數(shù)控技術(shù)課件2

第四章計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(CNC)內(nèi)容提要本章將詳細(xì)討論CNC裝置的軟件硬件結(jié)構(gòu)；CNC裝置基本功能的原理及實(shí)現(xiàn)方法。*1現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)在第一章我們就知道了數(shù)控裝置是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的核心，并對其在系統(tǒng)中的主要作用也有了一個(gè)概括性的了解，由于它在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性，故在本章我們將對其進(jìn)行較詳細(xì)的討論。第一節(jié)概述*2現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)從自動(dòng)控制的角度來看，CNC系統(tǒng)是一種位置（軌跡）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件(各運(yùn)動(dòng)軸)的位移量為控制對象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。從外部特征來看，CNC系統(tǒng)是由硬件（通用硬件和專用硬件）和軟件（專用）兩大部分組成的。.CNC裝置的組成第一節(jié)概述*3現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)

CNC系統(tǒng)硬件的層次結(jié)構(gòu)由計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)、設(shè)備支持層、設(shè)備層三部分組成。圖3-1CNC系統(tǒng)硬件的層次結(jié)構(gòu).CNC裝置的組成第一節(jié)概述*4現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)

CNC系統(tǒng)軟件的功能結(jié)構(gòu)從本質(zhì)特征來看，CNC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CNC管理軟件和CNC控制軟件兩部分組成。它是CNC系統(tǒng)活的靈魂。其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-2所示。.CNC裝置的組成第一節(jié)概述*5現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)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.......CNC裝置的組成第一節(jié)概述*6現(xiàn)代數(shù)控技術(shù).CNC硬件軟件的作用和相互關(guān)系硬件是基礎(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、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。CNC系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成了CNC系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺(tái)，如圖3-3所示。.CNC裝置的組成第一節(jié)概述*7現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)

圖3-3CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測量機(jī)

.......CNC裝置的組成第一節(jié)概述*8現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)該平臺(tái)有以下兩方面的含義：提供CNC系統(tǒng)基本配置的必備功能；在平臺(tái)上可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和開發(fā)。.CNC裝置的組成第一節(jié)概述*9現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)

具有靈活性和通用性CNC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。CNC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。二.CNC裝置的優(yōu)點(diǎn)第一節(jié)概述*10現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)數(shù)控功功能豐豐富插補(bǔ)功功能：：二次曲曲線、、樣條條、空空間曲曲面插插補(bǔ)補(bǔ)償功功能：：運(yùn)動(dòng)精精度補(bǔ)補(bǔ)償、、隨機(jī)機(jī)誤差差補(bǔ)償償、非非線性性誤差差補(bǔ)償償?shù)热藱C(jī)對對話功功能：：加工的的動(dòng)、、靜態(tài)態(tài)跟蹤蹤顯示示，高高級人人機(jī)對對話窗窗口編程功功能：：G代碼、、籃圖圖編程程、部部分自自動(dòng)編編程功功能。。