第1章計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(成教)1-1課件

1、 計(jì)算機(jī)數(shù)控計(jì)算機(jī)數(shù)控( (CNC)CNC)裝置裝置 分類分類世代世代誕生年代誕生年代系統(tǒng)元件及電路構(gòu)成系統(tǒng)元件及電路構(gòu)成世界世界我國(guó)我國(guó)硬件數(shù)硬件數(shù)控控NCNC第一代第一代第二代第二代第三代第三代19521952年年19591959年年19651965年年19581958年年19651965年年19721972年年電子管、繼電器，模擬電路電子管、繼電器，模擬電路晶體管，數(shù)字電路（分立元件）晶體管，數(shù)字電路（分立元件）集成數(shù)字電路集成數(shù)字電路計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)控?cái)?shù)控CNCCNC第四代第四代19701970年年19761976年年內(nèi)裝小型計(jì)算機(jī)，中規(guī)模集成電路內(nèi)裝小型計(jì)算機(jī)，中規(guī)模集成電路第五代第五

2、代19741974年年19821982年年內(nèi)裝微處理器的內(nèi)裝微處理器的NCNC字符顯示，故障自診斷字符顯示，故障自診斷19791979年年19811981年年19871987年年19911991年年19951995年年超大規(guī)模集成電路，大容量存儲(chǔ)器，可編程接口，遙控接口超大規(guī)模集成電路，大容量存儲(chǔ)器，可編程接口，遙控接口人機(jī)對(duì)話人機(jī)對(duì)話, ,動(dòng)態(tài)圖形顯示動(dòng)態(tài)圖形顯示, ,實(shí)時(shí)軟件精度補(bǔ)償實(shí)時(shí)軟件精度補(bǔ)償, ,適應(yīng)機(jī)床無(wú)人適應(yīng)機(jī)床無(wú)人化運(yùn)轉(zhuǎn)要求化運(yùn)轉(zhuǎn)要求3232位位CPUCPU，可控可控1515軸，設(shè)定軸，設(shè)定0.00010.0001mmmm進(jìn)給速度進(jìn)給速度2424m/minm/min，帶前帶前

3、饋控制的交流數(shù)字伺服、智能化饋控制的交流數(shù)字伺服、智能化 系統(tǒng)。系統(tǒng)。利用利用RISCRISC技術(shù)技術(shù)6464位系統(tǒng)。位系統(tǒng)。微機(jī)開(kāi)放式微機(jī)開(kāi)放式CNCCNC系統(tǒng)。系統(tǒng)。年代年代76767777787879798080818182828383848485858686878790909191CPUCPU30003000C/2901C/2901位片機(jī)位片機(jī)1616位微處理器位微處理器3232位微處理器位微處理器6464位位伺服伺服驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)直流模擬伺服直流模擬伺服交流模交流模擬伺服擬伺服交流數(shù)字伺服交流數(shù)字伺服最小最小設(shè)定設(shè)定單位單位1 10.01進(jìn)給進(jìn)給速度速度高速、高精度型高

4、速、高精度型2.12.1m/minm/min8.48.4m/minm/min33.733.7m/minm/min 高速型高速型1515m/minm/min 60 60m/minm/min快速快速9.69.6m/minm/min1515m/minm/min2424m/minm/min6060m/minm/min240240m/minm/min擴(kuò)充擴(kuò)充功能功能用軟件擴(kuò)充數(shù)控功能、用軟件擴(kuò)充數(shù)控功能、刀具補(bǔ)償，固定循環(huán)，刀具補(bǔ)償，固定循環(huán)，存儲(chǔ)器運(yùn)行存儲(chǔ)器運(yùn)行用軟件充實(shí)人機(jī)接口，彩色用軟件充實(shí)人機(jī)接口，彩色顯示，會(huì)話編程，仿真顯示，會(huì)話編程，仿真3232位位CPUCPU，高速、高精度加工，高速、高精

