數(shù)控系統(tǒng)全面概述

1、 數(shù)控系統(tǒng)全面概述一、CNC系統(tǒng)的組成CNC系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩大部分組成。其核心是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置。它通過(guò)系統(tǒng)控制軟件配合系統(tǒng)硬件，合理地組織、管理數(shù)控系統(tǒng)的輸入、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)和輸出信息，控制執(zhí)行部件，使數(shù)控機(jī)床按照操作者的要求進(jìn)行自動(dòng)加工。CNC系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)作為控制部件，通常由常駐在其內(nèi)部的數(shù)控系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，從而對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。只要改變計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件就能實(shí)現(xiàn)一種全新的控制方式。CNC系統(tǒng)有很多種類(lèi)型，有車(chē)床、銑床、加工中心等的CNC系統(tǒng)。但是，各種數(shù)控機(jī)床的CNC系統(tǒng)一般包括以下幾個(gè)部分：中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器（ROM/RAM）、輸入輸出設(shè)

2、備（I/O）、操作面板、顯示器和鍵盤(pán)、紙帶穿孔機(jī)、可編程控制器等。圖4-1所示為CNC系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)框圖。圖4-1 CNC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖在圖4-1中所示的整個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，數(shù)控系統(tǒng)主要是指圖中的CNC控制器。CNC控制器由計(jì)算機(jī)硬件、系統(tǒng)軟件和相應(yīng)的I/O接口構(gòu)成的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)與可編程控制器PLC組成。前者處理機(jī)床的軌跡運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制，后者處理開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。三、CNC系統(tǒng)的功能和一般工作過(guò)程（一）CNC系統(tǒng)的功能 CNC系統(tǒng)由于現(xiàn)在普遍采用了微處理器，通過(guò)軟件可以實(shí)現(xiàn)很多功能。數(shù)控系統(tǒng)有多種系列，性能各異。數(shù)控系統(tǒng)的功能通常包括基本功能和選擇功能?；竟δ苁菙?shù)控系統(tǒng)必備的功能，選

3、擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能。CNC系統(tǒng)的功能主要反映在準(zhǔn)備功能G指令代碼和輔助功能M指令代碼上。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的類(lèi)型、用途、檔次的不同，CNC系統(tǒng)的功能有很大差別，下面介紹其主要功能。1. 控制功能 CNC系統(tǒng)能控制的軸數(shù)和能同時(shí)控制（聯(lián)動(dòng)）的軸數(shù)是其主要性能之一?？刂戚S有移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸，有基本軸和附加軸。通過(guò)軸的聯(lián)動(dòng)可以完成輪廓軌跡的加工。一般數(shù)控車(chē)床只需二軸控制，二軸聯(lián)動(dòng)；一般數(shù)控銑床需要三軸控制、三軸聯(lián)動(dòng)或軸聯(lián)動(dòng)；一般加工中心為多軸控制，三軸聯(lián)動(dòng)?？刂戚S數(shù)越多，特別是同時(shí)控制的軸數(shù)越多，要求CNC系統(tǒng)的功能就越強(qiáng)，同時(shí)CNC系統(tǒng)也就越復(fù)雜，編制程序也越困難。2. 準(zhǔn)備功

4、能 準(zhǔn)備功能也稱(chēng)G指令代碼，它用來(lái)指定機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的功能，包括基本移動(dòng)、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)等指令。對(duì)于點(diǎn)位式的加工機(jī)床，如鉆床、沖床等，需要點(diǎn)位移動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)于輪廓控制的加工機(jī)床，如車(chē)床、銑床、加工中心等，需要控制系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)給坐標(biāo)具有聯(lián)動(dòng)功能。3. 插補(bǔ)功能 CNC系統(tǒng)是通過(guò)軟件插補(bǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡控制的。由于輪廓控制的實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，軟件插補(bǔ)的計(jì)算速度難以滿足數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給速度和分辨率的要求，同時(shí)由于CNC不斷擴(kuò)展其他方面的功能也要求減少插補(bǔ)計(jì)算所占用的CPU時(shí)間。因此 ，CNC的插補(bǔ)功能實(shí)際上被分為粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)，插補(bǔ)軟件每次插補(bǔ)一個(gè)小線段的數(shù)據(jù)為粗插補(bǔ)，

5、伺服系統(tǒng)根據(jù)粗插補(bǔ)的結(jié)果，將小線段分成單個(gè)脈沖的輸出稱(chēng)為精插補(bǔ)。有的數(shù)控機(jī)床采用硬件進(jìn)行精插補(bǔ)。4. 進(jìn)給功能 根據(jù)加工工藝要求，CNC系統(tǒng)的進(jìn)給功能用F指令代碼直接指定數(shù)控機(jī)床加工的進(jìn)給速度。（1）切削進(jìn)給速度 以每分鐘進(jìn)給的毫米數(shù)指定刀具的進(jìn)給速度，如100mm/min。對(duì)于回轉(zhuǎn)軸，表示每分鐘進(jìn)給的角度。（2）同步進(jìn)給速度 以主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給的毫米數(shù)規(guī)定的進(jìn)給速度，如0.02mm/r。只有主軸上裝有位置編碼器的數(shù)控機(jī)床才能指定同步進(jìn)給速度，用于切削螺紋的編程。（3）進(jìn)給倍率 操作面板上設(shè)置了進(jìn)給倍率開(kāi)關(guān)，倍率可以從0200%之間變化，每檔間隔10%。使用倍率開(kāi)關(guān)不用修改程序就可以改變進(jìn)給速度，

6、并可以在試切零件時(shí)隨時(shí)改變進(jìn)給速度或在發(fā)生意外時(shí)隨時(shí)停止進(jìn)給。5. 主軸功能 主軸功能就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能。（1）轉(zhuǎn)速的編碼方式 一般用S指令代碼指定。一般用地址符S后加兩位數(shù)字或四位數(shù)字表示，單位分別為r/min和mm/min。（2）指定恒定線速度 該功能可以保證車(chē)床和磨床加工工件端面質(zhì)量和不同直徑的外圓的加工具有相同的切削速度。（3）主軸定向準(zhǔn)停 該功能使主軸在徑向的某一位置準(zhǔn)確停止，有自動(dòng)換刀功能的機(jī)床必須選取有這一功能的CNC裝置。6. 輔助功能 輔助功能用來(lái)指定主軸的啟、停和轉(zhuǎn)向；切削液的開(kāi)和關(guān)；刀庫(kù)的啟和停等，一般是開(kāi)關(guān)量的控制，它用M指令代碼表示。各種型號(hào)的數(shù)控裝置具有的輔助功

7、能差別很大，而且有許多是自定義的。7. 刀具功能 刀具功能用來(lái)選擇所需的刀具，刀具功能字以地址符T為首，后面跟二位或四位數(shù)字，代表刀具的編號(hào)。8. 補(bǔ)償功能 補(bǔ)償功能是通過(guò)輸入到CNC系統(tǒng)存儲(chǔ)器的補(bǔ)償量，根據(jù)編程軌跡重新計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)尺寸，從而加工出符合要求的工件。補(bǔ)償功能主要有以下種類(lèi)：（1）刀具的尺寸補(bǔ)償 如刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償和刀尖圓弧補(bǔ)償。這些功能可以補(bǔ)償?shù)毒吣p以及換刀時(shí)對(duì)準(zhǔn)正確位置，簡(jiǎn)化編程。 （2）絲杠的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償或者熱變形補(bǔ)償 通過(guò)事先檢測(cè)出絲杠螺距誤差和反向間隙，并輸入到CNC系統(tǒng)中，在實(shí)際加工中進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。9. 字符

8、、圖形顯示功能 CNC控制器可以配置單色或彩色CRT或LCD，通過(guò)軟件和硬件接口實(shí)現(xiàn)字符和圖形的顯示。通常可以顯示程序、參數(shù)、各種補(bǔ)償量、坐標(biāo)位置、故障信息、人機(jī)對(duì)話編程菜單、零件圖形及刀具實(shí)際移動(dòng)軌跡的坐標(biāo)等。10. 自診斷功能 為了防止故障的發(fā)生或在發(fā)生故障后可以迅速查明故障的類(lèi)型和部位，以減少停機(jī)時(shí)間，CNC系統(tǒng)中設(shè)置了各種診斷程序。不同的CNC系統(tǒng)設(shè)置的診斷程序是不同的，診斷的水平也不同。診斷程序一般可以包含在系統(tǒng)程序中，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行檢查和診；也可以作為服務(wù)性程序，在系統(tǒng)運(yùn)行前或故障停機(jī)后進(jìn)行診斷，查找故障的部位。有的CNC可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通信診斷。11. 通信功能 為了適應(yīng)柔性制

