數(shù)控技術(shù)第二章PPT_第1頁
數(shù)控技術(shù)第二章PPT_第2頁
數(shù)控技術(shù)第二章PPT_第3頁
數(shù)控技術(shù)第二章PPT_第4頁
數(shù)控技術(shù)第二章PPT_第5頁
已閱讀5頁,還剩53頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

數(shù)控技術(shù)上海第二工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院第二章CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制方法

§2.1CNC系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

§2.2CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)§2.3CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)及控制§2.4數(shù)控用可編程控制器與數(shù)控系統(tǒng)常用外設(shè)及接口§2.1CNC系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

一、CNC系統(tǒng)的組成系統(tǒng)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驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置測量裝置等組成,CNC系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置二、CNC裝置的組成

1、硬件組成2、軟件組成三、CNC裝置的工作過程(工作原理)零件程序的輸入插補(bǔ)預(yù)處理(譯碼、刀補(bǔ)、速度處理F)插補(bǔ)計(jì)算位置控制I/O開關(guān)量處理顯示及故障診斷

1、零件程序的輸入A、輸入內(nèi)容零件程序系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)補(bǔ)償參數(shù)機(jī)床參數(shù)

B、輸入方式紙帶、磁帶、鍵盤(MDI)、計(jì)算機(jī)通信輸入(RS232C,DNC)C、工作方式存儲(chǔ)工作方式DNC工作方式2、譯碼

以程序段為單位譯輪廓尺寸和M、S、T代碼,放專用區(qū)檢查語法檢查3、刀補(bǔ)

刀具半徑、長度補(bǔ)償編程以零件輪廓尺寸→加工以刀具中心軌跡交點(diǎn)計(jì)算、過渡問題自動(dòng)完成4、進(jìn)給速度處理

編程F值——合成速度將F值分解成x、y軸速度自動(dòng)加減速5、插補(bǔ)(實(shí)時(shí)性)

插補(bǔ)運(yùn)算(數(shù)據(jù)點(diǎn)密化)

種類:直線、圓弧、高次曲線、樣條曲線

計(jì)算方法:逐點(diǎn)比較法數(shù)字積分法比較積分法6、位置控制

位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)差值用差值控制進(jìn)給電機(jī)增益調(diào)整、螺距誤差補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償7、I/O處理連接CNC裝置與機(jī)床強(qiáng)電8、顯示與診斷

顯示字符靜態(tài)顯示圖形動(dòng)態(tài)顯示

診斷自診斷脫機(jī)診斷遠(yuǎn)程診斷四、CNC裝置的特點(diǎn)具有靈活性:靠軟件控制通用性:同一系統(tǒng)可用在不同機(jī)床上功能豐富:如二次曲線插補(bǔ)運(yùn)算,固定循環(huán),米英制轉(zhuǎn)換,坐標(biāo)偏移,圖形顯示,刀具補(bǔ)償

等可靠性高:大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路維修方便:有診斷程序,能顯示故障信息基于PC平臺(tái)的CNC特性五、CNC裝置功能1、基本功能:

控制功能:CNC裝置能控制或能同時(shí)控制的軸數(shù)

準(zhǔn)備功能:G指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能插補(bǔ)功能進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能、字符顯示、自診斷等2、選擇功能:

圖形顯示、通信功能、人機(jī)對話、編程功能、補(bǔ)償功能固定循環(huán)功能§2.2計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)一、CNC裝置的結(jié)構(gòu)類型

1、計(jì)算機(jī)類型專用計(jì)算機(jī):專機(jī)數(shù)控,結(jié)構(gòu)合理,性能比高通用計(jì)算機(jī):工控機(jī),可靠性大大提高2、電路板結(jié)構(gòu)

大板式結(jié)構(gòu)模塊化結(jié)構(gòu)1)大板式結(jié)構(gòu)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊,性價(jià)比高,但柔性低,對CPU依賴高如FANCU的F0、F10、F11等系列數(shù)控裝置

主板集成:主CPU、各軸位置控制電路子板:ROM/RAM、I/O、MDI/CRT等子板插在主板上下圖為一典型的大板式結(jié)構(gòu):2)模塊式結(jié)構(gòu)總線模塊化開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能模塊:硬件模塊:CPU、存儲(chǔ)器、I/O控制、位置控制等插件板軟件模塊:固化于相應(yīng)硬件模塊中功能模塊接口標(biāo)準(zhǔn)化:企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)→行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)化:各模塊間信號(hào)連接的定義