5、度加工，數(shù)字伺服，高速主軸，智能化開(kāi)放數(shù)字伺服，高速主軸，智能化開(kāi)放 系統(tǒng)系統(tǒng)mm項(xiàng)目項(xiàng)目低檔低檔中檔中檔高檔高檔分辨率分辨率 10 101 1 0.1 0.1進(jìn)給速度進(jìn)給速度 8-15 8-15 m/minm/min15-24 15-24 m/minm/min15-100 15-100 m/minm/min聯(lián)動(dòng)軸數(shù)聯(lián)動(dòng)軸數(shù) 2-3 2-3軸軸 2-4 2-4軸或軸或3-53-5軸以上軸以上主主CPUCPU8 8位位1616位、位、3232位甚至采用位甚至采用RISCRISC的的6464位位伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)、開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機(jī)、開(kāi)環(huán)直流及交流閉環(huán)、全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)直流及交流閉環(huán)、全數(shù)字交流

6、伺服系統(tǒng)內(nèi)裝內(nèi)裝PLCPLC無(wú)無(wú)有內(nèi)裝有內(nèi)裝PCPC，功能極強(qiáng)的內(nèi)裝功能極強(qiáng)的內(nèi)裝PCPC，甚至有軸控制功能甚至有軸控制功能顯示功能顯示功能數(shù)碼管數(shù)碼管, ,簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)單的CRTCRT字符字符顯示顯示有字符圖形或三維圖形顯示有字符圖形或三維圖形顯示通信功能通信功能無(wú)無(wú)RC232CRC232C和和DNCDNC接口接口還可能有還可能有MAPMAP通訊接通訊接口和聯(lián)網(wǎng)功能口和聯(lián)網(wǎng)功能m EIA(EIA(美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)) )所屬的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的定義所屬的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的定義:“:“CNCCNC是用一個(gè)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)，按照存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的讀寫(xiě)存儲(chǔ)器中的是用一個(gè)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)，按

7、照存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的讀寫(xiě)存儲(chǔ)器中的控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的部分或全部功能，在計(jì)算機(jī)之外的唯一裝控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的部分或全部功能，在計(jì)算機(jī)之外的唯一裝置是接口置是接口”。 ISO(ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織) )的定義的定義:“:“數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機(jī)床移動(dòng)和動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機(jī)床移動(dòng)和加工零件加工零件”。 CNCCNC系統(tǒng)與系統(tǒng)與NCNC系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)分輪廓控制和點(diǎn)位控制系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)分輪廓控制和點(diǎn)位控制系統(tǒng)。 數(shù)控系統(tǒng)的核心是完成數(shù)字信息運(yùn)算數(shù)控系統(tǒng)的核心是

8、完成數(shù)字信息運(yùn)算、處理和控制的計(jì)算機(jī)，處理和控制的計(jì)算機(jī)，即即數(shù)字控制裝置。數(shù)字控制裝置。從外部特征來(lái)看，從外部特征來(lái)看，CNCCNC系統(tǒng)是由系統(tǒng)是由硬硬件（通用硬件和專用硬件）和軟件件（通用硬件和專用硬件）和軟件（專用）（專用）兩大部分組成的。兩大部分組成的。CNC系統(tǒng)平臺(tái)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).w硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu): : CPUCPU，存儲(chǔ)器，總線、外設(shè)等存儲(chǔ)器，總線、外設(shè)等。w軟件結(jié)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)：是一種用于是一種用于零件零件加工的、實(shí)時(shí)控制的、特殊的（或稱

9、加工的、實(shí)時(shí)控制的、特殊的（或稱專用的）計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。專用的）計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。 系系 統(tǒng)統(tǒng)初始化初始化系統(tǒng)控制軟件系統(tǒng)控制軟件程序管理程序管理編輯編輯存儲(chǔ)存儲(chǔ)錄放錄放管理軟件管理軟件控制軟件控制軟件輸入程序輸入程序輸出程序輸出程序顯示程序顯示程序診斷程序診斷程序譯碼程序譯碼程序補(bǔ)償計(jì)算補(bǔ)償計(jì)算速度控制速度控制插補(bǔ)程序插補(bǔ)程序位控程序位控程序圖圖2.1 2.1 CNCCNC軟件的構(gòu)成軟件的構(gòu)成 3. 3. 工作原理工作原理 通過(guò)各種輸入方式，接受機(jī)床加工零件的各種數(shù)據(jù)信息，經(jīng)通過(guò)各種輸入方式，接受機(jī)床加工零件的各種數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)過(guò)CNCCNC裝置譯碼，再進(jìn)行計(jì)算機(jī)的處理、運(yùn)算，然后將各個(gè)坐標(biāo)裝