9、造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的需求，CNC裝置通常具有RS232C通信接口，有的還備有DNC接口。也有的CNC還可以通過(guò)制造自動(dòng)化協(xié)議（MAP）接入工廠的通信網(wǎng)絡(luò)。12. 人機(jī)交互圖形編程功能 為了進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的編程效率，對(duì)于NC程序的編制，特別是較為復(fù)雜零件的NC程序都要通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助編程，尤其是利用圖形進(jìn)行自動(dòng)編程，以提高編程效率。因此，對(duì)于現(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般要求具有人機(jī)交互圖形編程功能。有這種功能的CNC系統(tǒng)可以根據(jù)零件圖直接編制程序，即編程人員只需送入圖樣上簡(jiǎn)單表示的幾何尺寸就能自動(dòng)地計(jì)算出全部交點(diǎn)、切點(diǎn)和圓心坐標(biāo)，生成加工程序。有的CNC系統(tǒng)可根據(jù)引導(dǎo)圖和顯

10、示說(shuō)明進(jìn)行對(duì)話式編程，并具有自動(dòng)工序選擇、刀具和切削條件的自動(dòng)選擇等智能功能。有的CNC系統(tǒng)還備有用戶宏程序功能（如日本FANUC系統(tǒng)）。這些功能有助于那些未受過(guò)CNC編程專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的機(jī)械工人能夠很快地進(jìn)行程序編制工作。（二）CNC系統(tǒng)的一般工作過(guò)程1. 輸入 輸入CNC控制器的通常有零件加工程序、機(jī)床參數(shù)和刀具補(bǔ)償參數(shù)。機(jī)床參數(shù)一般在機(jī)床出廠時(shí)或在用戶安裝調(diào)試時(shí)已經(jīng)設(shè)定好，所以輸入CNC系統(tǒng)的主要是零件加工程序和刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)。輸入方式有紙帶輸入、鍵盤(pán)輸入、磁盤(pán)輸入，上級(jí)計(jì)算機(jī)DNC通訊輸入等。CNC輸入工作方式有存儲(chǔ)方式和NC方式。存儲(chǔ)方式是將整個(gè)零件程序一次全部輸入到CNC內(nèi)部存儲(chǔ)器中，加工

11、時(shí)再?gòu)拇鎯?chǔ)器中把一個(gè)一個(gè)程序調(diào)出。該方式應(yīng)用較多。NC方式是CNC一邊輸入一邊加工的方式，即在前一程序段加工時(shí)，輸入后一個(gè)程序段的內(nèi)容。2. 譯碼 譯碼是以零件程序的一個(gè)程序段為單位進(jìn)行處理，把其中零件的輪廓信息（起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等），F(xiàn)、S、T、M等信息按一定的語(yǔ)法規(guī)則解釋?zhuān)ň幾g）成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專(zhuān)用區(qū)域。編譯過(guò)程中還要進(jìn)行語(yǔ)法檢查，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即報(bào)警。3. 刀具補(bǔ)償 刀具補(bǔ)償包括刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。為了方便編程人員編制零件加工程序，編程時(shí)零件程序是以零件輪廓軌跡來(lái)編程的，與刀具尺寸無(wú)關(guān)。程序輸入和刀具參數(shù)輸入分別進(jìn)行。刀具補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

12、是把零件輪廓軌跡按系統(tǒng)存儲(chǔ)的刀具尺寸數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成刀具中心（刀位點(diǎn)）相對(duì)于工件的移動(dòng)軌跡。刀具補(bǔ)償包括B機(jī)能和C機(jī)能刀具補(bǔ)償功能。在較高檔次的CNC中一般應(yīng)用C機(jī)能刀具補(bǔ)償，C機(jī)能刀具補(bǔ)償能夠進(jìn)行程序段之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)接和過(guò)切削判斷等功能。4. 進(jìn)給速度處理 數(shù)控加工程序給定的刀具相對(duì)于工件的移動(dòng)速度是在各個(gè)坐標(biāo)合成運(yùn)動(dòng)方向上的速度，即F代碼的指令值。速度處理首先要進(jìn)行的工作是將各坐標(biāo)合成運(yùn)動(dòng)方向上的速度分解成各進(jìn)給運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)方向的分速度，為插補(bǔ)時(shí)計(jì)算各進(jìn)給坐標(biāo)的行程量做準(zhǔn)備；另外對(duì)于機(jī)床允許的最低和最高速度限制也在這里處理。有的數(shù)控機(jī)床的CNC軟件的自動(dòng)加速和減速也放在這里。5. 插補(bǔ) 零件加工程

13、序程序段中的指令行程信息是有限的。如對(duì)于加工直線的程序段僅給定起、終點(diǎn)坐標(biāo)；對(duì)于加工圓弧的程序段除了給定其起、終點(diǎn)坐標(biāo)外，還給定其圓心坐標(biāo)或圓弧半徑。要進(jìn)行軌跡加工，CNC必須從一條已知起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上自動(dòng)進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化”的工作，這就是插補(bǔ)。插補(bǔ)在每個(gè)規(guī)定的周期（插補(bǔ)周期）內(nèi)進(jìn)行一次，即在每個(gè)周期內(nèi)，按指令進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線數(shù)據(jù)段，通常經(jīng)過(guò)若干個(gè)插補(bǔ)周期后，插補(bǔ)完一個(gè)程序段的加工，也就完成了從程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的“數(shù)據(jù)密化”工作。6. 位置控制 位置控制裝置位于伺服系統(tǒng)的位置環(huán)上，如圖4-2所示。它的主要工作是在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算出的理論位置與實(shí)際反饋位置進(jìn)行比較，用其差值

14、控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。位置控制可由軟件完成，也可由硬件完成。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、，各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償?shù)龋蕴岣邫C(jī)床的定位精度。圖4-2 位置控制的原理7. I/O處理 CNC的I/O處理是CNC與機(jī)床之間的信息傳遞和變換的通道。其作用一方面是將機(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的有關(guān)參數(shù)輸入到CNC中；另一方面是將CNC的輸出命令（如換刀、主軸變速換檔、加冷卻液等）變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制。8. 顯示 CNC系統(tǒng)的顯示主要是為操作者提供方便，顯示裝置有CRT顯示器或LCD數(shù)碼顯示器，一般位于機(jī)床的控制面板上。通常有零件程序的顯示、參數(shù)的顯示、刀具位置顯示、機(jī)床

15、狀態(tài)顯示、報(bào)警信息顯示等。有的CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模擬加工圖形顯示。上述的CNC的工作流程如圖4-3所示。圖4-3 CNC的工作流程第二節(jié) CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 一、CNC系統(tǒng)的硬件構(gòu)成特點(diǎn)隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和表面安裝技術(shù)的發(fā)展，CNC系統(tǒng)硬件模塊及安裝方式不斷改進(jìn)。從CNC系統(tǒng)的總體安裝結(jié)構(gòu)看，有整體式結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)兩種。所謂整體式結(jié)構(gòu)是把CRT和MDI面板、操作面板以及功能模塊板組成的電路板等安裝在同一機(jī)箱內(nèi)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，但有時(shí)可能造成某些信號(hào)連線過(guò)長(zhǎng)。分體式結(jié)構(gòu)通常把CRT和MDI面板、操作面板等做成一個(gè)部件，而把功能模塊組成的電路板安裝

16、在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，兩者之間用導(dǎo)線或光纖連接。許多CNC機(jī)床把操作面板也單獨(dú)作為一個(gè)部件，這是由于所控制機(jī)床的要求不同, 操作面板相應(yīng)地要改變，做成分體式有利于更換和安裝。CNC操作面板在機(jī)床上的安裝形式有吊掛式、床頭式、控制柜式、控制臺(tái)式等多種。從組成CNC系統(tǒng)的電路板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，有兩種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，即大板式結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)。大板式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是, 一個(gè)系統(tǒng)一般都有一塊大板，稱(chēng)為主板。主板上裝有主CPU和各軸的位置控制電路等。其他相關(guān)的子板（完成一定功能的電路板），如ROM板、零件程序存儲(chǔ)器板和PLC板都直接插在主板上面，組成CNC系統(tǒng)的核心部分。由此可見(jiàn)，大板式結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可靠性高，價(jià)格低

