控制技術(shù)與系統(tǒng)-第四章 順序控制.

1、 控制技術(shù)與系統(tǒng)control technology and system 黨學(xué)明 儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院第四章 順序控制主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) PLC（略）（略） 第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)(CNC) （略）（略）第一節(jié)第一節(jié) 概述概述主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、一、 順序控制系統(tǒng)的組成順序控制系統(tǒng)的組成二、二、 基本邏輯運(yùn)算基本邏輯運(yùn)算三、順序控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)三、順序控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)四、應(yīng)用四、應(yīng)用一、 順序控制系統(tǒng)的組成 1、 自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)被控變量的自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)被控變量的時(shí)間特性時(shí)間特性可分為兩大類型：可分為兩大類型：v一類是一類是連續(xù)量的控制系統(tǒng)連續(xù)

2、量的控制系統(tǒng)，這類控制系統(tǒng)在時(shí)間特性上表現(xiàn)，這類控制系統(tǒng)在時(shí)間特性上表現(xiàn)為為連續(xù)量連續(xù)量，反饋控制反饋控制為這類控制系統(tǒng)的主流，包括為這類控制系統(tǒng)的主流，包括定值控制定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)等。等。v另一類是另一類是斷續(xù)量的控制系統(tǒng)斷續(xù)量的控制系統(tǒng)，這類控制系統(tǒng)在時(shí)間特性上表，這類控制系統(tǒng)在時(shí)間特性上表示為示為離散量離散量，這類控制系統(tǒng)以，這類控制系統(tǒng)以順序控制順序控制為主流，包括為主流，包括時(shí)間順時(shí)間順序控制系統(tǒng)、邏輯順序控制系統(tǒng)和條件順序控制序控制系統(tǒng)、邏輯順序控制系統(tǒng)和條件順序控制系統(tǒng)等。系統(tǒng)等。順序控制：順序控制：控制系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)工藝按預(yù)先規(guī)定的工藝要求，在控制系統(tǒng)

3、根據(jù)生產(chǎn)工藝按預(yù)先規(guī)定的工藝要求，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，使生產(chǎn)過程的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，使生產(chǎn)過程的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地按預(yù)先規(guī)定的順序動(dòng)作按預(yù)先規(guī)定的順序動(dòng)作2. 順序控制的分類順序控制的分類時(shí)間順序控制系統(tǒng)時(shí)間順序控制系統(tǒng) 邏輯順序控制系統(tǒng)邏輯順序控制系統(tǒng)條件順序控制系統(tǒng)條件順序控制系統(tǒng)1) 時(shí)間順序控制系統(tǒng)時(shí)間順序控制系統(tǒng)以固定時(shí)間程序的控制系統(tǒng)以固定時(shí)間程序的控制系統(tǒng)例如信號(hào)燈、設(shè)備啟動(dòng)或者關(guān)閉過程等例如信號(hào)燈、設(shè)備啟動(dòng)或者關(guān)閉過程等特點(diǎn)：特點(diǎn)：各設(shè)備運(yùn)行時(shí)間是事先已確定的，各設(shè)備運(yùn)行時(shí)間是事先已確定的， 一旦順序執(zhí)行，將按預(yù)定的時(shí)間執(zhí)一旦順序執(zhí)行，將按預(yù)定的時(shí)間執(zhí)

4、行操作指令行操作指令。 北向 南向 東向 西向 紅 紅 紅 紅 黃 黃 黃 黃 綠 綠 綠 綠 啟動(dòng) 停止 東西向 南北向 黃黃 紅紅 綠綠 Q4.0 Q4.1 Q4.2 Q4.3 Q4.4 Q4.5 交通信號(hào)燈控制盤 I0.0 I0.1 2）邏輯順序控制系統(tǒng)邏輯順序控制系統(tǒng)v按照邏輯先后順序執(zhí)行操作指令，它與時(shí)間無按照邏輯先后順序執(zhí)行操作指令，它與時(shí)間無嚴(yán)格的關(guān)系。執(zhí)行操作指令的邏輯順序關(guān)系不嚴(yán)格的關(guān)系。執(zhí)行操作指令的邏輯順序關(guān)系不變。變。v這類控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程的控制中應(yīng)用較這類控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程的控制中應(yīng)用較多。多。v例如化學(xué)反應(yīng)、酒勾兌、混料等例如化學(xué)反應(yīng)、酒勾兌、混料等3）

5、條件順序控制系統(tǒng)條件順序控制系統(tǒng)以執(zhí)行操作指令的條件是否滿足為依據(jù)，當(dāng)條件滿足時(shí)，以執(zhí)行操作指令的條件是否滿足為依據(jù)，當(dāng)條件滿足時(shí)，相應(yīng)的操作就被執(zhí)行，不滿足時(shí)，將執(zhí)行另外的操作。相應(yīng)的操作就被執(zhí)行，不滿足時(shí)，將執(zhí)行另外的操作。典型的例子是電梯控制系統(tǒng)、倉儲(chǔ)管理等典型的例子是電梯控制系統(tǒng)、倉儲(chǔ)管理等3 順序控制系統(tǒng)的一般組成順序控制系統(tǒng)的一般組成 系統(tǒng)控制器、輸入輸出電路、輸入輸出接口、信系統(tǒng)控制器、輸入輸出電路、輸入輸出接口、信號(hào)檢測(cè)、顯示電路、報(bào)警電路、操作臺(tái)號(hào)檢測(cè)、顯示電路、報(bào)警電路、操作臺(tái) 主要的五部分及功能主要的五部分及功能 (1)輸入接口輸入接口 實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)輸入信