10、置譯碼，再進(jìn)行計(jì)算機(jī)的處理、運(yùn)算，然后將各個(gè)坐標(biāo)軸的分量送到各控制軸的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換、放大去驅(qū)動(dòng)伺服軸的分量送到各控制軸的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換、放大去驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)。并進(jìn)行實(shí)時(shí)位置反饋控制，使各個(gè)坐標(biāo)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)。并進(jìn)行實(shí)時(shí)位置反饋控制，使各個(gè)坐標(biāo)軸能精確地走到所要求的位置。軸能精確地走到所要求的位置。 簡(jiǎn)要工作過(guò)程：簡(jiǎn)要工作過(guò)程： 1 1）輸入：）輸入： 輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)。零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)。 輸入方式輸入方式穿孔紙帶閱讀輸入、磁盤(pán)輸入、光盤(pán)輸入、手健盤(pán)輸入，穿孔紙帶閱讀輸入、磁盤(pán)輸入、光盤(pán)輸入、手健盤(pán)輸入， 通訊接口輸入及連接上

11、級(jí)計(jì)算機(jī)的通訊接口輸入及連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的DNCDNC接口輸入接口輸入2 2）譯碼：）譯碼：以以一個(gè)程序段為單位，根據(jù)一定的語(yǔ)法規(guī)則解釋、翻譯成計(jì)算機(jī)一個(gè)程序段為單位，根據(jù)一定的語(yǔ)法規(guī)則解釋、翻譯成計(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 用區(qū)內(nèi)。用區(qū)內(nèi)。3 3）數(shù)據(jù)處理：）數(shù)據(jù)處理：包括刀具補(bǔ)償，速度計(jì)算以及輔助功能的處理等。包括刀具補(bǔ)償，速度計(jì)算以及輔助功能的處理等。 4 4）插補(bǔ)：）插補(bǔ)：插補(bǔ)的任務(wù)是通過(guò)插補(bǔ)計(jì)算程序在一條曲線的已知起點(diǎn)和終點(diǎn)之插補(bǔ)的任務(wù)是通過(guò)插補(bǔ)計(jì)算程序在一條曲線的已知起點(diǎn)和終點(diǎn)之 間進(jìn)行間進(jìn)

12、行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作”。5 5）位置控制：）位置控制：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 置相比較，用其差值去控制進(jìn)給伺服電機(jī)。置相比較，用其差值去控制進(jìn)給伺服電機(jī)。6 6）I/OI/O處理：處理：處理處理CNCCNC裝置與機(jī)床之間的強(qiáng)電信號(hào)輸入、輸出和控制。裝置與機(jī)床之間的強(qiáng)電信號(hào)輸入、輸出和控制。7 7）顯示：）顯示：零件程序、參數(shù)、刀具位置、機(jī)床狀態(tài)等。零件程序、參數(shù)、刀具位置、機(jī)床狀態(tài)等。8 8）診斷：檢查一切不正常的程序、操作和其他錯(cuò)誤狀態(tài)。）診斷：檢查一切不正常的程序、操作和其他錯(cuò)誤狀態(tài)。 1.1

13、.數(shù)控裝置的主要功能數(shù)控裝置的主要功能 （1 1）控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)）控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù) （2 2）準(zhǔn)備功能（）準(zhǔn)備功能（G G功能）功能） （3 3）插補(bǔ)功能）插補(bǔ)功能 （4 4）主軸速度功能：主軸轉(zhuǎn)速的編碼方式、恒定線速度、主軸定向準(zhǔn)）主軸速度功能：主軸轉(zhuǎn)速的編碼方式、恒定線速度、主軸定向準(zhǔn) （5 5）進(jìn)給功能（）進(jìn)給功能（ F F ） 1 1）切削進(jìn)給速度切削進(jìn)給速度 2) 2) 同步進(jìn)給速度同步進(jìn)給速度 3 3）快速進(jìn)給速度）快速進(jìn)給速度 4 4）進(jìn)給倍率）進(jìn)給倍率 。 （6 6）補(bǔ)償功能）補(bǔ)償功能 1 1） 刀具長(zhǎng)度、刀具半徑補(bǔ)償和刀尖圓弧的補(bǔ)償?shù)毒唛L(zhǎng)度、刀具半徑補(bǔ)償和刀尖圓弧的補(bǔ)償

