第2章 數(shù)控系統(tǒng)及工作原理ppt課件

1、第一節(jié) 概 述1.1 數(shù)控系統(tǒng)概念 數(shù)控系統(tǒng)CNC系統(tǒng)是借助于計算機通過執(zhí)行其存儲器內(nèi)的程序來完成數(shù)控要求的部分或全部功能，并配有接口電路、伺服驅(qū)動裝置的一種專用計算機系統(tǒng)。1.2 數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成主軸伺服單元數(shù) 控裝置輸出設(shè)備PLC進給伺服單元 機 床 本 體接口電路操作面板輸入設(shè)備主軸電機進給電機位置檢測1.3 數(shù)控裝置的主要工作數(shù)控裝置的主要工作 CNC裝置的控制流程 信息輸入存儲譯碼插補位置控制驅(qū)動控制機床預(yù)處理電動機位置反響PLCI/OCNC裝置CNC裝置的功能簡介系統(tǒng)初始化；輸入；加工程序的執(zhí)行； 譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補、位置控制、開關(guān)量控制顯示；故障檢測與診斷第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控插

2、補原理數(shù)控插補原理 在數(shù)控加工中，一般已知運動軌跡的起點坐標(biāo)、終點坐標(biāo)和曲線方程，如何使切削加工運動沿著預(yù)定軌跡移動呢？數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)這些信息實時地計算出各個中間點的坐標(biāo)，通常把這個過程稱為“插補”。起點終點曲線插補 插補實質(zhì)上是根據(jù)有限的信息完成“數(shù)據(jù)點的密化任務(wù)。目前普遍應(yīng)用的兩類插補方法： 1.基準(zhǔn)脈沖插補2. 數(shù)據(jù)采樣插補逐點比較法數(shù)字積分法矢量判別法比較積分法 所謂逐點比較法，就是每走一步都要和給定軌跡比較一次，根據(jù)比較結(jié)果來決定下一步的進給方向，使刀具向減小偏差的方向移動,并逐漸趨向終點，刀具所走的軌跡應(yīng)該和給定軌跡非常相“像”。逐點比較法 終點判別 結(jié)束 Y N 偏差判別 開始 坐

3、標(biāo)進給偏差計算 逐點比較法插補過程 可按四個步驟進行：偏差判別；坐標(biāo)進給；偏差計算；終點判別逐點比較法直線插補逐點比較法圓弧插補逐點比較法直線插補1. 偏差判別2. 進 給3. 偏差計算4. 終點判別1. 偏差判別偏差判別 0eexyxy0eeyxyx),(eeyxEXYO直線OE的方程：設(shè)加工時刀具的瞬時位置為 ，),(iiiyxP),(eeyxEXYO),(iiiyxPeiieiyxyxF取偏差函數(shù)為：上點在直線時，表示OEPFii0上方點在直線時，表示OEPFii0下方點在直線時，表示OEPFii0),(iiiyxP),(eeyxEXYO將F0作為同一中情況考慮回到直線插補2. 進進 給

4、（給（+X）方向前進一步刀具向時，XFi 0),(iiiyxP),(11iiiyxP),(eeyxExyO),(11iiiyxP一點刀具運動到新的2. 進進 給（給（+Y）方向前進一步刀具向時，YFi 0),(iiiyxP),(11iiiyxP),(eeyxExyO),(11iiiyxP一點刀具運動到新的回到直線插補3. 偏差計算偏差計算F0）101iiixxF時，當(dāng)iiyy eieeiieeiieetieiyFyyxyxyxyxyxyxF) 1(11eiiyFF1),(iiiyxP),(11iiiyxP),(eeyxEXYO3. 偏差計算偏差計算F0）),(iiiyxP),(eeyxEeii

5、eiyxyxF11eieieieeiiexFyxxyxyxyx) 1(eiixFF1YOX),(11iiiyxPiiixxF 時，當(dāng)011iiyyeiiyFF1eiixFF1F0F0回到直線插補4.終點判別eeYXE 通常采用插補循環(huán)或進給的總步數(shù)來判斷是否到達終點： 每進行一次插補，就對E進行一次減一運算，當(dāng)E=0時，表明到達終點，插補結(jié)束逐點比較法直線插補例如例：例： 用逐點比較法加工第一象限直線用逐點比較法加工第一象限直線OE，終，終點坐標(biāo)為點坐標(biāo)為E5，3）， 35(EYXO解： 總步數(shù) 加工開始時刀具對準(zhǔn)在直線OE的起點O處 因此，此時F=0835直線插補示例續(xù)） 偏差判別進給偏差計