6、號(hào)的電平轉(zhuǎn)換。 (2)控制器控制器 接受控制輸入信號(hào)，按一定的控制算法運(yùn)接受控制輸入信號(hào)，按一定的控制算法運(yùn)算后控制器具有記憶功能，能實(shí)現(xiàn)所需的控制運(yùn)算算后控制器具有記憶功能，能實(shí)現(xiàn)所需的控制運(yùn)算功能。功能。 (3)輸出接口輸出接口 實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換。 (4)撿出檢測(cè)器撿出檢測(cè)器 檢出或檢測(cè)被控對(duì)象的狀態(tài)信息。檢出或檢測(cè)被控對(duì)象的狀態(tài)信息。 (5)顯示報(bào)警裝置顯示報(bào)警裝置 顯示系統(tǒng)的輸入、輸出、狀態(tài)、報(bào)顯示系統(tǒng)的輸入、輸出、狀態(tài)、報(bào)警等信息，便于了解過程運(yùn)行狀態(tài)和對(duì)過程的操作、警等信息，便于了解過程運(yùn)行狀態(tài)和對(duì)過程的操作、調(diào)試、事故處理等。調(diào)試、事故處理等。二、二

7、、 基本邏輯運(yùn)算基本邏輯運(yùn)算v 順序控制系統(tǒng)中大量的信號(hào)是數(shù)字量或開關(guān)量。順序控制系統(tǒng)中大量的信號(hào)是數(shù)字量或開關(guān)量。對(duì)數(shù)字量或開關(guān)量，其基本的運(yùn)算是邏輯運(yùn)算。對(duì)數(shù)字量或開關(guān)量，其基本的運(yùn)算是邏輯運(yùn)算。v例如邏輯運(yùn)算有例如邏輯運(yùn)算有“與與運(yùn)算運(yùn)算yAB “或或“運(yùn)算運(yùn)算y=A+B； “非非”運(yùn)算運(yùn)算y ?；具\(yùn)算：基本運(yùn)算：交換交換律律： AB=BA A+B=B+A結(jié)合結(jié)合律：律： (AB)C= A ( BC ) (A+B)+C= A+ ( B+C)分配律：分配律：A ( B+C)=AB+ AC _A常用簡(jiǎn)化恒等式：常用簡(jiǎn)化恒等式：A 0=0 A 1=A A A=A A+0=A A+1=1 A+

8、A=A摩根定理：摩根定理： _=.AA1A A0AA ._ABA BA BA + B 三、順序控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)三、順序控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)方案：可實(shí)現(xiàn)方案：v采用繼電器組成的邏輯控制系統(tǒng)采用繼電器組成的邏輯控制系統(tǒng)v采用晶體管的無觸點(diǎn)邏輯控制系統(tǒng)采用晶體管的無觸點(diǎn)邏輯控制系統(tǒng)v采用可編程序控制器的邏輯控制系統(tǒng)采用可編程序控制器的邏輯控制系統(tǒng)v采用計(jì)算機(jī)的邏輯控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)的邏輯控制系統(tǒng)1）采用繼電器組成的邏輯控制系統(tǒng)）采用繼電器組成的邏輯控制系統(tǒng)v控制功能全部由硬件完成，即采用繼電器的常開?？刂乒δ苋坑捎布瓿?，即采用繼電器的常開常閉觸點(diǎn)、延時(shí)斷開閉觸點(diǎn)、延時(shí)斷開/延時(shí)閉合觸點(diǎn)等可動(dòng)觸點(diǎn)和

9、普通延時(shí)閉合觸點(diǎn)等可動(dòng)觸點(diǎn)和普通繼電器、時(shí)間繼電器、接觸器等執(zhí)行裝置完成所需繼電器、時(shí)間繼電器、接觸器等執(zhí)行裝置完成所需的順序邏輯功能。的順序邏輯功能。v例如，電動(dòng)機(jī)的開?？刂频?。例如，電動(dòng)機(jī)的開?？刂频?。v特點(diǎn)：特點(diǎn)： 受繼電器觸點(diǎn)可靠性的影響和使用壽命的限制，受繼電器觸點(diǎn)可靠性的影響和使用壽命的限制，這類控制系統(tǒng)的使用故障較多，使用壽命較短，加這類控制系統(tǒng)的使用故障較多，使用壽命較短，加上因采用硬件完成順序邏輯功能，因此更改不上因采用硬件完成順序邏輯功能，因此更改不便維修困難。便維修困難。2）采用晶體管的無觸點(diǎn)邏輯控制系統(tǒng)）采用晶體管的無觸點(diǎn)邏輯控制系統(tǒng)v順序邏輯控制因減少了接點(diǎn)的可動(dòng)部件

10、，可靠性大大提高。順序邏輯控制因減少了接點(diǎn)的可動(dòng)部件，可靠性大大提高。晶體管、晶閘管等半導(dǎo)體晶體管組成的無觸點(diǎn)體元器件的使晶體管、晶閘管等半導(dǎo)體晶體管組成的無觸點(diǎn)體元器件的使用壽命也較繼電器的觸點(diǎn)使用壽命長(zhǎng)，因此，在用壽命也較繼電器的觸點(diǎn)使用壽命長(zhǎng)，因此，在20世紀(jì)世紀(jì)70年代得到了較大的發(fā)展。年代得到了較大的發(fā)展。v它也是用硬件組成順序邏輯功能，更改也不很方便。但因采它也是用硬件組成順序邏輯功能，更改也不很方便。但因采用功能模塊的結(jié)構(gòu)，部件的更換和維修較繼電器順序邏輯控用功能模塊的結(jié)構(gòu)，部件的更換和維修較繼電器順序邏輯控制系統(tǒng)要方便。制系統(tǒng)要方便。3）采用可編程序控制器的邏輯控制系統(tǒng)）采用可

11、編程序控制器的邏輯控制系統(tǒng)v 可編程序控制器是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的促進(jìn)下得以發(fā)展起來的可編程序控制器是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的促進(jìn)下得以發(fā)展起來的新一代順序邏輯控制裝置。與上述的組成方法不同、它用軟新一代順序邏輯控制裝置。與上述的組成方法不同、它用軟件完成順序邏輯功能、用計(jì)算機(jī)來執(zhí)行操作指令、實(shí)施操作。件完成順序邏輯功能、用計(jì)算機(jī)來執(zhí)行操作指令、實(shí)施操作。v因此順序邏輯功能的更改十分方便。加上得益于計(jì)算機(jī)的因此順序邏輯功能的更改十分方便。加上得益于計(jì)算機(jī)的高可靠性和高運(yùn)算速度，使得可編程序控制器一出現(xiàn)就得到高可靠性和高運(yùn)算速度，使得可編程序控制器一出現(xiàn)就得到了廣泛的應(yīng)用。了廣泛的應(yīng)用。 4)采用計(jì)算機(jī)的邏輯控