14、 2 2）工藝量的補(bǔ)償）工藝量的補(bǔ)償 （7 7）固定循環(huán)加工功能）固定循環(huán)加工功能 （8 8）輔助功能（）輔助功能（M M代碼）代碼）（9 9）字符圖形顯示功能）字符圖形顯示功能（1010）程序編制功能：手工編程、）程序編制功能：手工編程、 在線編程、自動(dòng)編程在線編程、自動(dòng)編程（1111）輸入、輸出和通訊功能）輸入、輸出和通訊功能（1212）自診斷功能）自診斷功能2.2.CNCCNC數(shù)控裝置的特點(diǎn)數(shù)控裝置的特點(diǎn) 1 1）靈活性大）靈活性大 2 2）通用性強(qiáng)）通用性強(qiáng) 3 3）可靠性高）可靠性高 4 4）可以實(shí)現(xiàn)豐富、復(fù)雜的功能）可以實(shí)現(xiàn)豐富、復(fù)雜的功能 5 5）使用維修方便）使用維修方便 6

15、6）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化CPUROMRAMIN接口接口OUT接口接口閱讀機(jī)閱讀機(jī)接口接口MDI/CRT接口接口位置位置控制控制其它其它接口接口總線總線單微處理器硬件結(jié)構(gòu)圖單微處理器硬件結(jié)構(gòu)圖 CNCCNC裝置的體系結(jié)構(gòu)裝置的體系結(jié)構(gòu)分為：分為：?jiǎn)挝⑻幚頇C(jī)和多單微處理機(jī)和多微處理機(jī)系統(tǒng)，中微處理機(jī)系統(tǒng)，中 高檔的高檔的CNCCNC裝置裝置以以多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)為多。多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)為多。 單微處理機(jī)結(jié)構(gòu)單微處理機(jī)結(jié)構(gòu): :見(jiàn)上圖見(jiàn)上圖 多微處理機(jī)多微處理機(jī)CNCCNC裝置的結(jié)構(gòu)：裝置的結(jié)構(gòu)： 1. 主從結(jié)構(gòu)主從結(jié)構(gòu) 2. 2. 多主結(jié)構(gòu)多主結(jié)構(gòu) 3. 3. 分布式結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu) 4.

16、 4. 多通道結(jié)構(gòu)多通道結(jié)構(gòu)單微處理機(jī)數(shù)控裝置單微處理機(jī)數(shù)控裝置: :是以一個(gè)是以一個(gè)CPUCPU（中央處理器）為核心，中央處理器）為核心，CPUCPU通過(guò)總通過(guò)總線與存儲(chǔ)器和各種接口相連接，采取集中控制、分時(shí)處理的工作方式，完成線與存儲(chǔ)器和各種接口相連接，采取集中控制、分時(shí)處理的工作方式，完成數(shù)控加工各個(gè)任務(wù)。數(shù)控加工各個(gè)任務(wù)。單微處理機(jī)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)挝⑻幚頇C(jī)結(jié)構(gòu)：微處理器、存儲(chǔ)器、總線、接口等。微處理器、存儲(chǔ)器、總線、接口等。接口包括接口包括I/OI/O接口、串行接口、接口、串行接口、CRT/MDICRT/MDI接口、數(shù)控技術(shù)中的控制單元接口、數(shù)控技術(shù)中的控制單元部件和接口電路，如位置控制單元、

