卡) ) 它是它是cnccnc裝置與外界進行數(shù)據(jù)和信息交換的接口板，即裝置與外界進行數(shù)據(jù)和信息交換的接口板，即cnccnc裝置裝置 通過該接口可以從輸入設備獲取數(shù)據(jù)，也可以將通過該接口可以從輸入設備獲取數(shù)據(jù)，也可以將cnccnc裝置中的裝置中的 數(shù)據(jù)送給輸出設備。數(shù)據(jù)送給輸出設備。 該模塊也是標準的該模塊也是標準的pcpc機模塊，一般不需要用戶開發(fā)。機模塊，一般不需要用

33、戶開發(fā)。 （1 1）i/oi/o（輸入（輸入/ /輸出）接口輸出）接口 同其它工業(yè)上的輸入同其它工業(yè)上的輸入/ /輸出接口一樣輸出接口一樣cnccnc裝置與機床間的接口也裝置與機床間的接口也 有國際標準，稱為有國際標準，稱為“機床機床/ /數(shù)控接口數(shù)控接口”標準。標準。 數(shù)控裝置與機床以及機床電器設備之間的接口分為三種類型數(shù)控裝置與機床以及機床電器設備之間的接口分為三種類型 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 二二. .單機或主從結構模塊的功能介紹單機或主從結構模塊的功能介紹 第一類：與驅動控制器和測量裝置之間的連接電路第一類：與驅動控制器和測量裝置之間的連

34、接電路 第二類：電源及保護電路第二類：電源及保護電路 第三類：開第三類：開/ /關信號和代碼連接電路關信號和代碼連接電路 第一類接口傳送的信息第一類接口傳送的信息是是cnccnc裝置與伺服單元、伺服電機、位置監(jiān)測和速度檢裝置與伺服單元、伺服電機、位置監(jiān)測和速度檢 測之間的控制信息，它們屬于數(shù)字控制、伺服控制和檢測控制。測之間的控制信息，它們屬于數(shù)字控制、伺服控制和檢測控制。 第二類電源及保護電路由數(shù)控機床強電線路中的電源控制電路構成。第二類電源及保護電路由數(shù)控機床強電線路中的電源控制電路構成。強電線強電線 路由電源變壓器、繼電器、接觸器、保護開關、熔斷器等連接而成，為驅路由電源變壓器、繼電器、

35、接觸器、保護開關、熔斷器等連接而成，為驅 動主軸電機、輔助電機、電磁鐵、電磁閥、離合器等功率執(zhí)行元件供電。動主軸電機、輔助電機、電磁鐵、電磁閥、離合器等功率執(zhí)行元件供電。 強電線路不能與低壓下工作的控制電路或弱電路直接連接，只能通過中間強電線路不能與低壓下工作的控制電路或弱電路直接連接，只能通過中間 繼電器、熱保護器、控制開關等轉換。繼電器、熱保護器、控制開關等轉換。 第三類開第三類開/ /關信號和代碼連接電路關信號和代碼連接電路是是cnccnc裝置與機床參考點、限位、面板開關裝置與機床參考點、限位、面板開關 等以及一些輔助功能輸出控制連接的信號。當數(shù)控機床沒有用等以及一些輔助功能輸出控制連接

36、的信號。當數(shù)控機床沒有用plcplc時，這些時，這些 信號在信號在cnccnc裝置與機床之間直接傳送，當有裝置與機床之間直接傳送，當有plcplc時，除一些高速信號外，均時，除一些高速信號外，均 通過通過plcplc輸入輸入/ /輸出輸出 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 cnccnc裝置與被控設備交換的信號有三類：裝置與被控設備交換的信號有三類： 開關信號、模擬信號、脈沖信號。開關信號、模擬信號、脈沖信號。 這些信號由于其類型、電平、功率以及抗干擾的原因，一這些信號由于其類型、電平、功率以及抗干擾的原因，一 般不能直接與般不能直接與cnccnc裝置相聯(lián)，