6、算終點判別起點1234567800, 0F00, 0F00, 1F01 , 1F01 , 2F02, 2F02, 3F02, 4F03 , 4Fxyxxyxyx3300, 1F2531 , 1F1321 , 2F4512, 2F1342, 2F2312, 4F3523 , 4F0333 , 5F80E53E44E35E26E17E08E7101 EE6112 EE練一練直線插補示例續(xù)） XYE5，3）O 加工第一象限直線OE，起點為坐標(biāo)原點，終點坐標(biāo)為E4，3）。試用逐點比較法對該段直線進行插補，并畫出插補軌跡。 exey00F初始化eeyx 0?0FFyFeFxFe進給一步+xY進給一步+y

7、NN?0終了Y1第一象限直線插補流程圖四個象限的直線插補四個象限的直線插補yxL1L2L3L4用L1、L2、L3、L4分別表示第、象限的直線。yxL1F0L2L3F0F0F0L4F0F0F0F0進給沿著X軸使X絕對值增大靠近Y軸區(qū)域偏差大于零 靠近X軸區(qū)域 偏差小于零進給沿著Y軸使Y絕對值增大四象限直線偏差符號和進給方向偏差判別F0F0進給第一象限+X+Y第二象限-X+Y第三象限-X-Y第四象限+X-Y偏差計算eiiYFF1eiiXFF1插補運算時用 X ， Y代替X，Y，偏差符號確定可將其轉(zhuǎn)化到第一象限，動點與直線的位置關(guān)系按第一象限判別方式進行判別。 開場初始化初始化 |Xe|，|Ye|

8、|Xe|Ye| F0 FF Ye FF Xe =0-1 -1 沿Xe向走一步 Y終了Y沿Ye向走一步 NN四象限直線插補流程圖逐點比較法圓弧插補1.1.偏差判別偏差判別）點，（設(shè)加工時刀具位于iiiyxP,0222RyxAE的方程圓弧222RyxFiiiEAR),(iiiyxPYX取偏差函數(shù)為：外側(cè)在圓弧時，表示點AEPFii0上在圓弧時，表示點AEPFii0EA內(nèi)側(cè)在圓弧時，表示點AEPFii0),(iiiyxPYX將F0作為同一中情況考慮2.2.進給（進給（-X-X）),(11iiiyxP方向前進一步時，刀具向XFi 0XYEA),(iiiyxP2.2.進給（進給（+Y+Y）方向前進一步時

9、，刀具向YFi 0XYEA),(iiiyxP),(11iiiyxP3.3.偏差計算（偏差計算（-X-X）121iiixFF時，當(dāng)0iF11iixxiiyy 1212) 1(2222221iiiiiiiixFRyxxRyxF),(11iiiyxPXYEA),(iiiyxP1212) 1(2222221iiiiiiiiyFRyyxRyxF3.3.偏差計算（偏差計算（+Y+Y）時，當(dāng)0iFiixx 11iiyy121iiiyFFXYEA),(iiiyxP),(11iiiyxP121iiixFF121iiiyFFF0F04.4.終點判別終點判別oeoeYYXXE 通常采用插補循環(huán)或進給的總步數(shù)來判斷是

10、否到達終點： 每進行一次插補，就對E進行一次減一運算，當(dāng)E=0時，表明到達終點，插補結(jié)束逐點比較法圓弧插補例如例：例： 用逐點比較法加工第一象限逆圓弧用逐點比較法加工第一象限逆圓弧AE，起，起點點A(4，1)，終點，終點E(1，4)Y) 1 , 4(A)4 , 1 (EX解：總步數(shù)加工開始時刀具對準(zhǔn)在圓弧AE的起點A，因此，此時F=061441E偏差判別進給方向偏差計算 坐標(biāo)值計算坐標(biāo)值計算終點計算起點1 2345600F00F01F02F03F04F05Fxxxyyy1201xFF7142012112yFF4112712223yFF1122412334xFF4132112445yFF3132