17、可編程控制器（部件和接口電路，如位置控制單元、可編程控制器（PCPC）、）、主軸控制單元、主軸控制單元、 穿孔機(jī)和紙帶閱讀機(jī)接口，以及其它選件接口等。穿孔機(jī)和紙帶閱讀機(jī)接口，以及其它選件接口等。1.1.微處理器和總線微處理器和總線 微處理器：運(yùn)算、控制微處理器：運(yùn)算、控制 總線：總線：CPUCPU與各組成部件、接口等之間的信息公共傳輸線，包括控與各組成部件、接口等之間的信息公共傳輸線，包括控制制 、地址和數(shù)據(jù)三總線。、地址和數(shù)據(jù)三總線。2.2.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROMROM）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（和隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAMRAM） 它們的用途：它們的用途： 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM

18、ROM）：系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAMRAM）：）：運(yùn)算的中間結(jié)果、需顯示的數(shù)據(jù)、運(yùn)行中的運(yùn)算的中間結(jié)果、需顯示的數(shù)據(jù)、運(yùn)行中的狀態(tài)、標(biāo)志信息狀態(tài)、標(biāo)志信息 CMOS RAMCMOS RAM或或磁泡存儲(chǔ)器磁泡存儲(chǔ)器：加工的零件程序、機(jī)床參數(shù)、刀具參數(shù)加工的零件程序、機(jī)床參數(shù)、刀具參數(shù)3.3.位置控制單元位置控制單元 對(duì)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸位置進(jìn)行控制（包括位置和速度控對(duì)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸位置進(jìn)行控制（包括位置和速度控制）。制）。 （對(duì)主軸的控制一般只包括速度控制）（對(duì)主軸的控制一般只包括速度控制） C C軸位置控制：包括位置和速度控制軸位置控制：包括位置和速度

19、控制 刀庫(kù)位置控制刀庫(kù)位置控制（簡(jiǎn)易位置控制）（簡(jiǎn)易位置控制） 進(jìn)給軸位置控制的硬件：大規(guī)模專用集成電路位置控制芯片、進(jìn)給軸位置控制的硬件：大規(guī)模專用集成電路位置控制芯片、 位置控制模板。位置控制模板。 VSVS1.多微處理機(jī)多微處理機(jī)CNCCNC裝置的典型結(jié)構(gòu)裝置的典型結(jié)構(gòu) 總線互聯(lián)方式，典型的結(jié)構(gòu)總線互聯(lián)方式，典型的結(jié)構(gòu): :共享總線型、共享存儲(chǔ)器型及混合型結(jié)構(gòu)。共享總線型、共享存儲(chǔ)器型及混合型結(jié)構(gòu)。 （1 1）功能模塊）功能模塊 1 1）CNCCNC管理模塊管理模塊 2 2）存儲(chǔ)器模塊）存儲(chǔ)器模塊 3 3）CNCCNC插補(bǔ)模塊插補(bǔ)模塊 4 4）位置控制模塊）位置控制模塊 5 5）操作控制

20、數(shù)據(jù)輸入、輸出和顯示模塊）操作控制數(shù)據(jù)輸入、輸出和顯示模塊 6 6）PLCPLC模塊模塊 VSVS（2 2）共享總線結(jié)構(gòu)）共享總線結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)與仲裁結(jié)構(gòu)與仲裁 主模塊與從模塊主模塊與從模塊 總線仲裁及其方式：串行方式和并行方式總線仲裁及其方式：串行方式和并行方式 串行總線仲裁方式：優(yōu)先權(quán)的排列是按鏈接位置確定。串行總線仲裁方式：優(yōu)先權(quán)的排列是按鏈接位置確定。 并行總線仲裁方式：專用邏輯電路，優(yōu)先權(quán)編碼方案并行總線仲裁方式：專用邏輯電路，優(yōu)先權(quán)編碼方案 模塊之間的通訊：模塊之間的通訊：公共存儲(chǔ)器公共存儲(chǔ)器 總線：總線：STD bus STD bus （支持支持8 8位和位和1616位字長(zhǎng)）位字長(zhǎng)）