二.CNC裝置的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)第一節(jié)節(jié)概述述*11現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術(shù)可靠性性高CNC裝置采采用集集成度度高的的電子子元件件、芯芯片、、采用用VLSI本身就就是可可靠性性的保保證。。許多功功能由由軟件件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，使使硬件件的數(shù)數(shù)量減減少。。豐富的的故障障診斷斷及保保護(hù)功功能(大多多由軟軟件實(shí)實(shí)現(xiàn))，從從而可可使系系統(tǒng)的的故障障發(fā)生生的頻頻率和和發(fā)生生故障障后的的修復(fù)復(fù)時(shí)間間降低低。二.CNC裝置的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)第一節(jié)節(jié)概述述*12現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術(shù)使用維維護(hù)方方便操作使使用方方便：：用戶只只需根根據(jù)菜菜單的的提示示，便便可進(jìn)進(jìn)行正正確操操作。。編程方便便：具有多種種編程的的功能、、程序自自動(dòng)校驗(yàn)驗(yàn)和模擬擬仿真功功能。維護(hù)維修修方便：：部分日常常維護(hù)工工作自動(dòng)動(dòng)進(jìn)行(潤滑，，關(guān)鍵部部件的定定期檢查查等)，，數(shù)控機(jī)機(jī)床的自自診斷功功能，可可迅速實(shí)實(shí)現(xiàn)故障障準(zhǔn)確定定位。二.CNC裝置的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)第一節(jié)概述*13現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)機(jī)電一一體化數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)控制柜柜的體積積?。ú刹捎糜?jì)算算機(jī)，硬硬件數(shù)量量減少；；電子元元件的集集成度越越來越高高，硬件件的不斷斷減?。蛊淦渑c機(jī)床床在物理理上結(jié)合合在一起起成為可可能，減減少占地地面積，，方便操操作。二.CNC裝置的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)第一節(jié)概述*14現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)CNC裝置的功功能是指指滿足用用戶操作作和機(jī)床床控制要要求的方方法和手手段。數(shù)數(shù)控裝置置的功能能包括基基本功能能和選擇擇功能。。基本功能能——數(shù)控控系統(tǒng)基基本配置置的功能能，即必必備功能能；選擇功能能——用戶戶可根據(jù)據(jù)實(shí)際要要求選擇擇的功能能。CNC裝置的功功能第一節(jié)概述*15現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)控制功能能——CNC能控制和能聯(lián)動(dòng)控制制的進(jìn)給軸軸數(shù)。CNC的進(jìn)給軸軸分類：：移動(dòng)軸（（X、Y、、Z）和回轉(zhuǎn)軸軸（A、B、、C）；；基本軸和和附加軸軸（U、V、、W）。。聯(lián)動(dòng)控制制軸數(shù)越越多，CNC系統(tǒng)就越越復(fù)雜，，編程也越困困難。CNC裝置的功功能第一節(jié)概述*16現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)準(zhǔn)備功能能（G功能）———指令令機(jī)機(jī)床床動(dòng)動(dòng)作作方方式式的的功功能能。CNC裝置置的的功功能能第一一節(jié)節(jié)概述述*17現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)插補(bǔ)補(bǔ)功功能能和和固固定定循循環(huán)環(huán)功功能能———插補(bǔ)補(bǔ)功功能能是數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)零零件件輪輪廓廓(平平面或或空空間間)加加工工軌軌跡跡運(yùn)運(yùn)算算的的功功能能。?！潭ǘㄑh(huán)環(huán)功功能能是數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)典典型型加加工工循環(huán)環(huán)（（如如：：鉆鉆孔孔、、攻攻絲絲、、鏜鏜孔孔、、深深孔孔鉆鉆削和和切切螺螺紋紋等等））的的功功能能CNC裝置置的的功功能能第一一節(jié)節(jié)概述述*18現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)進(jìn)給功能——進(jìn)給給速度的控控制功能。。進(jìn)給速度——控制制刀具相對對工件的運(yùn)運(yùn)動(dòng)速度，，單位為mm/min。