12、制系統(tǒng)v計(jì)算機(jī)組成的順序邏輯控制系統(tǒng)指在集散控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)組成的順序邏輯控制系統(tǒng)指在集散控制系統(tǒng)或工控機(jī)守實(shí)現(xiàn)順序邏輯控制功能的控制系統(tǒng)。在或工控機(jī)守實(shí)現(xiàn)順序邏輯控制功能的控制系統(tǒng)。在大型的順序邏輯控制和連續(xù)控制相結(jié)合的工程應(yīng)用大型的順序邏輯控制和連續(xù)控制相結(jié)合的工程應(yīng)用中中v在這類控制系統(tǒng)中，有連續(xù)量的控制和開關(guān)量的控在這類控制系統(tǒng)中，有連續(xù)量的控制和開關(guān)量的控制，采用計(jì)算機(jī)對(duì)它們進(jìn)行操作和管理，必要時(shí)，制，采用計(jì)算機(jī)對(duì)它們進(jìn)行操作和管理，必要時(shí)，把信息傳送到上位機(jī)或下送到現(xiàn)場(chǎng)控制器和執(zhí)行機(jī)把信息傳送到上位機(jī)或下送到現(xiàn)場(chǎng)控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。構(gòu)。v可編程序控制器可編程序控制器將與其他將與其他計(jì)算

13、機(jī)控制裝置計(jì)算機(jī)控制裝置是工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制裝置。是工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制裝置。四、應(yīng)用 (1)工業(yè)生產(chǎn)流水線工業(yè)生產(chǎn)流水線 在機(jī)械電子等制造工業(yè)中，產(chǎn)品采用流水線的工作方式按先后在機(jī)械電子等制造工業(yè)中，產(chǎn)品采用流水線的工作方式按先后次序進(jìn)行，在這類工業(yè)生產(chǎn)過程中，部分控制操作是按時(shí)間次序進(jìn)行，在這類工業(yè)生產(chǎn)過程中，部分控制操作是按時(shí)間的次序進(jìn)行的大部分控制操作是按邏輯順序進(jìn)行的。這類的次序進(jìn)行的大部分控制操作是按邏輯順序進(jìn)行的。這類順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛.例如數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等。例如數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、生產(chǎn)流

14、水線等。 (2)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng) 在石油化工、核電、冶金等工業(yè)領(lǐng)域由于工作環(huán)境具有高在石油化工、核電、冶金等工業(yè)領(lǐng)域由于工作環(huán)境具有高溫、高壓、易燃、易爆、核輻射等特點(diǎn)，因此，必須對(duì)操作溫、高壓、易燃、易爆、核輻射等特點(diǎn)，因此，必須對(duì)操作的過程參數(shù)進(jìn)行控制，一旦它們偏離規(guī)定的范圍，就會(huì)發(fā)少的過程參數(shù)進(jìn)行控制，一旦它們偏離規(guī)定的范圍，就會(huì)發(fā)少事故造成設(shè)備損壞或人員傷亡。在這些工業(yè)生產(chǎn)過程中，事故造成設(shè)備損壞或人員傷亡。在這些工業(yè)生產(chǎn)過程中，要設(shè)置控制系統(tǒng)用于防止事故的發(fā)生。要設(shè)置控制系統(tǒng)用于防止事故的發(fā)生。(3)家電產(chǎn)品家電產(chǎn)品 在家電產(chǎn)品中，順序控制系統(tǒng)也有較廣泛的應(yīng)用。在家電

15、產(chǎn)品中，順序控制系統(tǒng)也有較廣泛的應(yīng)用。洗衣機(jī)的順序控制、冰箱的溫度控制、空調(diào)系統(tǒng)等順序邏輯洗衣機(jī)的順序控制、冰箱的溫度控制、空調(diào)系統(tǒng)等順序邏輯控制系統(tǒng)是較常見的應(yīng)用例子，家用電器的一些模糊控制系控制系統(tǒng)是較常見的應(yīng)用例子，家用電器的一些模糊控制系統(tǒng)、自動(dòng)烹調(diào)系統(tǒng)等也得到應(yīng)用?？傊谶@一領(lǐng)域、順序統(tǒng)、自動(dòng)烹調(diào)系統(tǒng)等也得到應(yīng)用。總之，在這一領(lǐng)域、順序控制系統(tǒng)還剛開始進(jìn)入應(yīng)用，有很大發(fā)展。控制系統(tǒng)還剛開始進(jìn)入應(yīng)用，有很大發(fā)展。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)一、一、 基本概念基本概念1. 數(shù)字控制數(shù)字控制 (數(shù)控?cái)?shù)控NC) (Numerical Control ) 它是指用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床

16、運(yùn)動(dòng)及其加工過程中進(jìn)行控制它是指用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程中進(jìn)行控制的一種方法。的一種方法。2. 數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)（NC Control System） 數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和控制電路以及伺服機(jī)構(gòu)等統(tǒng)稱數(shù)數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和控制電路以及伺服機(jī)構(gòu)等統(tǒng)稱數(shù)控控制系統(tǒng)。它由程序輸入、輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制控控制系統(tǒng)。它由程序輸入、輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程控制器、主軸進(jìn)給及驅(qū)動(dòng)裝置等組成。裝置、可編程控制器、主軸進(jìn)給及驅(qū)動(dòng)裝置等組成。3. 數(shù)控機(jī)床（數(shù)控機(jī)床（NC Machine Tools） 數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系