11、412556xFF0122340 x10y31x11y22y32x33x24x22x16x34y45y46y33y60E51E42E33E24E15E06E練一練圓弧插補過程圖Y) 1 , 4(A)4 , 1 (EX 現(xiàn)欲加工第一象限順圓弧AB，起點A0，4），終點B4，0），試用逐點比較法進行插補。 aayx ,初始化00Feaeayyxx0FFxF12FyF121 ?0進給一步xY進給一步y(tǒng)NN終了Y第第一一象象限限逆逆圓圓弧弧插插補補流流程程圖圖四個象限中圓弧插補四個象限中圓弧插補 NR逆圓弧 SR順圓弧四個象限圓弧進給方向NR1NR2NR3NR4XYSR1SR2SR3SR4XYOO(a

12、) 逆圓弧(b) 順圓弧F0F0NR1NR2NR3NR4XYSR1SR2SR3SR4XYOO方向進給時，向當(dāng)YFi0方向進給時，向當(dāng)XFi0方向進給時，向當(dāng)YFi0方向進給時，向當(dāng)XFi0NR1，NR3，SR2，SR4NR2，NR4，SR1，SR3偏差判別F0F0進給-X+Y+X-Y+X+Y-X-Y偏差計算4SR3NR2SR1NRiiiiiiiYYXXXFF111112112111iiiiiiiYYXXYFF偏差判別F0F0進給-Y+X+Y-X-Y-X+Y+X偏差計算4NR3SR2NR1SRiiiiiiiYYXXXFF111112112111iiiiiiiYYXXYFF圓弧插補計算過程CAy

13、跨象限圓弧BX圓弧過象限，即圓圓弧過象限，即圓弧的起點和終點不弧的起點和終點不在同一象限內(nèi)在同一象限內(nèi)若坐標(biāo)采用絕對值進行插補運算，應(yīng)先進行過象限判斷，當(dāng)X0或Y0時過象限將圓弧AC分成兩段圓弧AB 和BC，到X0時，進行處理，對應(yīng)調(diào)用SR2和SR1的插補程序試用逐點比較法對下列直線和圓弧進行插補，并畫出實際運動軌跡。XOY平面內(nèi)的直線OA，坐標(biāo)O0，0）、A5，3）XOZ平面內(nèi)的圓弧AE，坐標(biāo)A4，0）、E0，4），圓心在O0，0）數(shù)控補償原理數(shù)控補償原理第 三 節(jié)軌跡控制中有關(guān)刀具的補償軌跡控制中有關(guān)刀具的補償?shù)毒呶恢醚a償?shù)毒呶恢醚a償?shù)毒唛L度補償?shù)毒唛L度補償?shù)毒甙霃窖a償?shù)毒甙霃窖a償進給運動

14、中對機械傳動情況的補償進給運動中對機械傳動情況的補償傳動間隙補償傳動間隙補償傳動副傳動誤差補償傳動副傳動誤差補償XZOABCBAUBAWCAUCAWIKI I、K K即為即為2 2號刀號刀 X X、Z Z軸的刀補值軸的刀補值將將I I、K K輸入到對應(yīng)輸入到對應(yīng) 的刀補寄存器中的刀補寄存器中以以1 1號刀位點號刀位點B B為為 編程刀位點編程刀位點XZ程序中刀位點的位置ABW1W2G43G4412W3W3W3即為補償值G43為正補償W3=（W2W1）G44為負補償W3= （W2W1）刀具半徑為R刀位點軌跡為輪廓線的等距線零件表面輪廓線根據(jù)工件輪廓和刀具半徑R，計算出刀位點的軌跡。當(dāng)零件輪廓線是

15、直線和圓弧時，刀位點的軌跡線形是與零件輪廓線距離為R的等距線這樣便可以根據(jù)零件輪廓編程，而使刀具中心移動，加工出所需的工件輪廓。刀具半徑補償計算方法刀具半徑補償計算方法 直線軌跡計算方法圓弧軌跡計算方法 yyyxxx2222cossinyxxRRyyxyRRx2222yxxRyyyxyRxx),(yxA),(yxAyOOyxRxyyyxxxeeee2222eeeeeeeeeeyxyRyyyxxRxx),(eeyxB),(00yxA),(00yxA),(eeyxBRyYxXO 程序段間的過渡情程序段間的過渡情況況在兩個程序段相交處出現(xiàn)非光滑輪廓線時，要用一個過渡段進行處理。常用的處理方法有兩種：