37、需要一個接口對這些信號進行裝置相聯(lián)，需要一個接口對這些信號進行 變換處理。變換處理。 接口電路主要包括以下幾個方面任務接口電路主要包括以下幾個方面任務 （1 1）電平轉換：）電平轉換：一般一般cnc裝置的信號是裝置的信號是ttl電平，而控電平，而控 制機床和來自機床的電信號電平通常不是制機床和來自機床的電信號電平通常不是ttl電平，因此電平，因此 要進行電平轉換，在重負載情況下，還要進行功率放大。要進行電平轉換，在重負載情況下，還要進行功率放大。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 （2 2）a/da/d、d/ad/a轉換：轉換：cnc裝置的微處理器只能處理

38、數(shù)字裝置的微處理器只能處理數(shù)字 量而對于模擬量控制的地方，則需數(shù)量而對于模擬量控制的地方，則需數(shù)/模（模（d/a)轉換器，轉換器， 同理，將模擬量輸入到同理，將模擬量輸入到cnc裝置需要模裝置需要模/數(shù)（數(shù)（a/d)轉換器。轉換器。 （3）防止噪聲引起誤動作）防止噪聲引起誤動作 阻斷外部的干擾信號進入計算機，阻斷外部的干擾信號進入計算機，用光電耦合器或繼電用光電耦合器或繼電 器將器將cnc裝置和機床之間的信號在電器上加以隔離。裝置和機床之間的信號在電器上加以隔離。以以 提高提高cnccnc裝置運行的可靠性。裝置運行的可靠性。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結

39、構 4、電子盤電子盤( (存儲模塊存儲模塊) ) 電子盤是電子盤是cnccnc裝置特有的存儲模塊。在裝置特有的存儲模塊。在cnccnc裝置中裝置中 它用來存放下列數(shù)據(jù)和參數(shù)：它用來存放下列數(shù)據(jù)和參數(shù)： （1 1）系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)固有數(shù)據(jù)；）系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)固有數(shù)據(jù)； （2 2）系統(tǒng)的配置參數(shù)）系統(tǒng)的配置參數(shù)( (系統(tǒng)所能控制的進給軸數(shù)，系統(tǒng)所能控制的進給軸數(shù)， 軸的定義，系統(tǒng)增益等軸的定義，系統(tǒng)增益等) )； （3 3）用戶的零件加工程序）用戶的零件加工程序。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 存儲器有兩大類：存儲器有兩大類：只讀存儲器（只讀存儲器（rom)r

40、om)和隨機存儲器（和隨機存儲器（ram)ram)。 常用的只讀存儲器有：紫外線可擦除的只讀存儲器（常用的只讀存儲器有：紫外線可擦除的只讀存儲器（eprom)eprom)， 和電擦除只讀存儲器（和電擦除只讀存儲器（e e2 2prom)prom)。只讀存儲器存放系統(tǒng)程序，。只讀存儲器存放系統(tǒng)程序， 由數(shù)控裝置生產(chǎn)廠家寫入或由生產(chǎn)廠家提供系統(tǒng)程序軟件和由數(shù)控裝置生產(chǎn)廠家寫入或由生產(chǎn)廠家提供系統(tǒng)程序軟件和 操作工具。操作工具。 隨機存儲器隨機存儲器ramram用于存放中間運行結果，顯示數(shù)據(jù)以及運算用于存放中間運行結果，顯示數(shù)據(jù)以及運算 中的狀態(tài)、標志信息等。屬于加工程序存儲器中的狀態(tài)、標志信息等。

41、屬于加工程序存儲器 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 5 5、plcplc模塊模塊 plcplc模塊：模塊：cnccnc裝置實現(xiàn)順序控制的模塊。裝置實現(xiàn)順序控制的模塊。 plcplc模塊的作用：接收來自操作面板、機床上的各行程開模塊的作用：接收來自操作面板、機床上的各行程開 關、傳感器、按鈕、強電柜里的繼電器以及主軸控制、刀關、傳感器、按鈕、強電柜里的繼電器以及主軸控制、刀 庫控制的有關信號，經(jīng)處理后輸出去控制相應器件的運行。庫控制的有關信號，經(jīng)處理后輸出去控制相應器件的運行。 6 6、mdimdi接口（手動數(shù)據(jù)輸入）接口（手動數(shù)據(jù)輸入） mdimdi是通