17、，有很高的性能價(jià)格比，也便于機(jī)床的一體化設(shè)計(jì)，大板結(jié)構(gòu)雖有上述優(yōu)點(diǎn)，但它的硬件功能不易變動(dòng)，不利于組織生產(chǎn)。 另外一種柔性比較高的結(jié)構(gòu)就是總線模塊化的開(kāi)放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是將CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出控制分別做成插件板（稱(chēng)為硬件模塊），甚至將CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出控制組成獨(dú)立微型計(jì)算機(jī)級(jí)的硬件模塊，相應(yīng)的軟件也是模塊結(jié)構(gòu)，固化在硬件模塊中。硬軟件模塊形成一個(gè)特定的功能單元，稱(chēng)為功能模塊。功能模塊間有明確定義的接口，接口是固定的，成為工廠標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，彼此可以進(jìn)行信息交換。于是可以積木式組成CNC系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，試制周期短，調(diào)整維護(hù)方便，效率高。 從CNC系統(tǒng)使用的C

18、PU及結(jié)構(gòu)來(lái)分，CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)一般分為單CPU和多CPU結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)。初期的CNC系統(tǒng)和現(xiàn)在的一些經(jīng)濟(jì)型CNC系統(tǒng)采用單CPU結(jié)構(gòu)，而多CPU結(jié)構(gòu)可以滿足數(shù)控機(jī)床高進(jìn)給速度、高加工精度和許多復(fù)雜功能的要求，也適應(yīng)于并入FMS和CIMS運(yùn)行的需要，從而得到了迅速的發(fā)展，它反映了當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)的新水平。 二、單CPU結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)單CPU結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括：CPU、總線、I/O接口、存儲(chǔ)器、串行接口和CRT/MDI接口等，還包括數(shù)控系統(tǒng)控制單元部件和接口電路，如位置控制單元、PLC接口、主軸控制單元、速度控制單元、穿孔機(jī)和紙帶閱讀機(jī)接口以及其他接口等。圖4-4所示的為一種單CPU結(jié)構(gòu)的

19、CNC系統(tǒng)框圖。圖4-4 單CPU結(jié)構(gòu)CNC框圖CPU主要完成控制和運(yùn)算兩方面的任務(wù)?？刂乒δ馨ǎ簝?nèi)部控制，對(duì)零件加工程序的輸入、輸出控制，對(duì)機(jī)床加工現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息的記憶控制等。運(yùn)算任務(wù)是完成一系列的數(shù)據(jù)處理工作：譯碼、刀補(bǔ)計(jì)算、運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算、插補(bǔ)運(yùn)算和位置控制的給定值與反饋值的比較運(yùn)算等。在經(jīng)濟(jì)型CNC系統(tǒng)中，常采用8位微處理器芯片或8位、16位的單片機(jī)芯片。中高檔的CNC通常采用16位、32位甚至64位的微處理器芯片。在單CPU的CNC系統(tǒng)中通常采用總線結(jié)構(gòu)?？偩€是微處理器賴以工作的物理導(dǎo)線，按其功能可以分為三組總線，即數(shù)據(jù)總線（DB）、地址總線（AD）、控制總線（CB）。CNC裝置中的存

20、儲(chǔ)器包括只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）兩種。系統(tǒng)程序存放在只讀存儲(chǔ)器EPROM中，由生產(chǎn)廠家固化。即使斷電，程序也不會(huì)丟失。系統(tǒng)程序只能由CPU讀出，不能寫(xiě)入。運(yùn)算的中間結(jié)果，需要顯示的數(shù)據(jù)，運(yùn)行中的狀態(tài)、標(biāo)志信息等存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中。它可以隨時(shí)讀出和寫(xiě)入，斷電后，信息就消失。加工的零件程序、機(jī)床參數(shù)、刀具參數(shù)等存放在有后備電池的CMOS RAM中，或者存放在磁泡存儲(chǔ)器中，這些信息在這種存儲(chǔ)器中能隨機(jī)讀出，還可以根據(jù)操作需要寫(xiě)入或修改，斷電后，信息仍然保留。CNC裝置中的位置控制單元主要對(duì)機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸位置進(jìn)行控制。位置控制的硬件一般采用大規(guī)模專(zhuān)用集成電路位置控制芯片或

21、控制模板實(shí)現(xiàn)。CNC接受指令信息的輸入有多種形式，如光電式紙帶閱讀機(jī)、磁帶機(jī)、磁盤(pán)、計(jì)算機(jī)通信接口等形式，以及利用數(shù)控面板上的鍵盤(pán)操作的手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI）和機(jī)床操作面板上手動(dòng)按鈕、開(kāi)關(guān)量信息的輸入。所有這些輸入都要有相應(yīng)的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。而CNC的輸出也有多種，如程序的穿孔機(jī)、電傳機(jī)輸出、字符與圖形顯示的陰極射線管CRT輸出、位置伺服控制和機(jī)床強(qiáng)電控制指令的輸出等，同樣要有相應(yīng)的接口來(lái)執(zhí)行。單CPU結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)的特點(diǎn)是：CNC的所有功能都是通過(guò)一個(gè)CPU進(jìn)行集中控制、分時(shí)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的；該CPU通過(guò)總線與存儲(chǔ)器、I/O控制元件等各種接口電路相連，構(gòu)成CNC的硬件；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)；由于只有一

22、個(gè)CPU的控制，功能受字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運(yùn)算速度等因素的限制。三、多CPU結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)多CPU結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)是指在CNC系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的CPU能控制系統(tǒng)總線或主存儲(chǔ)器進(jìn)行工作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)有緊耦合和松耦合兩種形式。緊耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的CPU構(gòu)成的處理部件之間采用緊耦合（相關(guān)性強(qiáng)），有集中的操作系統(tǒng)，共享資源。松耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的CPU構(gòu)成的功能模塊之間采用松耦合（相關(guān)性弱或具有相對(duì)的獨(dú)立性），有多重操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并行處理。現(xiàn)代的CNC系統(tǒng)大多采用多CPU結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，每個(gè)CPU完成系統(tǒng)中規(guī)定的一部分功能，獨(dú)立執(zhí)行程序，它比單CPU結(jié)構(gòu)提高了計(jì)算機(jī)的處理速度

23、。多CPU結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，將軟件和硬件模塊形成一定的功能模塊。模塊間有明確的符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，彼此間可以進(jìn)行信息交換。這樣可以形成模塊化結(jié)構(gòu)，縮短了設(shè)計(jì)制造周期，并且具有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，結(jié)構(gòu)緊湊。多CPU的CNC系統(tǒng)由于每個(gè)CPU分管各自的任務(wù)，形成若干個(gè)模塊，如果某個(gè)模塊出了故障，其他模塊仍然照常工作。并且插件模塊更換方便，可以使故障對(duì)系統(tǒng)的影響減少到最小程度，提高了可靠性。性能價(jià)格比高，適合于多軸控制、高進(jìn)給速度、高精度的數(shù)控機(jī)床。1 多CPU CNC系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)（1）共享總線結(jié)構(gòu) 在這種結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)中，只有主模塊有權(quán)控制系統(tǒng)總線，且在某一時(shí)刻只能有一個(gè)主模塊

24、占有總線，如有多個(gè)主模塊同時(shí)請(qǐng)求使用總線會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)總線問(wèn)題。共享總線結(jié)構(gòu)的各模塊之間的通信，主要依靠存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)，采用公共存儲(chǔ)器的方式。公共存儲(chǔ)器直接插在系統(tǒng)總線上，有總線使用權(quán)的主模塊都能訪問(wèn)，可供任意兩個(gè)主模塊交換信息。其結(jié)構(gòu)如圖4-5所示：圖4-5 共享總線的多CPU結(jié)構(gòu)的CNC結(jié)構(gòu)框圖（2）共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 在該結(jié)構(gòu)中，采用多端口存貯器來(lái)實(shí)現(xiàn)各CPU之間的互連和通信，每個(gè)端口都配有一套數(shù)據(jù)、地址、控制線，以供端口訪問(wèn)。由多端控制邏輯電路解決訪問(wèn)沖突。如圖4-6所示。當(dāng)CNC系統(tǒng)功能復(fù)雜要求CPU數(shù)量增多時(shí)，會(huì)因爭(zhēng)用共享存儲(chǔ)器而造成信息傳輸?shù)淖枞档拖到y(tǒng)的效率，其擴(kuò)展功能較為困難。共享存儲(chǔ)