16、圓弧過渡 直線過渡采用圓弧過渡轉(zhuǎn)接，稱為B功能刀具半徑補償。該方法簡單，不需要額外的計算工作。但由于輪廓尖角處始終與刀具接觸，會變成小圓角，在對輪廓尖角有要求時，該方法不能使用。到C功能C功能刀具半徑補償縮短型伸長型插入型軌跡轉(zhuǎn)接的幾種情況：以左刀補指令方式下各種直線直線輪廓的刀位點軌跡轉(zhuǎn)接形式為例：OAFKCJKCJOFA1.1.縮短型縮短型1C0C0C1C零件輪廓線刀位點軌跡線 2.伸長型KJCOAFOKCJFA3.3.插入型插入型OAFJCKCB選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)接方法，繪制刀具軌跡1、2為伸長型4為縮短型3、5、6為插入型（30，50）（10，100）（110，80）（150，60）（150

17、，30）（130，0）0XY第第 四四 節(jié)節(jié) 位移與速度檢測位移與速度檢測u位移檢測裝置是閉環(huán)和半閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分。u其主要作用是檢測執(zhí)行部件的位移，并將其反饋到CNC裝置，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制，從而實現(xiàn)對執(zhí)行部件位置的準(zhǔn)確控制，保證刀具相對工件的運動軌跡。u采用閉環(huán)和半閉環(huán)控制的數(shù)控機床，其加工精度主要取決于位移檢測裝置的精度。u n精度：指在一定長度或轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)測量積累精度：指在一定長度或轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)測量積累誤差的最大值。目前直線位移檢測精度一般誤差的最大值。目前直線位移檢測精度一般為為（0.0020.020.0020.02mm/mmm/m，轉(zhuǎn)角位移檢測精，轉(zhuǎn)角位移檢測精度一

18、般為度一般為10/36010/360 ；n分辨率：測量元件所能正確檢測的最小位移分辨率：測量元件所能正確檢測的最小位移量。目前直線位移的分辨率多數(shù)為量。目前直線位移的分辨率多數(shù)為0.0010.01mm0.0010.01mm，轉(zhuǎn)角位移分辨率為，轉(zhuǎn)角位移分辨率為22。 位移檢測裝置的精度指標(biāo)主要有精度和分辨率兩項：位移檢測裝置的精度指標(biāo)主要有精度和分辨率兩項： 位移檢測裝置分辨率的選取通常與脈沖當(dāng)量的選取方法、數(shù)值相同，取機床加工精度的1/31/10。執(zhí)行部件的運動速度通過對位移檢測信號進行微分處理得到使用專門的速度檢測裝置得到數(shù)控機床位移檢測方法n直接測量n間接測量機床工作臺機床工作臺位置檢測器

19、反饋裝置直接測量直接測量將直線型檢測裝置安裝在移動部件上，用來直接測量工作臺的直線位移，作為全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置反饋信號，而構(gòu)成位置閉環(huán)控制。優(yōu)點：準(zhǔn)確性高、可靠性好缺陷：測量裝置要和工作臺行程等長，所以在大型數(shù)控機床上受到一定限制。測量元件為：光柵直線感應(yīng)同步器位置檢測器伺服電動機機床工作臺機床工作臺反饋裝置伺服電動機機床工作臺機床工作臺位置檢測器反饋裝置間接測量間接測量將旋轉(zhuǎn)型檢測裝置安裝在電機軸或滾珠絲杠上，通過檢測轉(zhuǎn)動件的角位移來間接測量機床工作臺的直線位移，作為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置反饋用。優(yōu)點：測量方便、無長度限制。缺陷：測量信號中增加了由回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的傳動鏈誤差，從而影響

20、了測量精度。測量元件為：光電編碼器旋轉(zhuǎn)變壓器光柵光柵 物理光柵：主要用于光譜分析和光波波長的測量； 計量光柵：主要用于高精度位移的檢測，是數(shù)控進給伺服系統(tǒng)使用較多的一種檢測裝置。光柵的種類透射光柵數(shù)控系統(tǒng)常用）反射光柵 圓光柵半閉環(huán)系統(tǒng)中測量角度位移） 長光柵閉環(huán)系統(tǒng)中測量直線位移）按原理分類按形狀分類 光柵測量系統(tǒng) P1 P2 P3 P4 指示光柵 標(biāo)尺光柵 硅光電池 聚光鏡 光源 直線光柵 標(biāo)尺光柵莫爾條紋亮帶亮帶暗帶暗帶WWWW莫爾條紋寬度W、柵距P、二光柵尺線紋夾角之間的關(guān)系：PWPW因此，很小，,22sin2sin2p脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是數(shù)控機