同步進(jìn)給速速度——實(shí)現(xiàn)現(xiàn)切削速度度和進(jìn)給速速度的同步步，單位為為mm/r。。進(jìn)給倍率（（進(jìn)給修調(diào)調(diào)率）——人工實(shí)實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)預(yù)先給定的的進(jìn)給速度度。CNC裝置的功能能第一節(jié)概述*19現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)主軸功能——數(shù)控控系統(tǒng)的主主軸的控制制功能。主軸轉(zhuǎn)速——主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的控制制功能，單單位為r/min。恒線速度控控制——刀具切切削點(diǎn)的切切削速度為為恒速的控控制功能。。CNC裝置的功能能第一節(jié)概述*20現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)主軸定向控控制——主軸周周向定位于于特定位置置控制的功功能。C軸控制——主軸周周向任意位位置控制的的功能。主軸修調(diào)率率——人工實(shí)實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)預(yù)先設(shè)定的的主軸轉(zhuǎn)速速。CNC裝置的功能能第一節(jié)概述*21現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)輔助功能（（M功能）——用于于指令機(jī)床床輔助操作作的功能。。CNC裝置的功能能*22現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)刀具管理功功能——實(shí)現(xiàn)對對刀具幾何何尺寸和壽壽命的管理理功能。刀具幾何尺尺寸（半徑徑和長度）），供刀具具補(bǔ)償功能能使用；刀具壽命是是指時(shí)間壽壽命，當(dāng)?shù)兜毒邏勖降狡跁r(shí)，CNC系統(tǒng)將提示示用戶更換換刀具；CNC系統(tǒng)都具有有刀具號（（T）管理功能，，用于標(biāo)識(shí)識(shí)刀庫中的的刀具和自自動(dòng)選擇加加工刀具。。CNC裝置置的的功功能能*23現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)補(bǔ)償償功功能能刀具具半半徑徑和和長長度度補(bǔ)補(bǔ)償償功功能能：：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)按按零零件件輪輪廓廓編編制制的的程程序序控控制制刀刀具具中中心心軌軌跡跡的的功功能能。。傳動(dòng)動(dòng)鏈鏈誤誤差差：：包括括螺螺距距誤誤差差補(bǔ)補(bǔ)償償和和反反向向間間隙隙誤誤差差補(bǔ)補(bǔ)償償功功能能。。非線性性誤差差補(bǔ)償償功能能：對諸如如熱變變形、、靜態(tài)態(tài)彈性性變形形、空空間誤誤差以以及由由刀具具磨損損所引引起的的加工工誤差差等，，采用用AI、、專家系系統(tǒng)等等新技技術(shù)進(jìn)進(jìn)行建建模，，利用用模型型實(shí)施施在線線補(bǔ)償償。CNC裝置的的功能能*24現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術(shù)人機(jī)對對話功功能在CNC裝置中中這類類功能能有：：菜單結(jié)結(jié)構(gòu)操操作界界面；；零件加加工程程序的的編輯輯環(huán)境境；系統(tǒng)和和機(jī)床床參數(shù)數(shù)、狀狀態(tài)、、故障障信息息的顯顯示、、查詢詢或修修改畫畫面等等。CNC裝置的的功能能第一節(jié)節(jié)概述述*25現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術(shù)自診斷斷功能能——CNC自動(dòng)實(shí)實(shí)現(xiàn)故故障預(yù)預(yù)報(bào)和和故障障定位位的功功能。。開機(jī)自自診斷斷；在線自自診斷斷*；離線自自診斷斷；遠(yuǎn)程通通訊診診斷*。CNC裝置的的功能能*26現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術(shù)通訊功功能——CNC與外界界進(jìn)行行信息息和數(shù)數(shù)據(jù)交交換的的功能能RS232C接口，，可傳傳送零零件加加工程程序，，DNC接口，，可實(shí)實(shí)現(xiàn)直直接數(shù)數(shù)控，，MAP(制造自自動(dòng)化化協(xié)議議)模模塊，，網(wǎng)卡：：適應(yīng)應(yīng)FMS、CIMS、、IMS等制造造系統(tǒng)統(tǒng)集成成的要要求。。CNC裝置的功能*27現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)第二節(jié)CNC裝置的硬件體體系結(jié)構(gòu)一、概述CNC裝置從它的硬硬件組成結(jié)構(gòu)構(gòu)來看，若按按其中含有CPU的多少來分，，可分為下面面幾類:*28現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)單機(jī)系統(tǒng):整個(gè)CNC裝置只有一個(gè)個(gè)CPU，它集中控制和和管理整個(gè)系系統(tǒng)資源，通通過分時(shí)處理理的方式來實(shí)實(shí)現(xiàn)各種NC功能。