25、器I/O（CPU1）CRT（CPU2）插補(bǔ)（CPU3）軸控制（CPU4）圖4-6 共享存儲(chǔ)器的多CPU結(jié)構(gòu)框圖2 多CPU CNC系統(tǒng)基本功能模塊：（1）管理模塊 該模塊是管理和組織整個(gè)CNC系統(tǒng)工作的模塊，主要功能包括：初始化、中斷管理、總線裁決、系統(tǒng)出錯(cuò)識(shí)別和處理、系統(tǒng)硬件與軟件診斷等功能。（2）插補(bǔ)模塊 該模塊是在完成插補(bǔ)前，進(jìn)行零件程序的譯碼、刀具補(bǔ)償、坐標(biāo)位移量計(jì)算、進(jìn)給速度處理等預(yù)處理，然后進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并給定各坐標(biāo)軸的位置值。（3）位置控制模塊 對(duì)坐標(biāo)位置給定值與由位置檢測(cè)裝置測(cè)到的實(shí)際位置值進(jìn)行比較并獲得差值、進(jìn)行自動(dòng)加減速、回基準(zhǔn)點(diǎn)、對(duì)伺服系統(tǒng)滯后量的監(jiān)視和漂移補(bǔ)償，最后得到

26、速度控制的模擬電壓（或速度的數(shù)字量），去驅(qū)動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。（4）PLC模塊 零件程序的開(kāi)關(guān)量（S、M、T）和機(jī)床面板來(lái)的信號(hào)在這個(gè)模塊中進(jìn)行邏輯處理，實(shí)現(xiàn)機(jī)床電氣設(shè)備的啟停，刀具交換，轉(zhuǎn)臺(tái)分度，工件數(shù)量和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的計(jì)數(shù)等。（5）命令與數(shù)據(jù)輸入輸出模塊 指零件程序、參數(shù)和數(shù)據(jù)、各種操作指令的輸入輸出，以及顯示所需要的各種接口電路。（6）存儲(chǔ)器模塊 是程序和數(shù)據(jù)的主存儲(chǔ)器，或是功能模塊數(shù)據(jù)傳送用的共享存儲(chǔ)器。第三節(jié) CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)的軟件是為完成CNC系統(tǒng)的各項(xiàng)功能而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和編制的，是數(shù)控加工系統(tǒng)的一種專(zhuān)用軟件，又稱(chēng)為系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)程序）。CNC 系統(tǒng)軟件的管理作用類(lèi)似于計(jì)算機(jī)的操作

27、系統(tǒng)的功能。不同的CNC裝置，其功能和控制方案也不同，因而各系統(tǒng)軟件在結(jié)構(gòu)上和規(guī)模上差別較大，各廠家的軟件互不兼容?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的功能大都采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以，系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)及功能是CNC系統(tǒng)的關(guān)鍵。數(shù)控系統(tǒng)是按照事先編制好的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制的，而控制程序是根據(jù)用戶對(duì)數(shù)控系統(tǒng)所提出的各種要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件之前必須細(xì)致地分析被控制對(duì)象的特點(diǎn)和對(duì)控制功能的要求，決定采用哪一種計(jì)算方法。在確定好控制方式、計(jì)算方法和控制順序后，將其處理順序用框圖描述出來(lái)，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有一個(gè)明確而又清晰的輪廓。一、CNC裝置軟硬件的界面在CNC系統(tǒng)中，軟件和硬件在邏輯上是等價(jià)的，即由硬件

28、完成的工作原則上也可以由軟件來(lái)完成。但是它們各有特點(diǎn)：硬件處理速度快，造價(jià)相對(duì)較高，適應(yīng)性差；軟件設(shè)計(jì)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，但是處理速度慢。因此，CNC系統(tǒng)中軟、硬件的分配比例是由性能價(jià)格比決定的。這也在很大程度上涉及到軟、硬件的發(fā)展水平。一般說(shuō)來(lái)，軟件結(jié)構(gòu)首先要受到硬件的限制，軟件結(jié)構(gòu)也有獨(dú)立性。對(duì)于相同的硬件結(jié)構(gòu)，可以配備不同的軟件結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，現(xiàn)代CNC系統(tǒng)中軟、硬件界面并不是固定不變的，而是隨著軟、硬件的水平和成本，以及CNC系統(tǒng)所具有的性能不同而發(fā)生變化。圖4-7 給出了不同時(shí)期和不同產(chǎn)品中的三種典型的CNC系統(tǒng)軟、硬件界面。圖4-7 CNC中三種典型的軟硬件界面二、CNC系統(tǒng)控制軟件的結(jié)

29、構(gòu)特點(diǎn)1CNC系統(tǒng)的多任務(wù)性CNC系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的過(guò)程數(shù)字控制器應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，其多任務(wù)性表現(xiàn)在它的管理軟件必須完成管理和控制兩大任務(wù)。其中系統(tǒng)管理包括輸入，I/O處理，通訊、顯示、診斷以及加工程序的編制管理等程序。系統(tǒng)的控制部分包括：譯碼、刀具補(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)和位置控制等軟件。如圖4-8 所示。圖4-8 CNC任務(wù)分解同時(shí)，CNC系統(tǒng)的這些任務(wù)必須協(xié)調(diào)工作。也就是在許多情況下，管理和控制的某些工作必須同時(shí)進(jìn)行。例如，為了便于操作人員能及時(shí)掌握CNC的工作狀態(tài)，管理軟件中的顯示模塊必須與控制模塊同時(shí)運(yùn)行；當(dāng)CNC處于NC工作方式時(shí)，管理軟件中的零件程序輸入模塊必須與控制軟件同時(shí)運(yùn)

30、行。而控制軟件運(yùn)行時(shí)，其中一些處理模塊也必須同時(shí)進(jìn)行。如為了保證加工過(guò)程的連續(xù)性，即刀具在各程序段間不停刀，譯碼、刀補(bǔ)和速度處理模塊必須與插補(bǔ)模塊同時(shí)運(yùn)行，而插補(bǔ)又要與位置控制必須同時(shí)進(jìn)行等，這種任務(wù)并行處理關(guān)系如圖4-9 所示。圖4-9 CNC的任務(wù)并行處理關(guān)系需求事實(shí)上，CNC系統(tǒng)是一個(gè)專(zhuān)用的實(shí)時(shí)多任務(wù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其軟件必然會(huì)融合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)中的許多先進(jìn)技術(shù)，其中最突出的是多任務(wù)并行處理和多重實(shí)時(shí)中斷技術(shù)。2 并行處理并行處理是指計(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性質(zhì)相同或不相同的工作。并行處理的優(yōu)點(diǎn)是提高了運(yùn)行速度。并行處理分為“資源重復(fù)”法、 “時(shí)間重疊”法和“資

31、源共享”法等并行處理方法。資源重復(fù)是用多套相同或不同的設(shè)備同時(shí)完成多種相同或不同的任務(wù)。如在CNC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中采用多CPU的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)來(lái)提高處理速度。資源共享是根據(jù)“分時(shí)共享”的原則，使多個(gè)用戶按照時(shí)間順序使用同一套設(shè)備。時(shí)間重疊是根據(jù)流水線處理技術(shù)，使多個(gè)處理過(guò)程在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，輪流使用同一套設(shè)備的幾個(gè)部分。目前CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)中，廣泛使用“資源重復(fù)”的并行處理技術(shù)。如采用多CPU的體系結(jié)構(gòu)來(lái)提高系統(tǒng)的速度。而在CNC裝置的軟件中，主要采用“資源分時(shí)共享”和“資源重疊的流水處理”方法。（1）資源分時(shí)共享并行處理方法在單CPU的CNC裝置中，要采用CPU分時(shí)共享的原則來(lái)解決多任務(wù)的同