17、統(tǒng)）的高效自動(dòng)化機(jī)床。它綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、機(jī)自動(dòng)化機(jī)床。它綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、機(jī)床的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造等方面的最新成果。床的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造等方面的最新成果。4.4.直接數(shù)字控制系統(tǒng)（直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DNCDNC） 使用一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)直接控制和管理一群數(shù)控使用一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)直接控制和管理一群數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工或裝配的系統(tǒng)。機(jī)床進(jìn)行零件加工或裝配的系統(tǒng)。5.開放式數(shù)控系統(tǒng)開放式數(shù)控系統(tǒng) 世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用PCPC機(jī)豐富的軟、機(jī)豐富的軟、硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放

18、式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性，并可以較容易的實(shí)現(xiàn)智能化、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性，并可以較容易的實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)化。二、二、 數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控系統(tǒng)的組成 從自動(dòng)控制從自動(dòng)控制的角度來看，的角度來看，CNC系統(tǒng)是一系統(tǒng)是一種位置（軌跡）種位置（軌跡）控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)。 從外部特征從外部特征來看，來看，CNC系系統(tǒng)是由硬件統(tǒng)是由硬件（通用硬件和（通用硬件和專用硬件）和專用硬件）和軟件（專用）軟件（專用）兩大部分組成兩大部分組成的。的。I/O設(shè)備計(jì)算機(jī)主板顯 示 卡功能模板m功能模板1電 子 盤多功能卡位置控制板n位置控

19、制板1PLC模塊主軸控制模板機(jī)床I/O控制面板速度控制單元1速度控制單元n功能驅(qū)動(dòng)1功能驅(qū)動(dòng)m系 統(tǒng) 總 線（BUS）標(biāo)準(zhǔn)PC計(jì)算機(jī)CNC裝置CNC系統(tǒng) CNCCNC系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件 微機(jī)基本系統(tǒng)微機(jī)基本系統(tǒng) 人機(jī)界面接口人機(jī)界面接口: :鍵盤、顯示器、操作面板、手搖脈沖發(fā)生器鍵盤、顯示器、操作面板、手搖脈沖發(fā)生器 通訊接口、通訊接口、 RS232RS232、RS485RS485串行接口、網(wǎng)絡(luò)接口串行接口、網(wǎng)絡(luò)接口 進(jìn)給軸位置控制接口進(jìn)給軸位置控制接口 主軸控制接口主軸控制接口 輔助功能（輔助功能（MST MST 輔助輔助 主軸主軸 刀具刀具 指令指令）控制接口）控制接口 CPU R O M

20、R A M IN 接接口口0UT接接口口其它其它 接接 口口 通 訊通 訊控 制控 制接接 口口 位 置位 置控 制控 制接接 口口 主 軸主 軸控 制控 制接口接口MDI/CRT接口接口手搖脈手搖脈沖發(fā)生沖發(fā)生器接口器接口2. CNC2. CNC系統(tǒng)軟件的功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件的功能結(jié)構(gòu) 從本質(zhì)特征來看，從本質(zhì)特征來看，CNCCNC系統(tǒng)軟件是具有實(shí)時(shí)性和多任務(wù)系統(tǒng)軟件是具有實(shí)時(shí)性和多任務(wù)性的專用操作系統(tǒng)，從功能特征來看，該操作系統(tǒng)由性的專用操作系統(tǒng)，從功能特征來看，該操作系統(tǒng)由CNCCNC管理軟件和管理軟件和CNCCNC控制軟件兩部分組成。它是控制軟件兩部分組成。它是CNCCNC系統(tǒng)活的系統(tǒng)活的靈

21、魂。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。靈魂。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。操作系統(tǒng)管理軟件控制軟件零件程序管理顯示處理人機(jī)交互交互位置控制輸入輸出管理插補(bǔ)運(yùn)算故障診斷處理速度處理機(jī)床輸入輸出編譯處理主軸控制刀具半徑補(bǔ)償. CNCCNC硬件軟件的作用和相互關(guān)系硬件軟件的作用和相互關(guān)系CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件硬件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)管理軟件管理軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件控制軟件控制軟件數(shù)控加工程序數(shù)控加工程序 接接口口被控設(shè)備被控設(shè)備 機(jī)機(jī) 床床 機(jī)器人機(jī)器人 測(cè)量機(jī)測(cè)量機(jī) .硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂CNC裝置的系統(tǒng)軟件在系統(tǒng)硬件的支持下，合理地組織、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(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)工

22、作，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控功能，使數(shù)控機(jī)管理整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控功能，使數(shù)控機(jī)床按照操作者的要求，有條不紊地進(jìn)行加工。床按照操作者的要求，有條不紊地進(jìn)行加工。 CNC系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成了系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成了CNC系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺(tái)。系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺(tái)。三、三、 CNC系統(tǒng)的主要工作過程系統(tǒng)的主要工作過程1. 1. 正常工作前的準(zhǔn)備工作正常工作前的準(zhǔn)備工作 在接通電源后，在接通電源后，CNCCNC裝置將對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的各組裝置將對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的各組成部分的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查和診斷，并設(shè)置初始狀態(tài)。成部分的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查和診斷，并設(shè)置初始狀態(tài)。2. 2. 零件加工控制信息的輸入零件加工控

23、制信息的輸入 CNCCNC系統(tǒng)具備了正常工作條件后，開始輸入零件加工程系統(tǒng)具備了正常工作條件后，開始輸入零件加工程序、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償數(shù)值、刀具半徑補(bǔ)償數(shù)值以及工件坐標(biāo)系序、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償數(shù)值、刀具半徑補(bǔ)償數(shù)值以及工件坐標(biāo)系原點(diǎn)相對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值。原點(diǎn)相對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值。數(shù)控加工程序存儲(chǔ)器：數(shù)控加工程序存儲(chǔ)器：用于存放整個(gè)數(shù)控加工程序，當(dāng)存儲(chǔ)用于存放整個(gè)數(shù)控加工程序，當(dāng)存儲(chǔ)有多個(gè)加工程序時(shí)，一般在存儲(chǔ)器中開辟一個(gè)目錄區(qū)。有多個(gè)加工程序時(shí)，一般在存儲(chǔ)器中開辟一個(gè)目錄區(qū)。數(shù)控加工程序緩沖器：數(shù)控加工程序緩沖器：只能存放一個(gè)或幾個(gè)程序數(shù)據(jù)段，規(guī)只能存放一個(gè)或幾個(gè)程序數(shù)據(jù)段，規(guī)模較小。是數(shù)控加工程序輸入