主從結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中只有有一個(gè)CPU(稱為主CPU)對系統(tǒng)的資源源有控制和使使用權(quán)其它帶帶CPU的功能部件，，只能接受主主CPU的控制命令或或數(shù)據(jù)，或向向主CPU發(fā)出請求信息息以獲得所需需的數(shù)據(jù)。即即它是處于以以從屬地位的的，故稱之為為主從結(jié)構(gòu)。。一、概述硬件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)*29現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)多機(jī)系統(tǒng):CNC裝置中有兩個(gè)個(gè)或兩個(gè)以上上的CPU，即系統(tǒng)中的某某些功能模塊塊自身也帶有有CPU，根據(jù)部件間的的相互關(guān)系又又可將其分為為：多主結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)中有兩兩個(gè)或兩個(gè)以以上帶CPU的模塊部件對對系統(tǒng)資源有有控制或使用用權(quán)。模塊之之間采用緊耦耦合，有集中中的操作系統(tǒng)統(tǒng)，通過仲裁裁器來解決總總線爭用問題題，通過共公公存儲(chǔ)器進(jìn)行行交換信息。。分布式結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)有兩個(gè)個(gè)或兩個(gè)以上上帶CPU的功能模塊，，各模塊有自自己獨(dú)立的運(yùn)運(yùn)行環(huán)境，模模塊間采用松松耦合，且采采用通訊方式式交換信息。一、概述*30現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)CNC裝置是按模塊塊化設(shè)計(jì)的方方法構(gòu)造的模塊化設(shè)計(jì)方方法：將控制系統(tǒng)統(tǒng)按功能劃分分成若干種具具有獨(dú)立功能能的單元模塊塊,并配上相相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟軟件。系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)按功能能的要求選擇擇不同的功能能模塊，并將將其插入控制制單元母板上上，即可組成成一個(gè)完整的的控制系統(tǒng)的的方法。其中中單元母板一一般為總線結(jié)結(jié)構(gòu)的無源母母板，它提供供模塊間互聯(lián)聯(lián)的信號通路路。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹*31現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)模塊化設(shè)設(shè)計(jì)的條件是是總線(BUS)標(biāo)準(zhǔn)化。采用模塊化結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，CNC系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)工工作作則則可可歸歸結(jié)結(jié)為為功功能能模模塊塊的的合合理理選選用用。。二.單機(jī)機(jī)或或主主從從結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模模塊塊的的功功能能介介紹紹*32現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)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)二.單機(jī)機(jī)或或主主從從結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模模塊塊的的功功能能介介紹紹*33現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)計(jì)算算機(jī)機(jī)主主板板和和系系統(tǒng)統(tǒng)總總線線(母母板板)計(jì)算算機(jī)機(jī)主主板板是是CNC裝置置的的核核心心。。功能能結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)：：CPU及其其外外圍圍芯芯片片；；內(nèi)存存單單元元、、cache及其其外外圍圍芯芯片片；；通訊訊接接口口(串串口口，，并并口口，，鍵鍵盤盤接接口口)。。軟、、硬硬驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器器接接口口二.單機(jī)機(jī)或或主主從從結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模模塊塊的的功功能能介介紹紹*34現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)計(jì)算算機(jī)機(jī)主主板板的的主主要要作作用用：對對輸輸入入到到CNC裝置置中中的的種種種種數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)、、信信息息(零零件件加加工工程程序序，，各各種種I/O信息等)進(jìn)行行相應(yīng)的算術(shù)術(shù)和邏輯運(yùn)算算。