32、時(shí)運(yùn)行。各個(gè)任務(wù)何時(shí)占用CPU及各個(gè)任務(wù)占用CPU時(shí)間的長(zhǎng)短，是首先要解決的兩個(gè)時(shí)間分配的問(wèn)題。在CNC裝置中，各任務(wù)占用CPU是用循環(huán)輪流和中斷優(yōu)先相結(jié)合的辦法來(lái)解決。圖4-10 所示為一個(gè)典型的CNC裝置各任務(wù)分時(shí)共享CPU的時(shí)間分配。圖4-10 CPU分時(shí)共享的并行處理系統(tǒng)在完成初始化任務(wù)后自動(dòng)進(jìn)入時(shí)間分配循環(huán)中，在環(huán)中依次輪流處理各任務(wù)。而對(duì)于系統(tǒng)中一些實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的任務(wù)則按優(yōu)先級(jí)排隊(duì)，分別處于不同的中斷優(yōu)先級(jí)上作為環(huán)外任務(wù)，環(huán)外任務(wù)可以隨時(shí)中斷環(huán)內(nèi)各任務(wù)的執(zhí)行每個(gè)任務(wù)允許占有CPU的時(shí)間受到一定的限制，對(duì)于某些占有CPU時(shí)間較多的任務(wù)，如插補(bǔ)準(zhǔn)備（包括譯碼、刀具半徑補(bǔ)償何速度處理等），

33、可以在其中的某些地方設(shè)置斷點(diǎn)，當(dāng)程序運(yùn)行到斷點(diǎn)處時(shí)，自動(dòng)讓出CPU，等到下一個(gè)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)自動(dòng)跳到斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行。（2）資源重疊流水并行處理方法當(dāng)CNC裝置在自動(dòng)加工工作方式時(shí)，其數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過(guò)程將由零件程序輸入、插補(bǔ)準(zhǔn)備、插補(bǔ)、位置控制四個(gè)子過(guò)程組成。如果每個(gè)子過(guò)程的處理時(shí)間分別為t1、t2、t3、t4，那么一個(gè)零件程序段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間將是t=t1+t2+t3+t4。如果以順序方式處理每個(gè)零件的程序段，則第一個(gè)零件程序段處理完以后再處理第二個(gè)程序段，依次類(lèi)推。圖4-11 a）表示了這種順序處理時(shí)的時(shí)間空間關(guān)系。從圖中可以看出，兩個(gè)程序段的輸出之間將有一個(gè)時(shí)間為t的間隔。這種時(shí)間間隔反映在電動(dòng)機(jī)上

34、就是電動(dòng)機(jī)的時(shí)停時(shí)轉(zhuǎn)，反映在刀具上就是刀具的時(shí)走時(shí)停，這種情況在加工工藝上是不允許的。消除這種間隔的方法是用時(shí)間重疊流水處理技術(shù)。采用流水處理后的時(shí)間空間關(guān)系如圖4-11 b）所示。 a) b)圖4-11 時(shí)間重疊流水處理流水處理的關(guān)鍵是時(shí)間重疊，即在一段時(shí)間間隔內(nèi)不是處理一個(gè)子過(guò)程，而是處理兩個(gè)或更多的子過(guò)程。從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)流水處理以后，從時(shí)間t4開(kāi)始，每個(gè)程序段的輸出之間不再有間隔，從而保證了刀具移動(dòng)的連續(xù)性。流水處理要求處理每個(gè)子過(guò)程的運(yùn)算時(shí)間相等，然而CNC裝置中每個(gè)子過(guò)程所需的處理時(shí)間都是不同的，解決的方法是取最長(zhǎng)的子過(guò)程處理時(shí)間為流水處理時(shí)間間隔。這樣在處理時(shí)間間隔較短的子過(guò)

35、程時(shí)，當(dāng)處理完后就進(jìn)入等待狀態(tài)。在單CPU的CNC裝置中，流水處理的時(shí)間重疊只有宏觀上的意義。即在一段時(shí)間內(nèi)，CPU處理多個(gè)子過(guò)程，但從微觀上看，每個(gè)子過(guò)程是分時(shí)占用CPU時(shí)間。3 實(shí)時(shí)中斷處理CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的另一個(gè)特點(diǎn)時(shí)實(shí)時(shí)中斷處理。CNC系統(tǒng)程序以零件加工為對(duì)象，每個(gè)程序段中有許多子程序，它們按照預(yù)定的順序反復(fù)執(zhí)行，各個(gè)步驟間關(guān)系十分密切，有許多子程序的實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，這就決定了中斷成為整個(gè)系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。CNC系統(tǒng)的中斷管理主要由硬件完成，而系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)決定了軟件結(jié)構(gòu)。CNC的中斷類(lèi)型如下：（1）外部中斷 主要有紙帶光電閱讀機(jī)中斷、外部監(jiān)控中斷（如：緊急停、量?jī)x到位等）和鍵

36、盤(pán)操作面板輸入中斷。前兩種中斷的實(shí)時(shí)性要求很高，將它們放在較高的優(yōu)先級(jí)上，而鍵盤(pán)和操作面板的輸入中斷則放在較低的中斷優(yōu)先級(jí)上。在有些系統(tǒng)中，甚至用查詢的方式來(lái)處理它。（2）內(nèi)部定時(shí)中斷 主要有插補(bǔ)周期定時(shí)中斷和位置采樣定時(shí)中斷。在有些系統(tǒng)中將兩種定時(shí)中斷合二為一。但是在處理時(shí)，總是先處理位置控制，然后處理插補(bǔ)運(yùn)算。（3）硬件故障中斷 它是各種硬件故障檢測(cè)裝置發(fā)出的中斷。如存儲(chǔ)器出錯(cuò)，定時(shí)器出錯(cuò)，插補(bǔ)運(yùn)算超時(shí)等。（4）程序性中斷 它是程序中出現(xiàn)的異常情況的報(bào)警中斷。如：各種溢出，除零等。三、常規(guī)CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)決定于系統(tǒng)采用的中斷結(jié)構(gòu)。在常規(guī)的CNC系統(tǒng)中，已有的結(jié)構(gòu)模式

37、有中斷型結(jié)構(gòu)和前后臺(tái)型兩種結(jié)構(gòu)模式。1中斷型結(jié)構(gòu)模式中斷型軟件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是除了初始化程序之外，整個(gè)系統(tǒng)軟件的各種功能模塊分別安排在不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序中，整個(gè)軟件就是一個(gè)大的中斷系統(tǒng)。其管理的功能主要通過(guò)各級(jí)中斷服務(wù)程序之間的相互通訊來(lái)解決。一般在中斷型結(jié)構(gòu)模式的CNC軟件體系中，控制CRT顯示的模塊為低級(jí)中斷（0級(jí)中斷），只要系統(tǒng)中沒(méi)有其他中斷級(jí)別請(qǐng)求，總是執(zhí)行0級(jí)中斷，即系統(tǒng)進(jìn)行CRT顯示。其他程序模塊，如譯碼處理、刀具中心軌跡計(jì)算、鍵盤(pán)控制、I/O信號(hào)處理、插補(bǔ)運(yùn)算、終點(diǎn)判別、伺服系統(tǒng)位置控制等處理，分別具有不同的中斷優(yōu)先級(jí)別。開(kāi)機(jī)后，系統(tǒng)程序首先進(jìn)入初始化程序，進(jìn)行初始化狀態(tài)的設(shè)置、

38、ROM檢查等工作。初始化后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入0級(jí)中斷CRT顯示處理。此后系統(tǒng)就進(jìn)入各種中斷的處理，整個(gè)系統(tǒng)的管理是通過(guò)每個(gè)中斷服務(wù)程序之間的通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。表4-1 FANUC-BESK 7CM CNC系統(tǒng)的各級(jí)中斷功能中斷級(jí)別主要功能中斷源0控制CRT顯示硬件1譯碼、刀具中心軌跡計(jì)算，顯示器控制軟件，16ms定時(shí)2鍵盤(pán)監(jiān)控，I/O信號(hào)處理，穿孔機(jī)控制軟件，16ms定時(shí)3操作面板和電傳機(jī)處理硬件4插補(bǔ)運(yùn)算、終點(diǎn)判別和轉(zhuǎn)段處理軟件，8ms定時(shí)5紙帶閱讀機(jī)讀紙帶處理硬件6伺服系統(tǒng)位置控制處理4ms實(shí)時(shí)鐘7系統(tǒng)測(cè)試硬件例如FANUC-BESK 7CM CNC系統(tǒng)是一個(gè)典型的中斷型軟件結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)功