42、過數(shù)控面板上的鍵盤操作。數(shù)控裝置的微處理器是通過數(shù)控面板上的鍵盤操作。數(shù)控裝置的微處理器 掃描到按下鍵的信號時，就將數(shù)據(jù)送到移位寄存器，移位掃描到按下鍵的信號時，就將數(shù)據(jù)送到移位寄存器，移位 寄存器的輸出經(jīng)報警檢查，若按鍵有效，按鍵數(shù)據(jù)在控制寄存器的輸出經(jīng)報警檢查，若按鍵有效，按鍵數(shù)據(jù)在控制 選通信號的作用下，經(jīng)選擇器、移位寄存器、數(shù)據(jù)總線送選通信號的作用下，經(jīng)選擇器、移位寄存器、數(shù)據(jù)總線送 入入ramram存儲起來，若按鍵無效，則數(shù)據(jù)不送入存儲起來，若按鍵無效，則數(shù)據(jù)不送入ram.ram. 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 7 7、位置控制模塊、位置控制

43、模塊 位置控制模塊是進給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是實現(xiàn)軌跡控制時，位置控制模塊是進給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是實現(xiàn)軌跡控制時，cnccnc裝裝 置與伺服驅動系統(tǒng)連接的接口模塊。每一進給軸對應一套位置控制器。位置置與伺服驅動系統(tǒng)連接的接口模塊。每一進給軸對應一套位置控制器。位置 控制器在控制器在cnccnc裝置的指令下控制電器帶動工作臺按要求的速度移動規(guī)定的距裝置的指令下控制電器帶動工作臺按要求的速度移動規(guī)定的距 離。軸控制是數(shù)控機床上要求最高的控制，不僅對單個軸的運動和位置精度離。軸控制是數(shù)控機床上要求最高的控制，不僅對單個軸的運動和位置精度 的控制有嚴格要求，而且在多軸聯(lián)動時，還要求各移動軸

44、有很好的配合。的控制有嚴格要求，而且在多軸聯(lián)動時，還要求各移動軸有很好的配合。 常用的位置控制模塊有：常用的位置控制模塊有： 開環(huán)位置控制模塊：開環(huán)位置控制模塊：cnccnc裝置與步進電機驅動電源的接口；裝置與步進電機驅動電源的接口； 閉環(huán)（含半閉環(huán)）位置控制模塊：閉環(huán)（含半閉環(huán)）位置控制模塊： cnccnc裝置與直流、交流伺服驅動裝置的裝置與直流、交流伺服驅動裝置的 接口。接口。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 8 8、功能接口模塊、功能接口模塊 實現(xiàn)用戶特定功能要求的接口板，實現(xiàn)用戶特定功能要求的接口板， 實例：實例： 仿形控制器接口；仿形控制器接口

45、； 激光加工焦點自動跟蹤器接口；激光加工焦點自動跟蹤器接口； 刀具監(jiān)控系統(tǒng)中的信號采集器接口板。刀具監(jiān)控系統(tǒng)中的信號采集器接口板。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 三、多微處理機結構的三、多微處理機結構的cnc裝置裝置 在多微處理機結構的在多微處理機結構的cnccnc裝置中，有兩個或兩個以上的裝置中，有兩個或兩個以上的cpucpu， 多重操作系統(tǒng)有效地實行并行處理多重操作系統(tǒng)有效地實行并行處理. . 1 1、多微處理機結構的多微處理機結構的cnccnc裝置基本功能模塊裝置基本功能模塊 （1 1）cnccnc管理模塊管理模塊 實現(xiàn)管理和組織整個實現(xiàn)管理和組

46、織整個cnccnc系統(tǒng)工作過程所需要的系統(tǒng)工作過程所需要的 功能。如系統(tǒng)初始化、中斷管理、總線裁決、系統(tǒng)出錯識別和處功能。如系統(tǒng)初始化、中斷管理、總線裁決、系統(tǒng)出錯識別和處 理。理。 （2 2）cnccnc插補模塊插補模塊 該模塊完成譯碼、刀具補償計算、坐標位移量該模塊完成譯碼、刀具補償計算、坐標位移量 的計算和進給速度處理等插補前的預處理。然后再進行插補計算，的計算和進給速度處理等插補前的預處理。然后再進行插補計算， 為各坐標軸提供位置給定量。為各坐標軸提供位置給定量。 （3 3）位置控制模塊位置控制模塊 插補后的坐標位置給定值與位置監(jiān)測器測得的插補后的坐標位置給定值與位置監(jiān)測器測得的 位置