24、通路的重要組成部分。模較小。是數(shù)控加工程序輸入通路的重要組成部分。v3. 數(shù)控加工程序的譯碼和預(yù)處理數(shù)控加工程序的譯碼和預(yù)處理v 加工控制信息輸入后，啟動(dòng)加工運(yùn)行，此時(shí)加工控制信息輸入后，啟動(dòng)加工運(yùn)行，此時(shí)CNC裝置在系統(tǒng)控制程序的作用下，對(duì)數(shù)控程序進(jìn)裝置在系統(tǒng)控制程序的作用下，對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行預(yù)處理，即進(jìn)行譯碼和預(yù)計(jì)算（刀補(bǔ)計(jì)算、坐標(biāo)行預(yù)處理，即進(jìn)行譯碼和預(yù)計(jì)算（刀補(bǔ)計(jì)算、坐標(biāo)變換等）。變換等）。v 所謂所謂譯碼譯碼就是將輸入的程序段按照一定的規(guī)則就是將輸入的程序段按照一定的規(guī)則翻譯成數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并按約定的翻譯成數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并按約定的形式存放在指定的譯碼結(jié)果緩沖

25、器中。形式存放在指定的譯碼結(jié)果緩沖器中。具體來講，就是從數(shù)控加工程序緩沖器或具體來講，就是從數(shù)控加工程序緩沖器或MDIMDI緩沖器緩沖器逐個(gè)讀入字符，先識(shí)別出其中的文字碼和數(shù)字碼，逐個(gè)讀入字符，先識(shí)別出其中的文字碼和數(shù)字碼，然后根據(jù)文字碼代表的功能，將后續(xù)數(shù)字碼送到相然后根據(jù)文字碼代表的功能，將后續(xù)數(shù)字碼送到相應(yīng)的譯碼結(jié)果緩沖器單元中，可見，譯碼主要包括應(yīng)的譯碼結(jié)果緩沖器單元中，可見，譯碼主要包括代碼識(shí)別和功能解釋兩大部分。代碼識(shí)別和功能解釋兩大部分。4. 插補(bǔ)計(jì)算插補(bǔ)計(jì)算 一個(gè)程序段的加工控制信息預(yù)處理完畢后進(jìn)行插補(bǔ)一個(gè)程序段的加工控制信息預(yù)處理完畢后進(jìn)行插補(bǔ)處理。處理。所謂所謂“插補(bǔ)插補(bǔ)”

26、就是指在一條已知起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲就是指在一條已知起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化。插補(bǔ)的任務(wù)就是根據(jù)進(jìn)給速度線上進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化。插補(bǔ)的任務(wù)就是根據(jù)進(jìn)給速度的要求，在一段零件輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，計(jì)算出若的要求，在一段零件輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，計(jì)算出若干個(gè)中間點(diǎn)，分別向各個(gè)坐標(biāo)軸發(fā)出方向、大小和速度干個(gè)中間點(diǎn)，分別向各個(gè)坐標(biāo)軸發(fā)出方向、大小和速度都確定的運(yùn)動(dòng)序列指令。都確定的運(yùn)動(dòng)序列指令。5. 位置控制位置控制 各個(gè)坐標(biāo)軸的伺服系統(tǒng)將插補(bǔ)結(jié)果作為各個(gè)坐標(biāo)軸各個(gè)坐標(biāo)軸的伺服系統(tǒng)將插補(bǔ)結(jié)果作為各個(gè)坐標(biāo)軸位置調(diào)節(jié)器的指令值，機(jī)床上位置檢測(cè)元件測(cè)得的位移位置調(diào)節(jié)器的指令值，機(jī)床上位置檢測(cè)元件測(cè)得的位移

27、作為實(shí)際位置值。位置調(diào)節(jié)器將兩者進(jìn)行比較，經(jīng)過調(diào)作為實(shí)際位置值。位置調(diào)節(jié)器將兩者進(jìn)行比較，經(jīng)過調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的位置和速度控制信號(hào)，控制各軸伺服系節(jié)，輸出相應(yīng)的位置和速度控制信號(hào)，控制各軸伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)。通過各個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的合成，統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)。通過各個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的合成，產(chǎn)生數(shù)控加工程序所要求的工件輪廓尺寸。產(chǎn)生數(shù)控加工程序所要求的工件輪廓尺寸。四、四、CNCCNC裝置的優(yōu)點(diǎn)裝置的優(yōu)點(diǎn)1.1. 具有靈活性和通用性具有靈活性和通用性qCNCCNC裝置的功能大多由軟件實(shí)現(xiàn)，且軟硬件采用模塊化的裝置的功能大多由軟件實(shí)現(xiàn)，且軟硬件采用模塊化的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)功能的修改、擴(kuò)充變得較為靈活。結(jié)

28、構(gòu)，使系統(tǒng)功能的修改、擴(kuò)充變得較為靈活。qCNCCNC裝置其基本配置部分是通用的，不同的數(shù)控機(jī)床僅配裝置其基本配置部分是通用的，不同的數(shù)控機(jī)床僅配置相應(yīng)的特定的功能模塊，以實(shí)現(xiàn)特定的控制功能。置相應(yīng)的特定的功能模塊，以實(shí)現(xiàn)特定的控制功能。2.2. 數(shù)控功能豐富數(shù)控功能豐富q插補(bǔ)功能：插補(bǔ)功能：二次曲線、樣條、空間曲面插補(bǔ)二次曲線、樣條、空間曲面插補(bǔ)q補(bǔ)償功能：補(bǔ)償功能：運(yùn)動(dòng)精度補(bǔ)償、隨機(jī)誤差補(bǔ)償、非線性誤差運(yùn)動(dòng)精度補(bǔ)償、隨機(jī)誤差補(bǔ)償、非線性誤差補(bǔ)償?shù)妊a(bǔ)償?shù)萹人機(jī)對(duì)話功能：人機(jī)對(duì)話功能：加工的動(dòng)、靜態(tài)跟蹤顯示，高級(jí)人機(jī)對(duì)加工的動(dòng)、靜態(tài)跟蹤顯示，高級(jí)人機(jī)對(duì)話窗口話窗口q編程功能：編程功能：G G代