特點(diǎn):設(shè)計(jì)制造簡單單一,調(diào)試維護(hù)方便,有適應(yīng)性,擴(kuò)展性如:SIEMENS大多數(shù)系統(tǒng),F(xiàn)ANUC的15、16、18

系列下圖為一典型的模塊式結(jié)構(gòu):3、微處理器數(shù)量

單微處理器系統(tǒng)

多微處理器系統(tǒng)1)單微處理器系統(tǒng)CNC裝置只有一個(gè)CPU可以控制總線、訪問主存儲(chǔ)器,其它CPU不能訪問主存儲(chǔ)器。如:西門子810/820系列,A-B公司的8400系列2)多微處理器結(jié)構(gòu)有2個(gè)或以上CPU可以控制總線或訪問主存儲(chǔ)器如:SINUMERK8系統(tǒng)、850/880系統(tǒng)、A—B公司的

8600系列和FANUC0、15系列二、單微處理器計(jì)算機(jī)數(shù)字控制

在單微處理器結(jié)構(gòu)中,主CPU通過總線與存儲(chǔ)器、各接口相連,實(shí)行集中控制、分時(shí)處理數(shù)控各子任務(wù)。1、主要特征:只有一個(gè)主CPU可以控制總線,訪問主存儲(chǔ)器其它CPU只能成為專用控制部件主CPU與其它CPU做成主從結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,容易實(shí)現(xiàn)但數(shù)控功能實(shí)現(xiàn)與處理速度有突出矛盾1)CPU(是CNC裝置的核心)組成:運(yùn)算器和控制器作用:信息處理,即獲取信息、處理信息、發(fā)出命令類型:8位、16位、32位選擇依據(jù):實(shí)時(shí)控制、指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力、運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量、軟件配置、價(jià)格2、組成

微處理器和總線、存儲(chǔ)器、紙帶閱讀機(jī)接口、紙帶穿孔機(jī)和電傳機(jī)接口、I/O接口、MDI/CRT接口、位置控制器、PLC任務(wù):數(shù)值運(yùn)算、零件程序輸入/輸出、定時(shí)、中斷管理2)總線定義:一組信號(hào)線的集合,是CPU與存儲(chǔ)器、外圍電路連接的信息公共傳輸線類型:數(shù)據(jù)總線(雙向):傳信息地址總線(單向):確定與之通信的外部硬件控制總線:確定數(shù)據(jù)總線信息流時(shí)間序列常用總線:STDbus、Multibus、S-100bus、PCI、ISA選擇依據(jù):適合利用基本模塊構(gòu)成單機(jī)系統(tǒng)或多機(jī)系統(tǒng);適合系統(tǒng)的升級(jí);經(jīng)濟(jì)性、可行性

3)存儲(chǔ)器作用:放程序、數(shù)據(jù)、參數(shù)類型:ROM(EPROM、FLASHEPROM):放系統(tǒng)程序

RAM:放中間變量、標(biāo)志、需顯示數(shù)據(jù)

CMOSRAM:參數(shù)(機(jī)床、系統(tǒng)、PLC)、零件程序

FLASHRAM:后備用4)輸入/輸出接口輸入信號(hào):MT→CNC的開關(guān)信號(hào)、代碼信號(hào)輸出信號(hào):CNC→MT的開關(guān)信號(hào)、代碼信號(hào)作用:電器隔離作用:光電耦合器繼電器

電平轉(zhuǎn)換和功率放大:CNC側(cè)一般用TTL電平5)內(nèi)裝型PLC特點(diǎn):有獨(dú)立的CPU或與CNC共用一個(gè)CPU;硬件與CNC制一線路板或單獨(dú)制附加扳;內(nèi)裝型PLC不配I/O口,借助CNC的I/O口。6)伺服輸出和位置反饋接口