47、實際值進行比較，進行自動加減速、回基準點、伺服系統(tǒng)滯位置實際值進行比較，進行自動加減速、回基準點、伺服系統(tǒng)滯 后量的監(jiān)視和飄移補償，最后得到速度控制的模擬電壓，去驅動后量的監(jiān)視和飄移補償，最后得到速度控制的模擬電壓，去驅動 進給電機。進給電機。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 （4 4）plcplc模塊模塊 零件加工中的某些輔助功能和從機床來的信號在零件加工中的某些輔助功能和從機床來的信號在 plcplc模塊中作邏輯處理，實現(xiàn)各功能與操作方式之間的連接，模塊中作邏輯處理，實現(xiàn)各功能與操作方式之間的連接， 機床電器設備的啟停、刀具交換、轉臺分度、工件數(shù)量和

48、運機床電器設備的啟停、刀具交換、轉臺分度、工件數(shù)量和運 轉時間的計數(shù)等。轉時間的計數(shù)等。 （5 5）操作與控制數(shù)據(jù)輸入輸出和顯示模塊）操作與控制數(shù)據(jù)輸入輸出和顯示模塊。零件加工程序、參。零件加工程序、參 數(shù)和數(shù)據(jù)、各種操作命令的輸入輸出、顯示所要求的各種電數(shù)和數(shù)據(jù)、各種操作命令的輸入輸出、顯示所要求的各種電 路。路。 （6 6）存儲器模塊。）存儲器模塊。該模塊指存放程序和數(shù)據(jù)的主存儲器，或功該模塊指存放程序和數(shù)據(jù)的主存儲器，或功 能模塊間數(shù)據(jù)傳送的共享存儲器。能模塊間數(shù)據(jù)傳送的共享存儲器。 2 2、多微處理機結構的、多微處理機結構的cnccnc裝置的優(yōu)點裝置的優(yōu)點 與單微處理機結構與單微處理機

49、結構cnccnc裝置相比，多微處理機結構裝置相比，多微處理機結構cnccnc裝置有裝置有 以下優(yōu)點：以下優(yōu)點： 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 （1 1）運算速度快，性能價格比高。）運算速度快，性能價格比高。多微處理機結構中每一微處理機多微處理機結構中每一微處理機 完成某一特定功能，相互獨立，并且并行工作，所以運算速度快。它適完成某一特定功能，相互獨立，并且并行工作，所以運算速度快。它適 應多軸控制，高進給速度、高精度、高效率的數(shù)控要求，由于系統(tǒng)共享應多軸控制，高進給速度、高精度、高效率的數(shù)控要求，由于系統(tǒng)共享 資源，故性能價格比高。資源，故性能價格比高

50、。 （2 2）適應性強、擴展容易。）適應性強、擴展容易。多微處理機結構多微處理機結構cnccnc裝置大都采用模塊化裝置大都采用模塊化 結構?？蓪⑽⑻幚頇C、存儲器、輸入輸出控制分別作成插件板，或將其結構?？蓪⑽⑻幚頇C、存儲器、輸入輸出控制分別作成插件板，或將其 組成獨立的硬件模塊，相應的軟件也是模塊結構，固化在硬件模塊中，組成獨立的硬件模塊，相應的軟件也是模塊結構，固化在硬件模塊中， 這樣可以積木式組成這樣可以積木式組成cnccnc裝置，具有良好的適應性和擴展性，維修也方裝置，具有良好的適應性和擴展性，維修也方 便。便。 （3 3）可靠性高。）可靠性高。由于多微處理機功能模塊獨立完成某一任務，所