39、能模塊被分為八級(jí)不同優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序，如表4-1所示。其中伺服系統(tǒng)位置控制被安排成很高的級(jí)別，因?yàn)闄C(jī)床的刀具運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)性很強(qiáng)。CRT顯示被安排的級(jí)別最低，即0級(jí)，其中斷請(qǐng)求是通過(guò)硬件接線始終保持存在。只要0級(jí)以上的中斷服務(wù)程序均未發(fā)生的情況下，就進(jìn)行CRT顯示。1級(jí)中斷相當(dāng)于后臺(tái)程序的功能，進(jìn)行插補(bǔ)前的準(zhǔn)備工作。1級(jí)中斷有13種功能，對(duì)應(yīng)著口狀態(tài)字中的13個(gè)位，每位對(duì)應(yīng)于一個(gè)處理任務(wù)。在進(jìn)入1級(jí)中斷服務(wù)時(shí)，先依次查詢口狀態(tài)字的012位的狀態(tài)，再轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)（表4-2）。其處理過(guò)程見(jiàn)圖4-12?？跔顟B(tài)字的置位有兩種情況：一是由其他中斷根據(jù)需要置1級(jí)中斷請(qǐng)求的同時(shí)置相應(yīng)的口狀態(tài)字；二是在執(zhí)

40、行1級(jí)中斷的某個(gè)口子處理時(shí)，置口狀態(tài)字的另一位。當(dāng)某一口的處理結(jié)束后，程序?qū)⒖跔顟B(tài)字的對(duì)應(yīng)位清除。圖4-12 1級(jí)中斷各口處理轉(zhuǎn)換框圖2級(jí)中斷服務(wù)程序的主要工作是對(duì)數(shù)控面板上的各種工作方式和I/O信號(hào)處理。3級(jí)中斷則是對(duì)用戶選用的外部操作面板和電傳機(jī)的處理。4級(jí)中斷最主要的功能是完成插補(bǔ)運(yùn)算。7CM系統(tǒng)中采用了“時(shí)間分割法”（數(shù)據(jù)采樣法）插補(bǔ)。此方法經(jīng)過(guò)CNC插補(bǔ)計(jì)算輸出的是一個(gè)插補(bǔ)周期T（8ms）的F指令值，這是一個(gè)粗插補(bǔ)進(jìn)給量，而精插補(bǔ)進(jìn)給量則是由伺服系統(tǒng)的硬件與軟件來(lái)完成的。一次插補(bǔ)處理分為速度計(jì)算、插補(bǔ)計(jì)算、終點(diǎn)判別和進(jìn)給量變換四個(gè)階段。5級(jí)中斷服務(wù)程序主要對(duì)紙帶閱讀機(jī)讀入的孔信號(hào)進(jìn)行

41、處理。這種處理基本上可以分為輸入代碼的有效性判別、代碼處理和結(jié)束處理三個(gè)階段。6級(jí)中斷主要完成位置控制、4ms定時(shí)計(jì)時(shí)和存儲(chǔ)器奇偶校驗(yàn)工作。7級(jí)中斷實(shí)際上是工程師的系統(tǒng)調(diào)試工作，非使用機(jī)床的正式工作。中斷請(qǐng)求的發(fā)生，除了第6級(jí)中斷是由4ms時(shí)鐘發(fā)生之外，其余的中斷均靠別的中斷設(shè)置，即依靠各中斷程序之間的相互通訊來(lái)解決。例如第6級(jí)中斷程序中每?jī)纱卧O(shè)置一次第4級(jí)中斷請(qǐng)求（8ms）；每四次設(shè)置一次第1、2級(jí)中斷請(qǐng)求。插補(bǔ)的第4級(jí)中斷在插補(bǔ)完一個(gè)程序段后，要從緩沖器中取出一段并作刀具半徑補(bǔ)償，這時(shí)就置第1級(jí)中斷請(qǐng)求，并把4號(hào)口置1。表4-2 FANUC-BESK 7CM CNC系統(tǒng)1級(jí)中斷的13種功能

42、口狀態(tài)字對(duì)應(yīng)口的功能0顯示處理1公英制轉(zhuǎn)換2部分初始化3從存儲(chǔ)區(qū)（MP、PC或SP區(qū)）讀一段數(shù)控程序到BS區(qū)4輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡5“再啟動(dòng)”處理6“再啟動(dòng)”開(kāi)關(guān)無(wú)效時(shí)，刀具回到斷點(diǎn)“啟動(dòng)”處理7按“啟動(dòng)”按鈕時(shí)，要讀一段程序到BS區(qū)的預(yù)處理8連續(xù)加工時(shí)，要讀一段程序到BS區(qū)的預(yù)處理9紙帶閱讀機(jī)反繞或存儲(chǔ)器指針?lè)祷厥字返奶幚鞟啟動(dòng)紙帶閱讀機(jī)使紙帶正常進(jìn)給一步B置M、S、T指令標(biāo)志及G96速度換算C置紙帶反繞標(biāo)志下面介紹FANUC-BESK 7CM中斷型CNC系統(tǒng)的工作過(guò)程及其各中斷程序之間的相互關(guān)聯(lián)。（1）開(kāi)機(jī) 開(kāi)機(jī)后，系統(tǒng)程序首先進(jìn)入初始化程序，進(jìn)行初始化狀態(tài)的設(shè)置，ROM檢查工作。初

43、始化結(jié)束后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入0級(jí)中斷服務(wù)程序，進(jìn)行CRT顯示處理。每4ms的間隔，進(jìn)入6級(jí)中斷。由于1級(jí)、2級(jí)和4級(jí)中斷請(qǐng)求均按6級(jí)中斷的定時(shí)設(shè)置運(yùn)行，從此以后系統(tǒng)就進(jìn)入輪流對(duì)這幾種中斷的處理。（2）啟動(dòng)紙帶閱讀機(jī)輸入紙帶 作好紙帶閱讀機(jī)的準(zhǔn)備工作后，將操作方式置于“數(shù)據(jù)輸入”方式，按下面板上的主程序MP鍵。按下紙帶輸入鍵，控制程序在2級(jí)中斷“紙帶輸入鍵處理程序”中啟動(dòng)一次紙帶閱讀機(jī)。當(dāng)紙帶上的同步孔信號(hào)讀入時(shí)產(chǎn)生5級(jí)中斷請(qǐng)求。系統(tǒng)響應(yīng)5級(jí)中斷處理，從輸入存儲(chǔ)器中讀入孔信號(hào)，并將其送入MP區(qū)，然后再啟動(dòng)一次紙帶閱讀機(jī)，直到紙帶結(jié)束。（3）啟動(dòng)機(jī)床加工1）當(dāng)按下機(jī)床控制面板上的“啟動(dòng)”按鈕后，在2級(jí)中斷

44、中，判定“機(jī)床啟動(dòng)”為有效信息，置1級(jí)中斷7號(hào)口狀態(tài)，表示啟動(dòng)按鈕后要求將一個(gè)程序段從MP區(qū)讀入BS區(qū)中。2）程序轉(zhuǎn)入1級(jí)中斷，在處理到7號(hào)口狀態(tài)時(shí)，置3號(hào)口狀態(tài)，表示允許進(jìn)行“數(shù)控程序從MP區(qū)讀入BS區(qū)”的操作。3）在1級(jí)中斷依次處理完后返回3號(hào)口處理，把一數(shù)控程序段讀入BS區(qū)，同時(shí)置已有新加工程序段讀入BS區(qū)標(biāo)志。4）程序進(jìn)入4級(jí)中斷，根據(jù)“已有新加工程序段讀入BS區(qū)”的標(biāo)志，置“允許將BS內(nèi)容讀入AS”的標(biāo)志，同時(shí)置1級(jí)中斷4號(hào)口狀態(tài)。5）程序再轉(zhuǎn)入1級(jí)中斷，在4號(hào)口處理中，把BS內(nèi)容讀入AS區(qū)中，并進(jìn)行插補(bǔ)軌跡計(jì)算，計(jì)算后置相應(yīng)的標(biāo)志。6）程序再進(jìn)入4級(jí)中斷處理，進(jìn)行其插補(bǔ)預(yù)處理，處理