29、碼、籃圖編程、部分自動(dòng)編程功能。代碼、籃圖編程、部分自動(dòng)編程功能。3.3. 可靠性高可靠性高qCNCCNC裝置采用集成度高的電子元件、芯片、采用裝置采用集成度高的電子元件、芯片、采用VLSIVLSI本身就是本身就是可靠性的保證。可靠性的保證。q許多功能由軟件實(shí)現(xiàn)，使硬件的數(shù)量減少。許多功能由軟件實(shí)現(xiàn)，使硬件的數(shù)量減少。q豐富的故障診斷及保護(hù)功能豐富的故障診斷及保護(hù)功能( (大多由軟件實(shí)現(xiàn)大多由軟件實(shí)現(xiàn)) )，從而可使系統(tǒng)，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(fù)時(shí)間降低。的故障發(fā)生的頻率和發(fā)生故障后的修復(fù)時(shí)間降低。4.4. 使用維護(hù)方便使用維護(hù)方便q操作使用方便：操作使用方便：用戶只需根

30、據(jù)菜單的提示，便可進(jìn)行正用戶只需根據(jù)菜單的提示，便可進(jìn)行正確操作。確操作。q編程方便：編程方便：具有多種編程的功能、程序自動(dòng)校驗(yàn)和模擬具有多種編程的功能、程序自動(dòng)校驗(yàn)和模擬仿真功能。仿真功能。q維護(hù)維修方便：維護(hù)維修方便：部分日常維護(hù)工作自動(dòng)進(jìn)行部分日常維護(hù)工作自動(dòng)進(jìn)行( (潤滑，關(guān)潤滑，關(guān)鍵部件的定期檢查等鍵部件的定期檢查等) )，數(shù)控機(jī)床的自診斷功能，可迅，數(shù)控機(jī)床的自診斷功能，可迅速實(shí)現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位。速實(shí)現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位。5.5. 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 數(shù)控系統(tǒng)控制柜的體積?。ú捎糜?jì)算機(jī)，硬件數(shù)控系統(tǒng)控制柜的體積?。ú捎糜?jì)算機(jī)，硬件數(shù)量減少；電子元件的集成度越來越高，硬件數(shù)

31、量減少；電子元件的集成度越來越高，硬件的不斷減小），使其與機(jī)床在物理上結(jié)合在一的不斷減小），使其與機(jī)床在物理上結(jié)合在一起成為可能，減少占地面積，方便操作。起成為可能，減少占地面積，方便操作。五、分類1.按伺服系統(tǒng)的類型按伺服系統(tǒng)的類型 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床v半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床2按機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡按機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡1).1).點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 為點(diǎn)到點(diǎn)控制，只要刀具從某一位置向另一位置移動(dòng)時(shí)，不管中間的軌跡為點(diǎn)到點(diǎn)控制，只要刀具從某一位置向另一位置移動(dòng)時(shí)，不管中間的軌跡如何，只要刀具最后能正確到達(dá)目標(biāo)位置的控制方式，稱為點(diǎn)位

32、控制。這如何，只要刀具最后能正確到達(dá)目標(biāo)位置的控制方式，稱為點(diǎn)位控制。這類機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖剪床等。類機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖剪床等。點(diǎn)位控制加工原理圖點(diǎn)位控制加工原理圖2). 2). 直線控制數(shù)控機(jī)床直線控制數(shù)控機(jī)床 除點(diǎn)到點(diǎn)的準(zhǔn)確位置之外，還要保證兩點(diǎn)之間除點(diǎn)到點(diǎn)的準(zhǔn)確位置之外，還要保證兩點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡是直線，而且對(duì)移動(dòng)的速度也要進(jìn)行控移動(dòng)的軌跡是直線，而且對(duì)移動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制，以便適應(yīng)隨工藝因素變化的不同需要。制，以便適應(yīng)隨工藝因素變化的不同需要。 簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床，一般有簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床，一般有2 2 3 3個(gè)可個(gè)可控坐標(biāo)軸，但同時(shí)控

33、制的坐標(biāo)軸只有一個(gè)控坐標(biāo)軸，但同時(shí)控制的坐標(biāo)軸只有一個(gè)。3). 3). 輪廓控制的數(shù)控機(jī)床輪廓控制的數(shù)控機(jī)床 能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，因而可進(jìn)行曲線或曲面的加工。關(guān)的控制，因而可進(jìn)行曲線或曲面的加工。2軸控制，同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸控制，同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo) 3)按控制器的結(jié)構(gòu)來劃分按控制器的結(jié)構(gòu)來劃分，有，有硬件數(shù)控硬件數(shù)控和和計(jì)算機(jī)數(shù)控計(jì)算機(jī)數(shù)控；計(jì)算機(jī)數(shù)控計(jì)算機(jī)數(shù)控(當(dāng)前主要是微機(jī)數(shù)控當(dāng)前主要是微機(jī)數(shù)控)，可分為單微機(jī)，可分為單微機(jī)系統(tǒng)和多微機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)和多微機(jī)系統(tǒng)。v早期：早期：由數(shù)字邏輯電路來處理數(shù)字信息的