該硬件+CPU=CNC位置控制硬件可控制各進(jìn)給坐標(biāo)軸的速度、加速度以及位置量x、y、z3個(gè)位置控制口伺服輸出接口:把CPU運(yùn)算的控制策略→伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出寄存器D/A位置反饋接口:鑒相(判正、反相)倍頻電路(由數(shù)字電路完成)計(jì)數(shù)電路7)主軸控制接口作用:控制主軸轉(zhuǎn)速使能信號(hào)模擬信號(hào)±10V定向控制主軸伺服(角度、轉(zhuǎn)速、帶反饋)(轉(zhuǎn)速)編碼器9)外設(shè)接口零件程序、機(jī)床參數(shù)輸入輸出上位機(jī)通訊RS232C、RS422C、DNC等8)面板、顯示接口作用:控制MDI面板、操作面板、數(shù)碼顯示、CRT顯示3、CNC、內(nèi)裝型PLC及機(jī)床間信息交換

1)CNC與PLC的信息交換

CNC的CPU訪問PLC的RAM:A、CNC發(fā)出HOLD信號(hào)B、PLC發(fā)出HOLDA信號(hào)響應(yīng),同時(shí)懸浮局部總線C、CNC的CPU對RAM讀寫D、釋放PLC的CPUE、HOLD、HOLDA低電平,重新驅(qū)動(dòng)局部總線2)CNC裝置和機(jī)床(MT)的輸入輸出信號(hào)處理過程

Ⅰ、輸入MT→CNCⅡ、輸出CNC→MTa、CNC程序的輸出數(shù)據(jù)→CNCRAMb、CNCRAM→PLCRAMc、執(zhí)行PLC用戶程序d、PLCRAM→CNCRAMe、送CNC的輸出接口a、CNC接口→CNCRAMb、CNCRAM→PLCRAMc、PLC用戶程序處理

d、PLCRAM→CNCRAMe、CNC軟件讀取RAM中的數(shù)據(jù)三、多微處理器計(jì)算機(jī)數(shù)字控制

1、硬件連接方式1)兩個(gè)或以上CPU構(gòu)成處理部件處理部件間采用緊耦合,有集中操作系統(tǒng),共享資源2)兩個(gè)或以上CPU構(gòu)成功能模塊模塊間采用松偶合,有多操作系統(tǒng)處理2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

性能價(jià)格比高

采用模塊化結(jié)構(gòu)

有很高的可靠性

3、CNC裝置基本模塊(硬件模塊)CNC管理模塊:初始化、中斷、診斷、出錯(cuò)識(shí)別

CNC插補(bǔ)模塊:零件程序譯碼、補(bǔ)償?shù)忍幚砦恢每刂颇K:位置采樣、回零、漂移補(bǔ)償?shù)?/p>

PLC模塊操作面板監(jiān)控和顯示模塊存儲(chǔ)器模塊4、典型結(jié)構(gòu)(通信方式)共享總線共享存儲(chǔ)器1)共享總線(以系統(tǒng)總線為中心)總線作用:連接各模塊,交換數(shù)據(jù),控制信息a、主模塊:帶CPU或DMA器件從模塊:不帶CPU或DMA器件的各RAM/ROM或I/Ob、主模塊控制總線,共享標(biāo)準(zhǔn)總線c、優(yōu)先級(jí)仲裁電路串行:按連接位置決定d、優(yōu)/缺點(diǎn)系統(tǒng)配置靈活,結(jié)構(gòu)簡單,無源總線造價(jià)低有競爭總線并行:配專用邏輯電路,用優(yōu)先權(quán)編碼以下為共享總線結(jié)構(gòu)以下是串行總線仲裁電路以下是并行總線仲裁電路2)共享存儲(chǔ)器(各模塊與存儲(chǔ)器相連)a、多端口存儲(chǔ)器b、由多端口控制邏輯電路解決訪問沖突如下圖所示雙端口存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)以下為雙端口共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)介紹系統(tǒng)的軟、硬件界面,軟件的組成和結(jié)構(gòu)

§2.3CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)及控制一、CNC系統(tǒng)的軟硬件界面

CNC系統(tǒng)硬件:速度快,價(jià)格高軟件:設(shè)計(jì)靈活,適應(yīng)性強(qiáng),速度慢

從邏輯上講硬件軟件

由性能價(jià)格比決定軟、硬件分配比例不同年代、不同產(chǎn)品中使用以下三種界面:以下是三種軟、硬件劃分界面二、CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)及控制

1、多任務(wù)并行處理

1)CNC裝置的多任務(wù)性

組成:管理、控制工作過程:管理、控制同時(shí)進(jìn)行。2)并行處理的概念概念:指計(jì)算機(jī)在同一時(shí)刻或同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上的工作