51、以某由于多微處理機功能模塊獨立完成某一任務，所以某 一功能模塊出故障，其它模塊照常工作，不至于整個系統(tǒng)癱瘓，只要換一功能模塊出故障，其它模塊照常工作，不至于整個系統(tǒng)癱瘓，只要換 上正常模塊就解決問題，提高系統(tǒng)可靠性。上正常模塊就解決問題，提高系統(tǒng)可靠性。 （4 4）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn) 一般硬件是通用的，易于配置，一般硬件是通用的，易于配置， 只要開發(fā)新的軟件就可以構成不同的只要開發(fā)新的軟件就可以構成不同的cnccnc裝置，便于組織規(guī)裝置，便于組織規(guī) 模生產(chǎn)，保證質量，形成批量。模生產(chǎn)，保證質量，形成批量。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬

52、件結構 第三節(jié)第三節(jié) cnccnc系統(tǒng)軟件結構系統(tǒng)軟件結構 cnccnc系統(tǒng)軟件是一個典型而又復雜的實時系統(tǒng)。本節(jié)將首先介紹系統(tǒng)軟件是一個典型而又復雜的實時系統(tǒng)。本節(jié)將首先介紹 系統(tǒng)軟硬件界面的關系，然后從系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)流的角度來分析系統(tǒng)軟硬件界面的關系，然后從系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)流的角度來分析cnccnc裝裝 置的數(shù)據(jù)轉換過程，并從置的數(shù)據(jù)轉換過程，并從多任務性和實時性多任務性和實時性的角度來分析的角度來分析cnccnc系統(tǒng)系統(tǒng) 軟件的結構特點，軟件的結構特點， cnccnc裝置的軟件是為完成裝置的軟件是為完成cnccnc數(shù)控機床的各項功能而專門設計和編數(shù)控機床的各項功能而專門設計和編 制的，是一種專用軟

53、件，其結構取決于軟件的分工，也取決于軟制的，是一種專用軟件，其結構取決于軟件的分工，也取決于軟 件本身的結構特點。軟件功能是件本身的結構特點。軟件功能是cnccnc裝置的功能體現(xiàn)。一些廠商生裝置的功能體現(xiàn)。一些廠商生 產(chǎn)的產(chǎn)的cnccnc裝置，硬件設計好后基本不變，而軟件功能不斷升級，以裝置，硬件設計好后基本不變，而軟件功能不斷升級，以 滿足制造業(yè)發(fā)展的要求滿足制造業(yè)發(fā)展的要求。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 1 1、軟件與硬件實現(xiàn)各種功能的特點和關系、軟件與硬件實現(xiàn)各種功能的特點和關系 關系：從理論上講，硬件能完成的功能也可以用軟件來完成。從關系：從

54、理論上講，硬件能完成的功能也可以用軟件來完成。從 實現(xiàn)功能的角度看，軟件與硬件在邏輯上是等價的。實現(xiàn)功能的角度看，軟件與硬件在邏輯上是等價的。 特點：硬件處理速度快，但靈活性差，實現(xiàn)復雜控制的功能困難特點：硬件處理速度快，但靈活性差，實現(xiàn)復雜控制的功能困難 軟件設計靈活，適應性強，但處理速度相對較慢軟件設計靈活，適應性強，但處理速度相對較慢。 2 2、軟、硬件實現(xiàn)功能的分配、軟、硬件實現(xiàn)功能的分配軟件硬件功能界面劃分軟件硬件功能界面劃分 3 3、功能界面劃分的準則：系統(tǒng)的性能價格比、功能界面劃分的準則：系統(tǒng)的性能價格比 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 4

55、、數(shù)控系統(tǒng)功能界面的幾種劃分： 輸 入 預處理 位置檢測 插補運算 位置控制 速度控制 伺服電機 程序 硬件 硬件 硬件 硬件 軟件 軟件 軟件 軟件 軟件和硬件的功能界面 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 四種功能界面的劃分，代表了不同時期的數(shù)控四種功能界面的劃分，代表了不同時期的數(shù)控 裝置產(chǎn)品。數(shù)控裝置發(fā)展的趨勢是裝置產(chǎn)品。數(shù)控裝置發(fā)展的趨勢是軟件承擔的任軟件承擔的任 務越來越多務越來越多。這主要是由于計算機的運算處理能。這主要是由于計算機的運算處理能 力不斷增強，使軟件運行的速度大大提高的結果。力不斷增強，使軟件運行的速度大大提高的結果。 這種趨勢并