34、，也就是由數(shù)字邏輯電路來處理數(shù)字信息的，也就是硬件數(shù)控，習(xí)慣上稱之為硬件數(shù)控，習(xí)慣上稱之為NC系統(tǒng)，十硬件數(shù)控因系統(tǒng)，十硬件數(shù)控因其功能少，線路復(fù)雜，可靠性低等缺點(diǎn)。其功能少，線路復(fù)雜，可靠性低等缺點(diǎn)。v現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的主流是微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的主流是微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。v 隨著機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)提出了復(fù)隨著機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)提出了復(fù)雜功能、高進(jìn)給速度和高加工精度等要求。隨著微雜功能、高進(jìn)給速度和高加工精度等要求。隨著微處理器的價(jià)格降低，多個(gè)微處理器在處理器的價(jià)格降低，多個(gè)微處理器在”個(gè)數(shù)控系個(gè)數(shù)控系統(tǒng)中可以并行完成單個(gè)微處理器難以完成的復(fù)雜功統(tǒng)中可以并行完成單個(gè)微處理器

35、難以完成的復(fù)雜功能，而且速度快，有較高的性能價(jià)格比。基于功能、能，而且速度快，有較高的性能價(jià)格比?；诠δ堋r(jià)格等因素權(quán)衡多微處理器的數(shù)控系統(tǒng)得到了迅價(jià)格等因素權(quán)衡多微處理器的數(shù)控系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)一速發(fā)展。微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)一個(gè)系統(tǒng)中微處理器的個(gè)系統(tǒng)中微處理器的多少，可分為單微機(jī)系統(tǒng)和多微機(jī)系統(tǒng)。多少，可分為單微機(jī)系統(tǒng)和多微機(jī)系統(tǒng)。4)按功能水平來劃分按功能水平來劃分，可分為高、中、低，可分為高、中、低(經(jīng)濟(jì)型經(jīng)濟(jì)型)三三類。類。劃分標(biāo)準(zhǔn)：劃分標(biāo)準(zhǔn)：(1)分辨力和進(jìn)給速度分辨力和進(jìn)給速度 分辨力為分辨力為10um進(jìn)給速度為進(jìn)給速度為815mmin為低擋；分辨力為為低擋；分辨力

36、為lum，進(jìn)給速度為，進(jìn)給速度為1520mmin為為中擋；分辨力為中擋；分辨力為0.1um，進(jìn)給速度為，進(jìn)給速度為1520mmin為高擋。為高擋。(2)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)功能坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)功能 低擋最多低擋最多23軸聯(lián)動(dòng)；中、高檔聯(lián)動(dòng)軸為軸聯(lián)動(dòng)；中、高檔聯(lián)動(dòng)軸為35軸以上。軸以上。(3)顯示功能顯示功能 低擋一般只有數(shù)碼管顯示或簡(jiǎn)單的低擋一般只有數(shù)碼管顯示或簡(jiǎn)單的CRT字符顯示；字符顯示；中擋的中擋的CRT顯示有圖形功能；高檔的一般有三維動(dòng)態(tài)圖形顯顯示有圖形功能；高檔的一般有三維動(dòng)態(tài)圖形顯示功能。示功能。(4)通信功能通信功能 低擋數(shù)控系統(tǒng)一般無通信功能：中擋系統(tǒng)有低擋數(shù)控系統(tǒng)一般無通信功能：中擋系統(tǒng)有Rs2

37、32或或DNC(直接數(shù)控直接數(shù)控)通信接口；高擋系統(tǒng)有通信接口；高擋系統(tǒng)有MAP(制造自動(dòng)制造自動(dòng)化協(xié)議化協(xié)議)等高性能通信接口，具有聯(lián)網(wǎng)功能。等高性能通信接口，具有聯(lián)網(wǎng)功能。 (5)主主CPU檔次檔次 低擋數(shù)控系統(tǒng)一般采用低擋數(shù)控系統(tǒng)一般采用8位或位或16位位CPU， 中、中、高檔系統(tǒng)采用高檔系統(tǒng)采用32位以上的微處理器為主位以上的微處理器為主CPU(6) 進(jìn)給伺服裝置水平。進(jìn)給伺服裝置水平。六、插補(bǔ)器 插補(bǔ)運(yùn)算的任務(wù)就是在已知加工軌跡曲線的起插補(bǔ)運(yùn)算的任務(wù)就是在已知加工軌跡曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)間進(jìn)行點(diǎn)和終點(diǎn)間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。 插補(bǔ)是在每個(gè)插補(bǔ)周期（極短時(shí)間，一般為毫秒級(jí)）插補(bǔ)

38、是在每個(gè)插補(bǔ)周期（極短時(shí)間，一般為毫秒級(jí)）內(nèi)，根據(jù)指令、進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小直線段的內(nèi)，根據(jù)指令、進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小直線段的數(shù)據(jù)，刀具沿著微小直線段運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過若干個(gè)插補(bǔ)數(shù)據(jù)，刀具沿著微小直線段運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過若干個(gè)插補(bǔ)周期后，刀具從起點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，完成輪廓的加工。周期后，刀具從起點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，完成輪廓的加工?；鹃L(zhǎng)度單位以硬件為基礎(chǔ)的以硬件為基礎(chǔ)的NC系統(tǒng)中系統(tǒng)中，數(shù)控裝置采用了電壓數(shù)控裝置采用了電壓脈沖作為插補(bǔ)點(diǎn)坐標(biāo)增量輸出，其中每一脈沖都在脈沖作為插補(bǔ)點(diǎn)坐標(biāo)增量輸出，其中每一脈沖都在相應(yīng)的坐標(biāo)軸上產(chǎn)生一個(gè)基本長(zhǎng)度單位的運(yùn)動(dòng)、在相應(yīng)的坐標(biāo)軸上產(chǎn)生一個(gè)基本長(zhǎng)度單位的運(yùn)動(dòng)、在這種系統(tǒng)中，一個(gè)脈沖