21、床上使用很廣泛的位置檢測裝置。p脈沖編碼器可分為光電式、接觸式和電磁感應(yīng)式三種。p數(shù)控機床伺服系統(tǒng)中主要使用光電式脈沖編碼器。p 脈沖編碼器 數(shù)字顯示 信號處理電路 光電盤 圓盤 光電元件 聚光鏡 光源 光電式脈沖編碼器結(jié)構(gòu)示意圖 數(shù)字顯示 信號處理電路 光電盤 圓盤 光電元件 聚光鏡 光源 圓盤周圍分成相等的透明與不透明的部分，其數(shù)量從幾百到上千條不等。當(dāng)圓盤與工作軸一起轉(zhuǎn)動時，光電元件接受時斷時續(xù)的光，產(chǎn)生近似正弦的信號。放大整形后成脈沖信號送到計數(shù)器。根據(jù)脈沖數(shù)目和頻率可測出工作軸的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。伺服系統(tǒng)的概念：伺服系統(tǒng)的概念： 伺服系統(tǒng)也稱隨動系統(tǒng)，是以機伺服系統(tǒng)也稱隨動系統(tǒng)，是以機械位

22、械位移為直接控制目標(biāo)的自動控制系統(tǒng)。移為直接控制目標(biāo)的自動控制系統(tǒng)。主軸伺服系統(tǒng)控制主軸切削運動，以旋轉(zhuǎn)運動為主。進給伺服系統(tǒng)控制各坐標(biāo)軸的切削運 動，以直線運動為主伺服系統(tǒng)的類型：伺服系統(tǒng)的類型：伺服驅(qū)動裝置的組成電動機；電動機驅(qū)動單元常用的驅(qū)動元件（將低能量的電信號轉(zhuǎn)換成機械運動）步進電動機；直流伺服電動機；交流伺服電動機 工作臺步進電機驅(qū)動控制線路指令脈沖齒輪箱開環(huán)進給伺服系統(tǒng)特點：設(shè)備投資低，調(diào)試維修方便，精度差，高速扭矩小適用場合：中、低檔數(shù)控機床及普通機床改造。三相反應(yīng)式步進電機結(jié)構(gòu) A A B B C C 定子 轉(zhuǎn)子 繞組 （均布有六個磁極及其繞組）（均勻分布著40個齒，齒與齒槽

23、寬度相等，齒間角為9度）步進電動機的工作原理AABBCCAABBCCAABBCC1112223333444逆時針轉(zhuǎn) 300逆時針轉(zhuǎn) 300逆時針轉(zhuǎn) 300三相三拍控制單三拍，雙三拍）三相三拍控制單三拍，雙三拍） 三相三相三相定子繞組三相定子繞組 三拍三拍每三次換接為一個循環(huán)，第四次換每三次換接為一個循環(huán)，第四次換接重復(fù)第一次的通電情況接重復(fù)第一次的通電情況 單單每次只有一相繞組通電每次只有一相繞組通電 單三拍：單三拍： 雙三拍：雙三拍：三相六拍控制三相六拍控制 ABCA或ACBAABBCCAAB 或ACCBBAACAABBBCCCAA 步進電動機的轉(zhuǎn)子相鄰兩齒對應(yīng)的空間角度步進電動機的轉(zhuǎn)子相鄰

24、兩齒對應(yīng)的空間角度 940360360rZ轉(zhuǎn)子齒數(shù)rZ齒距角齒間角）齒距角齒間角）步距角輸入一個脈沖信號電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度mkZr360m 定子繞組相數(shù)；k 控制方式系數(shù)； m相 m拍時，k=1；m相2m拍時，k=2結(jié)論：磁極數(shù)越多，結(jié)論：磁極數(shù)越多，轉(zhuǎn)子齒數(shù)越多，轉(zhuǎn)子齒數(shù)越多，則步距角越小則步距角越小數(shù)控機床使用的步進電動機步距角常見的有：等及75.0/5 .15 .1/3靜態(tài)步距誤差 指實際步距角與理論步距角之差。步進電動機靜態(tài)步距誤差通常在10以內(nèi)。按工作原理分類反應(yīng)式；永磁式：轉(zhuǎn)子有永久磁場，轉(zhuǎn)子和定子的吸引力大，轉(zhuǎn)矩也大。定子繞組一般為兩相，定子和轉(zhuǎn)子沒有小齒，因此步距角比較大；