21、 Multi bus Multi bus （型支持型支持1616位字長(zhǎng)，位字長(zhǎng)，型支持型支持3232位字長(zhǎng)）位字長(zhǎng)） S-100 bus S-100 bus （可支持可支持1616位字長(zhǎng)）位字長(zhǎng)） VERSA bus VERSA bus （可支持可支持3232位字長(zhǎng)）位字長(zhǎng)） VME bus VME bus （可支持可支持3232位字長(zhǎng)）位字長(zhǎng)） 圖圖2 .9 串行總線仲裁連接方式串行總線仲裁連接方式主模塊主模塊1主模塊主模塊2主模塊主模塊3入入忙忙出出入入忙忙出出并行總線仲裁連接方式并行總線仲裁連接方式總線優(yōu)總線優(yōu) 總線總線 總線優(yōu)總線優(yōu)先權(quán)入先權(quán)入 忙忙 先權(quán)出先權(quán)出入入 忙忙 出出譯譯

22、器器 碼碼入入 忙忙 出出優(yōu)先權(quán)編器碼優(yōu)先權(quán)編器碼（3 3）共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)）共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) VSMTC1的的CNC裝置結(jié)構(gòu)框圖裝置結(jié)構(gòu)框圖(16K)EPROM(16K)EPROM(56K)EPROM(2K)EAM(26K)RAM(2K)EAM512K512K(CRT)CPU2鍵盤(pán)鍵盤(pán)(中央中央)CPU1(插補(bǔ)插補(bǔ))CPU3串口和串口和收發(fā)器收發(fā)器CRTCCRT字符字符發(fā)生器發(fā)生器并行并行接口接口反饋脈沖反饋脈沖處理處理反饋信號(hào)反饋信號(hào)適配器適配器機(jī)床機(jī)床接口接口模擬量模擬量接口接口RS232CXYZCW（4 4）共享總線和共享存儲(chǔ)器型結(jié)構(gòu)）共享總線和共享存儲(chǔ)器型結(jié)構(gòu) FUNUC11的的CNC裝

23、置結(jié)構(gòu)框圖裝置結(jié)構(gòu)框圖鍵盤(pán)鍵盤(pán)紙帶機(jī)紙帶機(jī)手搖盤(pán)手搖盤(pán)PMC68000CAP8086+8087ROMRAM主主CPU68000SSURS232RS232位控位控位控位控位控位控IOCBACROMRAMROMRAMRAMROM圖形顯示圖形顯示80878087OPCCRT機(jī)床機(jī)床I/O坐標(biāo)軸坐標(biāo)軸 坐標(biāo)軸坐標(biāo)軸主軸主軸其中其中OPC操作控制器；操作控制器；BAC總線仲裁控制器；總線仲裁控制器；IOC輸入輸出控制器；輸入輸出控制器；CAP自動(dòng)編程單元；自動(dòng)編程單元；SSU系統(tǒng)支持單元；系統(tǒng)支持單元；PMC可編程機(jī)床控制器可編程機(jī)床控制器雙端口存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖雙端口存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖 多多CPU共享存儲(chǔ)器框

24、圖共享存儲(chǔ)器框圖端口端口1存儲(chǔ)存儲(chǔ)控制邏輯控制邏輯地址和數(shù)據(jù)地址和數(shù)據(jù)多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器RAM共享存共享存儲(chǔ)器儲(chǔ)器I/O(CPU)CRT(CPU2)軸控制軸控制（COU4）插補(bǔ)插補(bǔ)(CPU3)端口端口2中斷中斷控制控制從機(jī)床來(lái)的從機(jī)床來(lái)的控制信號(hào)控制信號(hào)至機(jī)床的至機(jī)床的控制信號(hào)控制信號(hào)VSVS（5 5）多通道結(jié)構(gòu)）多通道結(jié)構(gòu) 通道結(jié)構(gòu)（通道結(jié)構(gòu)（Channel StructureChannel Structure），），即兩種以上程序的并行處理。即兩種以上程序的并行處理。2.2.多微處理機(jī)多微處理機(jī)CNCCNC裝置結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)裝置結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) （1 1）計(jì)算處理速度高）計(jì)算處理速度高 （2 2）