45、結(jié)束后置“允許插補(bǔ)開(kāi)始”標(biāo)志。同時(shí)由于BS內(nèi)容已讀入AS，因此置1級(jí)中斷的8號(hào)口，表示要求從MP區(qū)讀一段新程序段到BS區(qū)。此后轉(zhuǎn)入速度計(jì)算插補(bǔ)計(jì)算進(jìn)給量處理，完成第一次插補(bǔ)工作。7）程序進(jìn)入6級(jí)中斷，把4級(jí)中斷送出的插補(bǔ)進(jìn)給量分兩次進(jìn)給。8）再進(jìn)入1級(jí)中斷，8號(hào)口處理中允許再讀入一段，置3號(hào)口。再3號(hào)口處理中把新程序段從MP區(qū)讀入BS區(qū)。9）反復(fù)進(jìn)行4級(jí)、6級(jí)、1級(jí)等中斷處理，機(jī)床在系統(tǒng)的插補(bǔ)計(jì)算中不斷進(jìn)給，顯示器不斷顯示出新的加工位置值。整個(gè)加工過(guò)程就是由以上各級(jí)中斷進(jìn)行若干次處理完成的。由此可見(jiàn)，整個(gè)系統(tǒng)的管理采用了中斷程序間的各種通信方式實(shí)現(xiàn)的。其中包括：（a）設(shè)置軟件中斷。第1、2、4

46、級(jí)中斷由軟件定時(shí)實(shí)現(xiàn)，第6級(jí)中斷由時(shí)鐘定時(shí)發(fā)生，每4ms中斷一次。這樣每發(fā)生兩次6級(jí)中斷，設(shè)置一次4級(jí)中斷請(qǐng)求，每發(fā)生四次6級(jí)中斷，設(shè)置一次1、2級(jí)中斷請(qǐng)求。將1、2、4、6級(jí)中斷聯(lián)系起來(lái)。（b）每個(gè)中斷服務(wù)程序自身的聯(lián)接是依靠每個(gè)中斷服務(wù)程序的“口狀態(tài)字”位。如1級(jí)中斷分成13個(gè)口，每個(gè)口對(duì)應(yīng)“口狀態(tài)字”的一位，每一位對(duì)應(yīng)處理一個(gè)任務(wù)。進(jìn)行1級(jí)中斷的某口的處理時(shí)可以設(shè)置“口狀態(tài)字”的其他位的請(qǐng)求，以便處理完某口的操作時(shí)立即轉(zhuǎn)入到其他口的處理。 （c）設(shè)置標(biāo)志。標(biāo)志是各個(gè)程序之間通信的有效手段。如4級(jí)中斷每8ms中斷一次，完成插補(bǔ)預(yù)處理功能。而譯碼、刀具半徑補(bǔ)償?shù)仍?級(jí)中斷中進(jìn)行。當(dāng)完成了其任

47、務(wù)后應(yīng)立刻設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志，若未設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志，CNC會(huì)跳過(guò)該中斷服務(wù)程序繼續(xù)往下進(jìn)行。2 前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式該結(jié)構(gòu)模式的CNC系統(tǒng)的軟件分為前臺(tái)程序和后臺(tái)程序。前臺(tái)程序是指實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序，實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)、伺服、機(jī)床監(jiān)控等實(shí)時(shí)功能。這些功能與機(jī)床的動(dòng)作直接相關(guān)。后臺(tái)程序是一個(gè)循環(huán)運(yùn)行程序，完成管理功能和輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處理等非實(shí)時(shí)性任務(wù)，也叫背景程序，管理軟件和插補(bǔ)準(zhǔn)備在這里完成。后臺(tái)程序運(yùn)行中，實(shí)時(shí)中斷程序不斷插入，與后臺(tái)程序相配合，共同完成零件加工任務(wù)。圖4-13所示為前后臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)中，實(shí)時(shí)中斷程序與后臺(tái)程序的關(guān)系圖。這種前后臺(tái)型的軟件結(jié)構(gòu)一般適合單處理器集中式控制，對(duì)CPU的性能要求較高。程序啟

48、動(dòng)后先進(jìn)行初始化，再進(jìn)入后臺(tái)程序環(huán)，同時(shí)開(kāi)放實(shí)時(shí)中斷程序，每隔一定的時(shí)間中斷發(fā)生一次，執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序，此時(shí)后臺(tái)程序停止運(yùn)行，實(shí)時(shí)中斷程序執(zhí)行后，再返回后臺(tái)程序。后臺(tái)程序初始化實(shí)時(shí)中斷程序圖4-13 前后臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)美國(guó)A-B7360 CNC軟件是一種典型的前后臺(tái)型軟件。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4-14所示。該圖的右側(cè)是實(shí)時(shí)中斷程序處理的任務(wù)，主要的可屏蔽中斷有10.24ms實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷、閱讀機(jī)中斷和鍵盤(pán)中斷。其中閱讀機(jī)中斷優(yōu)先級(jí)最高，10.24ms實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷優(yōu)先級(jí)次之，鍵盤(pán)中斷優(yōu)先級(jí)最低。閱讀機(jī)中斷僅在輸入零件程序時(shí)啟動(dòng)了閱讀機(jī)后才發(fā)生，鍵盤(pán)中斷也僅在鍵盤(pán)方式下發(fā)生，而10.24ms中斷總是定時(shí)發(fā)

49、生的。左側(cè)則是背景程序處理的任務(wù)。背景程序是一個(gè)循環(huán)執(zhí)行的主程序，而實(shí)時(shí)中斷程序按其優(yōu)先級(jí)隨時(shí)插入背景程序中。當(dāng)A-B7360 CNC控制系統(tǒng)接通電源或復(fù)位后，首先運(yùn)行初始化程序，然后，設(shè)置系統(tǒng)有關(guān)的局部標(biāo)志和全局性標(biāo)志；設(shè)置機(jī)床參數(shù)；預(yù)清機(jī)床邏輯I/O信號(hào)在RAM中的映象區(qū)；設(shè)置中斷向量；并開(kāi)放10.24ms實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷，最后進(jìn)入緊停狀態(tài)。此時(shí)，機(jī)床的主軸和坐標(biāo)軸伺服系統(tǒng)的強(qiáng)電時(shí)斷開(kāi)的，程序處于對(duì)“緊停復(fù)位”的等待循環(huán)中。由于10.24ms時(shí)鐘中斷定時(shí)發(fā)生，控制面板上的開(kāi)關(guān)狀態(tài)隨時(shí)被掃描，并設(shè)置了相應(yīng)的標(biāo)志，以供主程序使用。一旦操作者按了“緊停復(fù)位”按鈕，接通機(jī)床強(qiáng)電時(shí)，程序下行，背景程序起

50、動(dòng)。首先進(jìn)入MCU總清（即清除零件程序緩沖區(qū)、鍵盤(pán)MDI緩沖區(qū)、暫存區(qū)、插補(bǔ)參數(shù)區(qū)等），并使系統(tǒng)進(jìn)入約定的初始控制狀態(tài)（如G01、G90等），接著根據(jù)面板上的方式進(jìn)行選擇，進(jìn)入相應(yīng)的方式服務(wù)環(huán)中。各服務(wù)環(huán)的出口又循環(huán)到方式選擇例程，一旦10.24ms時(shí)鐘中斷程序掃描到面板上的方式開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生了變化，背景程序便轉(zhuǎn)到新的方式服務(wù)環(huán)中。無(wú)論背景程序處于何種方式服務(wù)中，10.24ms的時(shí)鐘中斷總是定時(shí)發(fā)生的。圖4-14 7360 CNC軟件總框圖在背景程序中，自動(dòng)/單段是數(shù)控加工中的最主要的工作方式，在這種工作方式下的核心任務(wù)是進(jìn)行一個(gè)程序段的數(shù)據(jù)預(yù)處理，即插補(bǔ)預(yù)處理。即一個(gè)數(shù)據(jù)段經(jīng)過(guò)輸入譯碼、數(shù)據(jù)處