25、永磁感應(yīng)式：也稱混合式步進電動機，其定子鐵心與轉(zhuǎn)子有小齒，轉(zhuǎn)子由永久磁鋼和鐵心組合而成，既可以像反應(yīng)式步進電動機那樣做成小步距角，又有永磁式步進電動機那樣大的轉(zhuǎn)矩步進電動機的類型步進電動機的類型按相數(shù)分類數(shù)控機床采用的步進電動機主要有三、四、五、六相幾種按結(jié)構(gòu)分類徑向分相式步進電動機：各相分布在定子圓周的不同區(qū)間；軸向分相式步進電動機：轉(zhuǎn)子和定子沿軸線分為多段，一段為一相，每段只有一個繞組。步進電動機的驅(qū)動器環(huán)形分配器功率放大器功率放大器功率放大器步進電動機指令脈沖三相步進電動機的驅(qū)動器構(gòu)成 環(huán)形分配器功能：控制步進電動機的通電運行方式 可以由硬件電路實現(xiàn)可以由軟件實現(xiàn) 目前廣泛使用的是專用集

26、成電路芯片或通用可編程邏輯器件組成的環(huán)形分配器：CH250環(huán)形分配器。專為三相反應(yīng)式步進電動機設(shè)計，集成電路采用CMOS工藝，集成度高，可靠性好。用于三相步進電動機控制的CH250型集成環(huán)形脈沖分配器管腳分配及三相單雙六拍工作時的接線如圖：12151634567891011121314CH250EN CLABCDULJ3rJ3rJ6LJ6SU*R101112131415861697112ENCLCBA+12V方向控制CP*RDULJ3RJ3SURJ6LJ6F1k100CH250A，B，CA，B，C相輸出端確定初始勵磁相*,RRCL，EN進給脈沖輸入端三拍、六拍的控制端分別為控制LRLRJJJJ

27、6633,電源端SDUU ,RR 三相六拍工作方式，步進電三相六拍工作方式，步進電動機初始勵磁相為動機初始勵磁相為A B C=1 1 0,方向控制端為方向控制端為1時為正轉(zhuǎn)，時為正轉(zhuǎn)，為為 0時為反轉(zhuǎn)時為反轉(zhuǎn) CH250狀態(tài)表：狀態(tài)表：RCLEN功能功能0011000雙三拍正轉(zhuǎn)雙三拍正轉(zhuǎn)10100雙三拍反轉(zhuǎn)雙三拍反轉(zhuǎn)10010三相六拍正轉(zhuǎn)三相六拍正轉(zhuǎn)10001三相六拍反轉(zhuǎn)三相六拍反轉(zhuǎn)01000雙三拍正轉(zhuǎn)雙三拍正轉(zhuǎn)00100雙三拍反轉(zhuǎn)雙三拍反轉(zhuǎn)00010三相六拍正轉(zhuǎn)三相六拍正轉(zhuǎn)00001三相六拍反轉(zhuǎn)三相六拍反轉(zhuǎn)1鎖定鎖定00101A=1，B=1，C=010A=1，B=0，C=0*RrJ3LJ3r

28、J6LJ6 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)位置比較速度控制 工作臺伺 服 電機速度反饋 指令位置反饋 位置控制模塊速度控制單元伺 服 電機 工作臺 位 置 檢測測 量 反饋 速度環(huán) 速度檢測 位置環(huán) 閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 指令 伺服驅(qū)動裝置第六節(jié)數(shù)控裝置CNC裝置）CNC系統(tǒng)包括：輸入/輸出設(shè)備CNC裝置PLC等CNC裝置由硬件和軟件構(gòu)成CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)1. 按CNC裝置中各印刷電路板的 插接方式分類：大板式結(jié)構(gòu)模塊式結(jié)構(gòu) 大板結(jié)構(gòu)舉例FANUC6M） CPU EPROM RAM 定時中斷控制電路 位置控制電路 三個軸反饋輸入接口 速度控制量輸出接口 紙帶閱讀機接口 手搖脈沖發(fā)生器接口 I/O擴展板接口模