56、不是一成不變的，隨著電子技術的發(fā)這種趨勢并不是一成不變的，隨著電子技術的發(fā) 展，硬件的成本也在不斷降低，如果硬件的制造展，硬件的成本也在不斷降低，如果硬件的制造 可以做到象軟件一樣靈活，能夠根據(jù)特殊需求，可以做到象軟件一樣靈活，能夠根據(jù)特殊需求， 專門制做的時候，硬件所擔負的功能還會逐步增專門制做的時候，硬件所擔負的功能還會逐步增 加。加。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 1. . 多任務性與并行處理技術多任務性與并行處理技術 cnc cnc的功能可定義為的功能可定義為cnccnc的任務：的任務： 顯示、譯碼、刀補、速度處理、插補處理、位置控制、顯示、譯

57、碼、刀補、速度處理、插補處理、位置控制、等等 cnc cnc系統(tǒng)的任務要求并行處理：系統(tǒng)的任務要求并行處理： 為了保證控制的連續(xù)性和各任務執(zhí)行的時序配合要求，為了保證控制的連續(xù)性和各任務執(zhí)行的時序配合要求，cnccnc系統(tǒng)系統(tǒng) 的任務必須采用并行處理，如：插補的同時在屏幕上顯示坐標的任務必須采用并行處理，如：插補的同時在屏幕上顯示坐標 位置，為了保證加工過程的連續(xù)性，即刀具在各程序段不停刀、位置，為了保證加工過程的連續(xù)性，即刀具在各程序段不停刀、 譯碼、刀具補償和速度控制模塊必須與插補模塊同時進行，而譯碼、刀具補償和速度控制模塊必須與插補模塊同時進行，而 插補又必須與位置控制同時進行，而不能逐

58、一處理。插補又必須與位置控制同時進行，而不能逐一處理。 數(shù)控裝置數(shù)控裝置 管管 理理 控控 制制 輸輸 入入 i/oi/o 處處 理理 顯顯 示示 診診 斷斷 通通 訊訊 速速 度度 處處 理理 刀刀 具具 補補 償償 譯譯 碼碼 插插 補補 位位 置置 控控 制制 數(shù)控裝置的任務數(shù)控裝置的任務 數(shù)控裝置的多任務性數(shù)控裝置的多任務性 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 任務的并行處理關系 輸入輸入 顯示顯示 診斷診斷i/o 控制控制 譯碼譯碼 刀補刀補 速度速度 處理處理 插補插補 位置位置 控制控制 雙雙 箭箭 頭頭 表表 示示 兩兩 個個 模模 塊塊 之

59、之 間間 有有 并并 行行 處處 理理 關關 系系 任務的并行處理關系任務的并行處理關系 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 并行處理定義并行處理定義： 系統(tǒng)在系統(tǒng)在同一時間間隔同一時間間隔或或同一時刻同一時刻內(nèi)完成兩個或兩個以上任務處理的方法。內(nèi)完成兩個或兩個以上任務處理的方法。 采用并行處理技術的目的：采用并行處理技術的目的： 合理使用和調配合理使用和調配cnccnc系統(tǒng)的資源系統(tǒng)的資源 提高提高cnccnc系統(tǒng)的處理速度。系統(tǒng)的處理速度。 并行處理的實現(xiàn)方式：并行處理的實現(xiàn)方式： 資源分時共享（使多個用戶按時間順序使用同一套資源分時共享（使多個用戶按時

60、間順序使用同一套cpucpu設備）設備） 資源重復（通過增加資源重復（通過增加cpu)cpu)和時間重疊處理和時間重疊處理( (各任務在時間上相互錯開輪各任務在時間上相互錯開輪 流使用同一套設備流使用同一套設備 這些實現(xiàn)方式與這些實現(xiàn)方式與cnccnc系統(tǒng)的硬件結構密切相關。系統(tǒng)的硬件結構密切相關。 第四章第四章 計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構計算機數(shù)控裝置的軟、硬件結構 （1 1）、資源分時共享（對單一資源的系統(tǒng)）、資源分時共享（對單一資源的系統(tǒng)） 在單在單cpucpu結構的結構的cnccnc系統(tǒng)中，可采用系統(tǒng)中，可采用“資源分時共享資源分時共享”并行處并行處 理技術。理技術。 資源分時共享資