39、這種系統(tǒng)中，一個(gè)脈沖P對(duì)應(yīng)著一對(duì)應(yīng)著一個(gè)基本長(zhǎng)度單位個(gè)基本長(zhǎng)度單位BLU可表示為：可表示為： PBLUv在在CNC系統(tǒng)中系統(tǒng)中，信息以二進(jìn)制形式編排、處，信息以二進(jìn)制形式編排、處理和存儲(chǔ)。二進(jìn)理和存儲(chǔ)。二進(jìn)制的每一位制的每一位Bit代表一個(gè)基本代表一個(gè)基本長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度單位BLU，表示為，表示為 BitBLU1. 1. 插補(bǔ)方法的分類插補(bǔ)方法的分類 硬件插補(bǔ)器硬件插補(bǔ)器完成插補(bǔ)運(yùn)算的裝置或程序稱為插補(bǔ)器完成插補(bǔ)運(yùn)算的裝置或程序稱為插補(bǔ)器 軟件插補(bǔ)器軟件插補(bǔ)器 軟硬件結(jié)合插補(bǔ)器軟硬件結(jié)合插補(bǔ)器1 1）. .基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ) 每次插補(bǔ)結(jié)束僅向各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸輸出一個(gè)控制脈沖，各坐每次插補(bǔ)結(jié)束僅向

40、各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸輸出一個(gè)控制脈沖，各坐標(biāo)僅產(chǎn)生一個(gè)脈沖當(dāng)量或行程的增量。脈沖序列的頻率代表標(biāo)僅產(chǎn)生一個(gè)脈沖當(dāng)量或行程的增量。脈沖序列的頻率代表坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的速度，而脈沖的數(shù)量代表運(yùn)動(dòng)位移的大小。基準(zhǔn)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的速度，而脈沖的數(shù)量代表運(yùn)動(dòng)位移的大小?；鶞?zhǔn)脈沖插補(bǔ)的方法很多，如逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法、脈沖乘脈沖插補(bǔ)的方法很多，如逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法、脈沖乘法器等。法器等。2 2）. .數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) 采用時(shí)間分割思想，根據(jù)編程的進(jìn)給速度將輪廓采用時(shí)間分割思想，根據(jù)編程的進(jìn)給速度將輪廓曲線分割為每個(gè)插補(bǔ)周期的進(jìn)給直線段（又稱輪廓曲線分割為每個(gè)插補(bǔ)周期的進(jìn)給直線段（又稱輪廓步長(zhǎng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，以此來

41、逼近輪廓曲線。然后步長(zhǎng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，以此來逼近輪廓曲線。然后再將輪廓步長(zhǎng)分解為各個(gè)坐標(biāo)軸的進(jìn)給量（一個(gè)插再將輪廓步長(zhǎng)分解為各個(gè)坐標(biāo)軸的進(jìn)給量（一個(gè)插補(bǔ)周期的近給量），作為指令發(fā)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置。補(bǔ)周期的近給量），作為指令發(fā)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置。該裝置按伺服檢測(cè)采樣周期采集實(shí)際位移，并反饋該裝置按伺服檢測(cè)采樣周期采集實(shí)際位移，并反饋給插補(bǔ)器與指令比較，有誤差運(yùn)動(dòng)，誤差為零停止，給插補(bǔ)器與指令比較，有誤差運(yùn)動(dòng)，誤差為零停止，從而完成閉環(huán)控制。從而完成閉環(huán)控制。 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)方法有：數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)方法有：直線函數(shù)法、擴(kuò)展直線函數(shù)法、擴(kuò)展DDADDA、二階遞歸、二階遞歸算法等。算法等。2 2 逐點(diǎn)比較法逐點(diǎn)比

42、較法 早期數(shù)控機(jī)床廣泛采用的方法，又稱代數(shù)法、醉步早期數(shù)控機(jī)床廣泛采用的方法，又稱代數(shù)法、醉步伐，適用于開環(huán)系統(tǒng)。伐，適用于開環(huán)系統(tǒng)。1).1).插補(bǔ)原理及特點(diǎn)插補(bǔ)原理及特點(diǎn) 原理原理：每次僅向一個(gè)坐標(biāo)軸輸出一個(gè)進(jìn)給脈沖，而每每次僅向一個(gè)坐標(biāo)軸輸出一個(gè)進(jìn)給脈沖，而每走一步都要通過走一步都要通過偏差函數(shù)計(jì)算偏差函數(shù)計(jì)算，判斷偏差點(diǎn)的瞬時(shí)判斷偏差點(diǎn)的瞬時(shí)坐標(biāo)同規(guī)定加工軌跡之間的偏差坐標(biāo)同規(guī)定加工軌跡之間的偏差，然后決定下一步，然后決定下一步的的進(jìn)給方向進(jìn)給方向。每個(gè)插補(bǔ)循環(huán)由。每個(gè)插補(bǔ)循環(huán)由偏差判別、進(jìn)給、偏偏差判別、進(jìn)給、偏差函數(shù)計(jì)算和終點(diǎn)判別差函數(shù)計(jì)算和終點(diǎn)判別四個(gè)步驟組成。四個(gè)步驟組成。 逐

43、點(diǎn)比較法可以實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)及其逐點(diǎn)比較法可以實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)及其它曲安插補(bǔ)。它曲安插補(bǔ)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：運(yùn)算直觀，插補(bǔ)誤差不大于一個(gè)脈沖當(dāng)量，脈運(yùn)算直觀，插補(bǔ)誤差不大于一個(gè)脈沖當(dāng)量，脈沖輸出均勻，調(diào)節(jié)方便。沖輸出均勻，調(diào)節(jié)方便。插補(bǔ)步驟：插補(bǔ)步驟： 偏差判別偏差判別 - 坐標(biāo)進(jìn)給坐標(biāo)進(jìn)給 - 偏差計(jì)算偏差計(jì)算 - 終點(diǎn)判斷終點(diǎn)判斷 走一步走一步 - 比較一次比較一次 - 決定下決定下 插補(bǔ)結(jié)束判斷插補(bǔ)結(jié)束判斷 一步的走向一步的走向 第一象限內(nèi)的直線插補(bǔ)第一象限內(nèi)的直線插補(bǔ) 偏差計(jì)算式：偏差計(jì)算式： 若點(diǎn)若點(diǎn)M在在OA直線段上，則有直線段上，則有ym/xm=ye/xe 即即ymxe-xmye0 于是取偏差計(jì)算式為于是取偏差計(jì)算式為 Km=ym/xm-ye/xe=ymxe-