29、塊化結(jié)構(gòu)舉例CPU擴展存儲器顯示控制鍵盤，錄音機接口鍵盤錄音機輸入接口PLC,強電控制電路輸出接口手搖脈沖發(fā)生器手搖脈沖發(fā)生器接口Y軸伺服單元伺服檢測接口系統(tǒng)電Z軸反饋極Y軸反饋極X軸反饋極Z軸伺服單元X軸伺服單元2. 按CNC裝置中微處理器的個數(shù)分類單微處理器結(jié)構(gòu)單微處理器結(jié)構(gòu)的的CNC裝置裝置多微處理器結(jié)構(gòu)多微處理器結(jié)構(gòu)的的CNC裝置裝置優(yōu)點：投資小，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)缺陷：系統(tǒng)功能受到CPU字長、數(shù)據(jù)寬度、尋 址能力和運算速度等因素的限制單微處理器結(jié)構(gòu)單微處理器結(jié)構(gòu)的的CNC裝置裝置優(yōu)點：良好的適應(yīng)性，擴展性，且結(jié)構(gòu)緊湊；更換模塊方便；最大限度提高運行速度，適于多軸控制，高進給速度，高精

30、度，高效率的數(shù)控要求多微處理器結(jié)構(gòu)多微處理器結(jié)構(gòu)的的CNC裝置裝置分布主從多主主從式結(jié)構(gòu)主存儲器從存儲器從存儲器從I/O從CPU主CPU主I/O從CPU從I/OI/O接口I/O接口系統(tǒng)總線只有主CPU能控制系統(tǒng)總線,并訪問系統(tǒng)總線上的資源從CPU只能被動地執(zhí)行主CPU發(fā)來的命令,一般不能訪問系統(tǒng)總線上的資源存儲器存儲器I/O接口CPU1CPU2I/O接口通信接口通信接口分布式結(jié)構(gòu)模塊模塊1模塊模塊2模塊1系統(tǒng)總線模塊2系統(tǒng)總線串行總線在每個功能模塊內(nèi),CPU有自己的運行環(huán)境和不同的操作系統(tǒng),各功能模塊之間采用松耦合,可以有效地實行并行處理多主式結(jié)構(gòu)共享總線結(jié)構(gòu)共享存儲器結(jié)構(gòu)共享總線結(jié)構(gòu)CNC插

31、補模塊（CPU）CNC管理模塊（CPU）PLC功能模塊（CPU）位置控制模塊主軸控制模塊主存儲器模塊對話式自動編程模塊（CPU）操作面板顯示模塊總總 線線 共享存貯器結(jié)構(gòu)I/O(CPU1)插補(CPU2)CRT(CPU4)軸控制(CPU3)共享存儲器來自機床的控制信號輸?shù)綑C床的控制信號3. 按CNC裝置硬件的制造方式分類專用型通用型由制造廠專門設(shè)計和制造，不具有通用性采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算機構(gòu)成CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)裝置的軟件結(jié)構(gòu) 數(shù)控軟件的特點：多任務(wù)與并行處理技術(shù)1 數(shù)控裝置的多任務(wù)性 數(shù)控裝置管 理控 制輸入I/O處理顯示診斷通訊速度處理刀具補償譯碼插補位置控制CNC裝置各任務(wù)之間的并行處理關(guān)系

32、顯示輸入控制I/ O診斷位置控制插補運算譯碼刀具補償速度處理 各任務(wù)占用CPU時間示意圖 0ms 4ms 8ms 12ms 16ms位置控制 插補運算 背景程序（1資源分時共享并行處理 （2） 時間重疊流水處理 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 時間 t1 t2 t3 t4 t5 t6 時間 a順序處理 b并行處理空間 N3 N2 N1輸出空間N2 N1輸出前后臺型結(jié)構(gòu)模式中斷型結(jié)構(gòu)模式（一前后臺型結(jié)構(gòu)模式 故障處理；位置控制；插補運算； 譯碼；刀補；速度處理；輸入/輸出；顯示；前 臺 程序后 臺 程序中斷執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行 （二中斷型結(jié)構(gòu)模式 系 統(tǒng) 初 始 化 中 斷 管 理 系 統(tǒng) （硬件+軟件）0級中斷服務(wù)程序1級中斷服務(wù)程序2級中斷服務(wù)程序n級中斷服務(wù)程序第七節(jié) 可編程序控制器PLC） 可編程序控制器Programmable Logic Controller，PLC）早期用來替代傳統(tǒng)繼電器的順序邏輯控制裝置，現(xiàn)已發(fā)展成為一種功能強大的工業(yè)控制計算機，被正式命名為“Programmable Controller”，簡稱PC