51、理后，就進(jìn)入就緒狀態(tài)，等待插補(bǔ)運(yùn)行。所以圖4-14中段執(zhí)行程序的功能是將數(shù)據(jù)處理結(jié)果中的插補(bǔ)用信息傳送到插補(bǔ)緩沖器，并把系統(tǒng)工作寄存器中的輔助信息（S、M、T代碼）送到系統(tǒng)標(biāo)志單元，以供系統(tǒng)全局使用。在完成了這兩種傳送之后，背景程序設(shè)立一個(gè)數(shù)據(jù)段傳送結(jié)束標(biāo)志及一個(gè)開(kāi)放插補(bǔ)標(biāo)志。在這兩個(gè)標(biāo)志建立之前，定時(shí)中斷程序盡管照常發(fā)生，但是不執(zhí)行插補(bǔ)及輔助信息處理等工作，僅執(zhí)行一些例行的掃描、監(jiān)控等功能。這兩個(gè)標(biāo)志的設(shè)置體現(xiàn)了背景程序?qū)?shí)時(shí)中斷程序的控制和管理。這兩個(gè)標(biāo)志建立后，實(shí)時(shí)中斷程序即開(kāi)始執(zhí)行插補(bǔ)、伺服輸出、輔助功能處理，同時(shí)，背景程序開(kāi)始輸入下一程序段，并進(jìn)行新一個(gè)數(shù)據(jù)段的預(yù)處理。在這里，系統(tǒng)設(shè)

52、計(jì)者必須保證在任何情況下，在執(zhí)行當(dāng)前一個(gè)數(shù)據(jù)段的實(shí)時(shí)插補(bǔ)運(yùn)行過(guò)程中必須將下一個(gè)數(shù)據(jù)段的預(yù)處理工作結(jié)束，以實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的連續(xù)性。這樣，在同一時(shí)間段內(nèi)，中斷程序正在進(jìn)行本段的插補(bǔ)和伺服輸出，而背景程序正在進(jìn)行下一段的數(shù)據(jù)處理。即在一個(gè)中斷周期內(nèi)，實(shí)時(shí)中斷開(kāi)銷(xiāo)一部分時(shí)間，其余時(shí)間給背景程序。一般情況下，下一段的數(shù)據(jù)處理及其結(jié)果傳送比本段插補(bǔ)運(yùn)行的時(shí)間短，因此，在數(shù)據(jù)段執(zhí)行程序中有一個(gè)等待插補(bǔ)完成的循環(huán)，在等待過(guò)程中不斷進(jìn)行CRT顯示。由于在自動(dòng)/單段工作方式中，有段后停的要求，所以在軟件中設(shè)置循環(huán)停請(qǐng)求。若整個(gè)零件程序結(jié)束，一般情況下要停機(jī)。若僅僅本段插補(bǔ)加工結(jié)束而整個(gè)零件程序未結(jié)束，則又開(kāi)始新的循

53、環(huán)。循環(huán)停處理程序是處理各種停止?fàn)顟B(tài)的，例如在單段工作方式時(shí)，每執(zhí)行完一個(gè)程序段時(shí)就設(shè)立循環(huán)停狀態(tài)，等待操作人員按循環(huán)啟動(dòng)按鈕。如果系統(tǒng)一直處于正常的加工狀態(tài)，則跳過(guò)該處理程序。關(guān)于中斷程序，除了閱讀機(jī)和鍵盤(pán)中斷是在其特定的工作情況下發(fā)生外，主要是10.24ms的定時(shí)中斷。該時(shí)間是7360 CNC的實(shí)際位置采樣周期，也就是采用數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)方法（時(shí)間分割法）的插補(bǔ)周期。該實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷服務(wù)程序是系統(tǒng)的核心。CNC的實(shí)時(shí)控制任務(wù)包括位置伺服、面板掃描、機(jī)床邏輯（可編程應(yīng)用邏輯PAL程序）、實(shí)時(shí)診斷和輪廓插補(bǔ)等都在其中實(shí)現(xiàn)。第四節(jié) CNC系統(tǒng)的輸入輸出與通信功能 一、 CNC裝置的輸入輸出和通信要求C

54、NC裝置作為控制獨(dú)立的單臺(tái)機(jī)床設(shè)備時(shí)，通常需要與下列設(shè)備相接并進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸 入、輸出并與其他裝置設(shè)備進(jìn)行信息交換和傳遞，具體要求如下：（1）數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備。如光電紙帶閱讀機(jī)（PTR），紙帶穿孔機(jī)（PP），零件的編程機(jī)和可編程控制器（PLC）的編程機(jī)等。（2）外部機(jī)床控制面板，包括鍵盤(pán)和終端顯示器。特別是大型數(shù)控機(jī)床，為了操作方便，往往在機(jī)床一側(cè)設(shè)置一個(gè)外部的機(jī)床控制面板。其結(jié)構(gòu)可以是固定的，或者是懸掛式的。它往往遠(yuǎn)離CNC裝置。早期CNC裝置采用專(zhuān)用的遠(yuǎn)距離輸出輸入接口，近來(lái)采用標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C20mA電流環(huán)接口。（3）通用的手搖脈沖發(fā)生器。（4）進(jìn)給驅(qū)動(dòng)線路和主軸驅(qū)動(dòng)線路。一般情況下，

55、主軸驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)線路與CNC裝置裝在同一機(jī)柜或相鄰機(jī)柜內(nèi)，通過(guò)內(nèi)部連線相連，它們之間不設(shè)置通用輸出輸入接口。例如，西門(mén)子公司Sinumerik3或8系統(tǒng)設(shè)有V24（RS-232C）20mA接口供程序輸入輸出之用。Sinumerik810820設(shè)有兩個(gè)通用V2420mA接口，可用以連接數(shù)據(jù)輸出輸入設(shè)備。 而外部機(jī)床控制面板通過(guò)IO模塊相連。規(guī)定V24接口傳輸距離不大干50m，20mA電流環(huán)接口可達(dá)1000m。隨著工廠自動(dòng)化（FA）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的發(fā)展，CNC裝置作為FA或CIMS結(jié)構(gòu)中的一個(gè)基礎(chǔ)層次，用作設(shè)備層或工作站層的控制器時(shí)，可以是分布式數(shù)控系統(tǒng)（DNC或稱(chēng)群控系統(tǒng)），

56、柔性制造系統(tǒng)（FMS）的有機(jī)組成部分。一般通過(guò)工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)相連。CNC裝置除了要與數(shù)據(jù)輸出輸入設(shè)備等外部設(shè)備相連接外，還要與上級(jí)主計(jì)算機(jī)或DNC 計(jì)算機(jī)直接通信或通過(guò)工廠局部網(wǎng)絡(luò)相連，具有網(wǎng)絡(luò)通信功能。CNC裝置與上級(jí)計(jì)算機(jī)或單元控制器間交換的數(shù)據(jù)要比單機(jī)運(yùn)行時(shí)多得多。例如，機(jī)床起停信號(hào)、操作指令、機(jī)床狀態(tài)信息、零件程序的傳送，其他CNC數(shù)據(jù)的傳送等。為此，傳送的速率也要高些，一般通過(guò)RS-232c20mA接口的傳送速率不超過(guò)9600bits。 美國(guó)A-B公司8600系統(tǒng)為滿足CIMS通信要求，配置如下三種接口：小型DNC接口；遠(yuǎn)距離輸入輸出接口；數(shù)據(jù)高速通道（Data Highway），相當(dāng)

57、于工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)的通信接口。FANUCl5系統(tǒng)也有類(lèi)似接口功能。CNC裝置通過(guò)專(zhuān)用通信處理機(jī)，遠(yuǎn)程緩沖存儲(chǔ)器， RS-422接口，采用通信協(xié)議Protocol A或B，傳送速率可達(dá)86.4Kbits，若采用HDLC協(xié)議，傳送速率可達(dá)920Kbits。為了滿足工廠自動(dòng)化和CIMS的需要還可配置MAP3.0接口板，以便接人工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)。Sinumerik850880系統(tǒng)除配置有標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C接口外，還設(shè)置有SINEC H1網(wǎng)絡(luò)接口和MAP（Manufacturing Automation Protocol 制造自動(dòng)化協(xié)議）網(wǎng)絡(luò)接口（或稱(chēng)SINEC H2接口）。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口可將CNC 連至西門(mén)子的SINEC H1網(wǎng)絡(luò)和MAP工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)中。SINEC H1網(wǎng)絡(luò)類(lèi)似Ether net（以太網(wǎng)），遵循CSMACD（載波偵聽(tīng)多路存取沖突檢測(cè)）控制方式的IEEE802.3。西門(mén)子的SINECH2工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)（LAN）遵循MAP3.0 協(xié)議，以令牌通行（token Passing）方式的IEEE802.4對(duì)分布式