目的:提高處理速度實(shí)現(xiàn):硬件:并行處理提高系統(tǒng)性能;多CPU提高系統(tǒng)速度軟件:資源重疊流水處理技術(shù)。多任務(wù)并行處理圖3)資源重疊流水處理關(guān)鍵:同一時(shí)間間隔內(nèi)不是處理一個(gè)子過程,而是處理2個(gè)或更多子過程。比較流水處理和順序處理的區(qū)別:例:CNC裝置在NC工作方式時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換:零件程序輸入t1,插補(bǔ)預(yù)處理t2,插補(bǔ)t3,位置控制t4一程序段數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間:T=t1十t2十t3十t4兩者的工作過程如下圖所示:現(xiàn)象:電機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停刀具時(shí)走時(shí)停T4后保證電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)刀具移動(dòng)連續(xù)時(shí)間間隔相等,每段需時(shí)間△t=max(t1,t2,t3,t4)時(shí)間間隔可以各不相同適用于采用集中控制的單微處理器CNC系統(tǒng)前臺(tái)程序:中斷服務(wù)程序,實(shí)時(shí)功能(插補(bǔ)、位控、輔助功能處理、面板掃描等)后臺(tái)程序:循環(huán)運(yùn)行程序,完成準(zhǔn)備工作和管理工作(管理軟件、輸入、譯碼、插補(bǔ)準(zhǔn)備等)2、前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)3、中斷型軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中斷結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)1)CNC系統(tǒng)中斷類型A、外部中斷:閱讀機(jī)、外部監(jiān)控信號(hào)(緊急停、量儀到位)、面板B、內(nèi)部中斷插補(bǔ)周期定時(shí)中斷(后)、位置采樣周期中斷(先)C、硬件故障中斷定時(shí)器出錯(cuò)、存儲(chǔ)器出錯(cuò)、插補(bǔ)運(yùn)算超時(shí)

D、程序型中斷:報(bào)警、溢出、除零2)中斷型結(jié)構(gòu)除初始化程序,各任務(wù)模塊安排在不同級(jí)別的中斷程序中。整個(gè)軟件是一個(gè)大中斷系統(tǒng)

§2.4數(shù)控用可編程控制器與數(shù)控系統(tǒng)常用外設(shè)及接口一、數(shù)控用可編程控制器1、數(shù)控機(jī)床中的PLC數(shù)控機(jī)床控制:運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確控制:位置與尺寸控制,數(shù)字控制開關(guān)量控制(邏緝控制,順序控制)

數(shù)控用PLC:處理開關(guān)量、與NC通信類型:內(nèi)裝型、獨(dú)立型2、內(nèi)裝型PLCA、從屬于CNC裝置,實(shí)際上是CNC裝置帶有PLC功能PLC與MT的I/O信息傳遞借助于CNC裝置的I/O口

PLC與NC信號(hào)傳遞在CNC裝置內(nèi)部實(shí)現(xiàn)采用PLC,擴(kuò)大了CNC內(nèi)部直接處理的窗口通信功能,可以使用梯形圖編輯和傳送高級(jí)控制功能與RLC相比,具有響應(yīng)速度快、控制精度高等特點(diǎn)B、特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊,有柔性,省下PLC與NC連接下圖為內(nèi)裝型PLC與數(shù)控裝置的關(guān)系一般:主軸、刀架、輔助設(shè)備、電氣控制、操作面板通過PLC進(jìn)入NC

回參考點(diǎn)、手輪信號(hào)、CRT/MDI直接接NC3、獨(dú)立型PLCA、獨(dú)立于CNC裝置,具有完備的軟、硬件,獨(dú)立工作B、特點(diǎn):模塊化,易于擴(kuò)展;I/O點(diǎn)數(shù)增減方便;可適用于不同機(jī)床。下圖為一獨(dú)立型PLC與數(shù)控裝置的關(guān)系4、PLC常見名稱MPC(MicrocomputerProgrammableController)PIC(ProgrammableInterfaceController)PLC(ProgrammableLogicController)PMC(ProgrammableMachineController)PSC(ProgrammableSequenceController)

二、數(shù)控系統(tǒng)常用外設(shè)及接口1、CNC裝置的輸入輸出和通信要求

用戶能將數(shù)控命令、代碼輸入系統(tǒng)能按程序

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論