25、可靠性高）可靠性高 （3 3）有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性）有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性 （4 4）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn)VSVSVSVSVSVSVSVS硬件硬件配置配置單元單元軟件軟件配置配置單元單元標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)硬件標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)基本硬件基本硬件數(shù)控功能數(shù)控功能應(yīng)用程序應(yīng)用程序DOS(WINDOWS)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTM應(yīng)用程序接口應(yīng)用程序接口NC構(gòu)件庫(kù)構(gòu)件庫(kù)VSVSVSVS2.2.開(kāi)放程度：開(kāi)放程度：1 1）CNCCNC可以直接地或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行各種應(yīng)用軟件可以直接地或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行各種應(yīng)用軟件2 2）用戶操作界面的開(kāi)放。）用戶操作界面的開(kāi)放。3 3

26、）NCNC內(nèi)核的深層次開(kāi)放內(nèi)核的深層次開(kāi)放( ( PC+PC+實(shí)時(shí)硬插件；實(shí)時(shí)硬插件； PC+PC+實(shí)時(shí)軟中斷實(shí)時(shí)軟中斷) )。3.3.開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：1 1）在控制系統(tǒng)技術(shù)，接口技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、執(zhí)行器技術(shù)、軟件）在控制系統(tǒng)技術(shù)，接口技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、執(zhí)行器技術(shù)、軟件 技術(shù)五大方面開(kāi)發(fā)出優(yōu)質(zhì)、先進(jìn)、適銷的經(jīng)濟(jì)、合理的開(kāi)放式數(shù)技術(shù)五大方面開(kāi)發(fā)出優(yōu)質(zhì)、先進(jìn)、適銷的經(jīng)濟(jì)、合理的開(kāi)放式數(shù) 控系統(tǒng)?？叵到y(tǒng)。2 2）主攻方向是進(jìn)一步適應(yīng)高精度、高效率（高速）高自動(dòng)化加工的）主攻方向是進(jìn)一步適應(yīng)高精度、高效率（高速）高自動(dòng)化加工的 需求。需求。3 3）網(wǎng)絡(luò)化）網(wǎng)絡(luò)化

27、VSVS1.1.點(diǎn)位點(diǎn)位/ /直線控制的一般概念（單軸數(shù)控）直線控制的一般概念（單軸數(shù)控） 用于鉆床、鏜床、機(jī)能簡(jiǎn)單的車床用于鉆床、鏜床、機(jī)能簡(jiǎn)單的車床 點(diǎn)位控制點(diǎn)位控制只控制刀具相對(duì)應(yīng)于工件定位，由某一定位點(diǎn)向下一定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)不進(jìn)只控制刀具相對(duì)應(yīng)于工件定位，由某一定位點(diǎn)向下一定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)不進(jìn)行切削，對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑?jīng)]有嚴(yán)格要求。行切削，對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑?jīng)]有嚴(yán)格要求。 直線控制直線控制刀具沿坐標(biāo)軸方向運(yùn)動(dòng)，并對(duì)工件進(jìn)行切削加工。在加工過(guò)程中不但刀具沿坐標(biāo)軸方向運(yùn)動(dòng)，并對(duì)工件進(jìn)行切削加工。在加工過(guò)程中不但要控制切削進(jìn)給的速度，還要控制運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)。要控制切削進(jìn)給的速度，還要控制運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)。2.2.點(diǎn)位點(diǎn)位/ /直

28、線數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控裝置的結(jié)構(gòu)直線數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控裝置的結(jié)構(gòu)顯示顯示進(jìn)給脈沖進(jìn)給脈沖發(fā)生器發(fā)生器M、S、T寄存控制寄存控制加減速及加減速及停止判斷停止判斷伺服伺服驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)床機(jī)床測(cè)量測(cè)量輸入輸入譯碼譯碼位置計(jì)數(shù)位置計(jì)數(shù)與比較與比較F 點(diǎn)位點(diǎn)位/ /直線控制系統(tǒng)直線控制系統(tǒng) 1. 1. CNCCNC裝置軟件硬件的界面裝置軟件硬件的界面 三種典型的軟硬件界面關(guān)系紙紙帶帶輸輸入入插補(bǔ)插補(bǔ)準(zhǔn)備準(zhǔn)備插插補(bǔ)補(bǔ)位位控控紙紙帶帶輸輸入入插補(bǔ)插補(bǔ)準(zhǔn)備準(zhǔn)備插插補(bǔ)補(bǔ)位位控控速速控控電電機(jī)機(jī)測(cè)量測(cè)量第一第一種種第二第二種種第三第三種種硬硬件件硬硬件件軟軟件件硬硬件件硬硬件件軟軟件件軟軟件件硬硬件件硬硬件件VSVS 2. 2.