并根據(jù)其其處理結(jié)果，，向各功能模模塊發(fā)出控制制命令，傳送送數(shù)據(jù)，使用用戶的指令得得以執(zhí)行。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹*35現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)系統(tǒng)總線(母母板)：由一一組傳送數(shù)字字信息的物理理導(dǎo)線組成，，它是計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)或信信息交換的通通道：數(shù)據(jù)總線地址總線：控制總線：工業(yè)用PC機(jī)的總線母板板是獨(dú)立的無無源四層板（（走線面、元元件面、電源源層和地線層層），它的可可靠性高于兩兩層板。其規(guī)規(guī)格有6槽、、8槽、12槽、14槽槽等。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹*36現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)顯示模塊(顯顯示卡)顯示卡的主要要作用：接收來自CPU的控制命令和和顯示用的數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)與CRT的掃描信號調(diào)調(diào)制后，產(chǎn)生生CRT顯示器所需要要的視頻信號號，在CRT上產(chǎn)生所需要要的畫面。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹*37現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)在CNC裝置中，CRT顯示是一個(gè)非非常重要的功功能，它是人機(jī)交流流的重要媒介介，它給用戶提提供了一個(gè)直直觀的操作環(huán)環(huán)境，可使用用戶能快速地地熟悉適應(yīng)其其操作過程。。顯示卡是一個(gè)個(gè)通用性很強(qiáng)強(qiáng)的模塊。它它不僅隨時(shí)可可以在市場上上買到，而且且它還有非常常豐富的支持持軟件，因此此無需用戶自自己開發(fā)。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹*38現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)輸入/出模塊塊(多功能卡卡)它是CNC裝置與外界進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信信息交換的接接口板，即CNC裝置通過該接接口可以從輸輸入設(shè)備獲取取數(shù)據(jù)，也可可以將CNC裝置中的數(shù)據(jù)據(jù)送給輸出設(shè)設(shè)備。該模塊也是標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)模塊，一般般不需要用戶戶自己開發(fā)。。如果計(jì)算機(jī)機(jī)主板選用的的是ALL-IN-ONE主板，則此板板可省略。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹硬件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)*39現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)以上三部部分，再再配上鍵鍵盤、電電源、機(jī)機(jī)箱，實(shí)實(shí)際上是是一部通通用的微微型計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)，它是是CNC裝置的核核心，從從某種意意義上講講，CNC裝置的檔檔次和性性能是由由它決定定的。因因此，CNC裝置中計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)的合合理選用用是至關(guān)關(guān)重要的的。二.單機(jī)或主主從結(jié)構(gòu)構(gòu)模塊的的功能介介紹*40現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)電子盤(存儲(chǔ)模模塊)電子盤是是CNC裝置特有有的存儲(chǔ)儲(chǔ)模塊。。在CNC裝置中它它用來存存放下列列數(shù)據(jù)和和參數(shù)：：系統(tǒng)軟件件、系統(tǒng)統(tǒng)固有數(shù)數(shù)據(jù)；系統(tǒng)的配配置參數(shù)數(shù)(系統(tǒng)統(tǒng)所能控控制的進(jìn)進(jìn)給軸數(shù)數(shù)，軸的的定義，，系統(tǒng)增增益等)；用戶的零零件加工工程序。。二.