數(shù)控裝置與典型數(shù)控系統(tǒng)課件

1、15.1 計算機數(shù)控裝置（CNC）的構(gòu)成 數(shù)控機床一般由輸入輸出設(shè)備、CNC裝置（或稱CNC單元）、伺服單元、驅(qū)動裝置（或稱執(zhí)行機構(gòu)）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量裝置組成。其中除機床本體以外的部分統(tǒng)稱為計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)。 其中CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心部分，它由硬件和軟件共同構(gòu)成，其硬件構(gòu)成在很大程度上決定著CNC系統(tǒng)的性能。2（一）計算機部分 計算機是CNC裝置的核心，主要包括微處理器(CPU)和總線、存儲器、外圍邏輯電路等。這部分硬件的主要任務(wù)是對數(shù)據(jù)進行算術(shù)和邏輯運算，存儲系統(tǒng)程序、零件程序和運算的中間變量以及管理定時與中斷信號等。 （二）電源部分

2、 電源部分的任務(wù)是給CNC裝置提供一定功率的邏輯電壓、模擬電壓及開關(guān)量控制電壓。電源要能夠抗較強的浪涌電壓和尖峰電壓的干擾，電源抗電磁干擾和工業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的干擾的能力，在很大程度上決定了CNC 裝置的抗干擾能力。3（三）面板接口和顯示接口 這一部分接口電路主要是控制MDI面板、操作面板、數(shù)碼顯示、CRT顯示等。操作者的手動數(shù)據(jù)輸入、各種方式的操作、CNC的結(jié)果和信息顯示都要通過這部分電路使人和CNC裝置建立聯(lián)系。 （四）開關(guān)量I/O（輸入/輸出）接口 對CNC裝置來說，由機床（MT）向CNC傳送的開關(guān)信號和代碼信號稱為輸入信號，由CNC向MT傳送的開關(guān)信號和代碼信號稱為輸出信號。CNC和

3、MT之間的出入信號不能直接連接，而要通過I/O接口電路連接起來。 這部分接口電路的主要任務(wù)是:進行電平轉(zhuǎn)換和功率放大；為防止噪聲引起誤動作，要用光電隔離器件或繼電器將CNC和機床間的信號加以隔離。5（五）內(nèi)置型PLC部分 PLC是替代傳統(tǒng)的機床強電的繼電器邏輯，利用邏輯運算功能實現(xiàn)各種開關(guān)量的控制?，F(xiàn)代CNC多采用內(nèi)置型PLC，因此它已成為CNC裝置的一個組成部分。 （六）伺服輸出和位置反饋接口 這部分硬件和CPU一起組成CNC系統(tǒng)位置控制的硬件支持，位置控制的某些重要性能取決于這部分硬件。伺服輸出接口把CPU運算所產(chǎn)生的控制策略經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出給伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它一般由輸出寄存器（起零階保持作用）

4、和D/A器件組成。位置反饋接口采樣位置反饋信號，它一般由鑒相、倍頻電路、計數(shù)電路等組成。CPU定時從計數(shù)電路中取計數(shù)值，完成系統(tǒng)中A/D過程。7（七）主軸控制接口 主軸控制主要是對主軸轉(zhuǎn)速的控制。提高主軸轉(zhuǎn)速控制范圍可以更好地實現(xiàn)高效、高精、高速加工。 CNC裝置不僅要控制主軸的高轉(zhuǎn)速，還要控制主軸在高轉(zhuǎn)速下的準(zhǔn)停，準(zhǔn)停控制線路也包括在這部分接口電路中。常用的主軸準(zhǔn)停控制可采用編碼器或磁性傳感器的方法實現(xiàn)。 85.2 幾種典型的CNC裝置 CNC裝置從所使用的計算機類型來看，有專用計算機數(shù)控裝置（簡稱專機數(shù)控）和通用個人計算機數(shù)控裝置（簡稱PC 數(shù)控）兩種結(jié)構(gòu)，專機數(shù)控所用的計算機是數(shù)控系統(tǒng)生

5、產(chǎn)廠家為其CNC系統(tǒng)專門設(shè)計的；而PC數(shù)控所用的計算機可以是普通的個人計算機，也可以是工業(yè)控制計算機。（一）專用計算機組成的CNC裝置 專機數(shù)控按組成CNC裝置的電路板的結(jié)構(gòu)特點可分為大板式結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)兩類，按CNC裝置內(nèi)的微處理器CPU數(shù)量可分為單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu)兩類。10專用 CNC裝置的優(yōu)缺點 采用專用計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)，在選用高性能的微處理器構(gòu)成分布式處理結(jié)構(gòu)時，可以獲得很高的性能，如多軸聯(lián)動高速、高精度控制，很強的補償功能、圖形功能、故障診斷功能以及通信功能。 但由于大批量生產(chǎn)和保密的需要，不同的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家自行設(shè)計其硬件和軟件，這樣設(shè)計出來的封閉式專用系統(tǒng)具有的不同的軟硬件模塊、不同的編程語言、五花八門的人機界面、多種實時操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)化接口等，不僅給用戶帶來了使用上的復(fù)雜性，也給車間物流層的集成帶來了很多困難。（二）基于通用計算機的CNC裝置125.3 數(shù)控系統(tǒng)軟件組成：131. 管理程序模塊 管理程序模塊一般包括：系統(tǒng)初始化、鍵盤分析與顯示、數(shù)控程序讀入、指令分析、編輯修改、系統(tǒng)診斷等。