29、系統(tǒng)軟件的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)類型系統(tǒng)軟件的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)類型 系統(tǒng)軟件的組成：系統(tǒng)軟件的組成：（管理和控制）（管理和控制） 管理部分：輸入、管理部分：輸入、I/OI/O處理、通訊、顯示、診斷以及加工程序的編制管理處理、通訊、顯示、診斷以及加工程序的編制管理 等程序。等程序。 控制部分：譯碼、刀具補(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)和位置控制等軟件?？刂撇糠郑鹤g碼、刀具補(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)和位置控制等軟件。 管理方式：管理方式： 單微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)：前后臺(tái)型和中斷型的軟件結(jié)構(gòu)。單微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)：前后臺(tái)型和中斷型的軟件結(jié)構(gòu)。 多微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)：將微處理機(jī)作為一個(gè)功能單元多微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)：將微處理機(jī)作為一個(gè)功能單元 3.

30、 3. 多任務(wù)并行處理多任務(wù)并行處理 （1 1）CNCCNC裝置的多任務(wù)性裝置的多任務(wù)性 CNC裝置軟件任務(wù)分解裝置軟件任務(wù)分解 軟件任務(wù)的并行處理軟件任務(wù)的并行處理CNC裝置裝置管管理理控控制制輸入輸入顯示顯示位控位控診斷診斷I/O插補(bǔ)插補(bǔ)位控位控譯譯碼碼刀刀補(bǔ)補(bǔ)速度處理速度處理輸輸入入I/O處處理理顯顯示示診診斷斷通通訊訊譯譯碼碼刀刀具具補(bǔ)補(bǔ)償償速速度度處處理理位位置置控控制制插插補(bǔ)補(bǔ)VSVS（2 2）并行處理）并行處理 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

31、高了運(yùn)行速度。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。 并行處理的分類：并行處理的分類： “ “資源重復(fù)資源重復(fù)”，“時(shí)間重疊時(shí)間重疊”和和“資源共享資源共享”。 資源共享：資源共享： 根據(jù)根據(jù)“分時(shí)共享分時(shí)共享”的原則，使多個(gè)用戶按時(shí)間順序使用同一套設(shè)備。的原則，使多個(gè)用戶按時(shí)間順序使用同一套設(shè)備。 時(shí)間重疊：時(shí)間重疊： 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。同一套設(shè)備的幾個(gè)部分。VSVSVSVS診斷診斷I/O處理處理輸入輸入插補(bǔ)插補(bǔ)準(zhǔn)備準(zhǔn)備顯示顯示初始化初始化插補(bǔ)插補(bǔ)位控位控鍵盤(pán)鍵盤(pán) 中斷級(jí)別高中斷級(jí)別高中斷級(jí)別低中斷級(jí)別低VSVS 因此，資源分時(shí)共享的并行處理只具有宏觀上因此，資源分時(shí)共享的并行處理只具有宏觀上的意義，即從微的意義，即從微 觀上來(lái)看，各個(gè)任務(wù)還是逐一執(zhí)行的。觀上來(lái)看，各個(gè)任務(wù)還是逐一執(zhí)行的。VSVS2)2)并發(fā)處理和流水處理（對(duì)多資源的系統(tǒng)）并發(fā)處理和流水處理（對(duì)多資源的系統(tǒng)） 在多在多CPUCPU結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的CNCCNC系統(tǒng)中，根據(jù)各任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度，可系統(tǒng)中，根據(jù)各任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度，可采采 用以下兩種并行處理技術(shù)：用以下兩種并行處理技術(shù)：VSVSVSVS并行處理并行處理1231232tt空間空間時(shí)間