單機(jī)或主主從結(jié)構(gòu)構(gòu)模塊的的功能介介紹*41現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)計(jì)算機(jī)領(lǐng)領(lǐng)域所用用存儲(chǔ)器器件有三三類：磁存儲(chǔ)器器件，如如：軟/硬磁盤盤（讀/寫）。。光存儲(chǔ)器器件，如如：光盤盤（只讀讀）。電子（半半導(dǎo)體））存儲(chǔ)器器件，如如RAM、、ROM、FLASH等。前兩類一一般用作作外存儲(chǔ)儲(chǔ)器，其其特點(diǎn)是是容量大大，價(jià)格格低。二.單機(jī)或主主從結(jié)構(gòu)構(gòu)模塊的的功能介介紹*42現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)電子存儲(chǔ)儲(chǔ)器件一一般用作作內(nèi)存儲(chǔ)儲(chǔ)器，其其價(jià)格高高于前兩兩類。若若按其讀讀寫性能能來看，，它又可可分為三三類只讀存儲(chǔ)儲(chǔ)元件（（ROM、、PROM、EPROM）易失性隨隨機(jī)讀寫寫存儲(chǔ)元元件（RAM））。非易失性性讀寫存存儲(chǔ)元件件。這類類器件有有：E2PROM；FLASH；帶后備電電池的RAM。。二.單機(jī)或主從從結(jié)構(gòu)模塊塊的功能介介紹*43現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)在CNC裝置中，常常采用電子子存儲(chǔ)器件件作為外存存儲(chǔ)器，主主要是考慮慮到CNC裝置的工作作環(huán)境有可可能受到電電磁干擾，，磁性器件件的可靠性性低，而電電子存儲(chǔ)器器件的抗電電磁干擾能能力相對來來講要強(qiáng)一一些。因電子器件組組成的存儲(chǔ)單單元是按磁盤盤的管理方式式進(jìn)行的，故故稱其為電子盤。電子盤的規(guī)格格有：1.44MB、2.88MB、6MB、12MB等。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹*44現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)PLC(ProgrammableLogicController)模塊PLC模塊：CNC裝置實(shí)現(xiàn)順序序控制的模塊塊。PLC模塊的作用：接收來自操操作面板、機(jī)機(jī)床上的各行行程開關(guān)、傳傳感器、按鈕鈕、強(qiáng)電柜里里的繼電器以以及主軸控制制、刀庫控制制的有關(guān)信號號，經(jīng)處理后后輸出去控制制相應(yīng)器件的的運(yùn)行。CNC裝置與被控設(shè)設(shè)備交換的信信息有三類：：開關(guān)信號、模模擬信號、脈脈沖信號。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹*45現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)上述信號由于于其類型、電電平、功率以以及抗干擾的的原因，一般般不能直接與與CNC裝置相聯(lián)，需需要一個(gè)接口口對這些信號號進(jìn)行變換處處理。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹*46現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)PLC模塊變換處理理其目的：滿足CNC系統(tǒng)的輸入輸輸出要求。信信號轉(zhuǎn)換主要要包括以下幾幾個(gè)方面：電平轉(zhuǎn)換；A/D、D/A轉(zhuǎn)換；數(shù)字量與脈沖沖量相互轉(zhuǎn)換換；功率匹配；阻斷外部的干干擾信號進(jìn)入入計(jì)算機(jī)，在在電氣上將CNC裝置與外部信信號進(jìn)行隔離離，以提高CNC裝置運(yùn)行的可可靠性。二.單機(jī)或主從結(jié)結(jié)構(gòu)模塊的功功能介紹*47現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)PMC模塊實(shí)現(xiàn)方式式有以幾種：：簡單I/O接口板：系統(tǒng)總線數(shù)字接口光電隔離器件A/DD/A轉(zhuǎn)換調(diào)理電路功率放大傳感元件功率放大光電隔離器件計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖濾波、倍頻整形PMC模塊硬件邏輯框圖開關(guān)量轉(zhuǎn)換脈沖量轉(zhuǎn)換模擬量轉(zhuǎn)換*48現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)PLC（（ProgrammableLogicController））控制制：：它它是是目目前前CNC系統(tǒng)統(tǒng)用用得得最最廣廣泛泛的的方方式式。。電源模塊通信功能人機(jī)接口編程調(diào)試和試驗(yàn)功能至傳感器和執(zhí)行器的接口功能應(yīng)用程序的執(zhí)行操作系統(tǒng)功能應(yīng)用程序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)信號處理功能操作者應(yīng)用程序設(shè)計(jì)人員機(jī)器/過程PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)外部供電外部設(shè)備*49現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)CNC機(jī)床床用用的的PLC一般般分分為為兩兩類類：：內(nèi)裝裝型型（Built-inType））PLC（（或集集成成式式、、內(nèi)內(nèi)含含式式））。。獨(dú)立立型型（Stand-aloneType））PLC（（或通通用用型型））二.單機(jī)機(jī)或或主主從從結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模模塊塊的的功功能能介介紹紹*50現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)位置置控控制制模模塊塊位置置控控制制模模塊塊是是進(jìn)進(jìn)給給伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)的的重重要要組組成成部部分分，，是是實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)軌軌跡跡控控制制時(shí)時(shí)，，CNC裝置置與與伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)連連接接的的接接口口模模塊塊。。常用用的的位位置置控控制制模模塊塊有有：：開環(huán)環(huán)位位置置控控制制模模塊塊：：CNC裝置與步進(jìn)進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電源的接接口；閉環(huán)（含半半閉環(huán)）位位置控制模模塊：CNC裝置與直流流、交流伺伺服驅(qū)動(dòng)裝裝置的接口口。二.單機(jī)或主從從結(jié)構(gòu)模塊塊的功能介介紹*51現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)功能接口模模塊實(shí)現(xiàn)用戶特特定功能要要求的接口口板，實(shí)例：仿形控制器器接口；激光加工焦焦點(diǎn)自動(dòng)跟跟蹤器接口口；刀具監(jiān)控系系統(tǒng)中的信信號采集器器接口板。。二.單機(jī)或主從從結(jié)構(gòu)模塊塊的功能介介紹*52現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)華中Ⅰ型數(shù)數(shù)控系統(tǒng)是是我國為數(shù)數(shù)不多具有有自主版權(quán)權(quán)的高性能能數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)之一。它它以通用的的工業(yè)PC機(jī)（IPC）為基礎(chǔ)，采采用開放式式的體系結(jié)結(jié)構(gòu)，從而而使華中ⅠⅠ型數(shù)控系系統(tǒng)的可靠靠性和質(zhì)量量得到了保保證。它適適合多坐標(biāo)標(biāo)(2-5)數(shù)控鏜鏜銑床和加加工中心，，在增加相相應(yīng)的軟件件模塊后，，也可適應(yīng)應(yīng)于其它類類型的數(shù)控控機(jī)床(數(shù)數(shù)控磨床、、車床、齒齒輪加工機(jī)機(jī)床等)以以及特種加加工機(jī)床（（激光加工工機(jī)、線切切割機(jī)等））。三.華中Ⅰ型數(shù)數(shù)控系統(tǒng)(硬件)簡簡介*53現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)采用模擬式式交流/直直流伺服單單元ALL-IN-ONECPU卡顯示卡位置控制板n位置控制板1電子盤速度控制單元1速度控制單元n無源母板（系統(tǒng)總線BUS)標(biāo)準(zhǔn)PC計(jì)算機(jī)CNC裝置光隔I/O板機(jī)床開關(guān)量I/O按鈕站、狀態(tài)燈NC鍵盤CNC系統(tǒng)多功能板主軸控制模板主軸編碼器手搖脈沖發(fā)生器定制功能接口網(wǎng)絡(luò)卡COM2串口………華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖三.華中Ⅰ型數(shù)數(shù)控系統(tǒng)(硬件)簡簡介*54現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)采用數(shù)字式式交流伺服服單元ALL-IN-ONECPU卡顯示卡電子盤數(shù)字交流伺服單元1數(shù)字交流伺服單元4無源母板（系統(tǒng)總線BUS)標(biāo)準(zhǔn)PC計(jì)算機(jī)CNC裝置光隔I/O板機(jī)床開關(guān)量I/O按鈕站、狀態(tài)燈NC鍵盤CNC系統(tǒng)多功能板主軸控制?？熘鬏S編碼器手搖脈沖發(fā)生器定制功能接口網(wǎng)絡(luò)卡COM2串口……華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖四串口通信板三.華中Ⅰ型數(shù)數(shù)控系統(tǒng)(硬件)簡簡介*55現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)教學(xué)型(經(jīng)經(jīng)濟(jì)型)數(shù)數(shù)控系統(tǒng)打印機(jī)接口計(jì)算機(jī)主板顯示卡多功能板步進(jìn)電機(jī)單元1步進(jìn)電機(jī)單元8系統(tǒng)總線（BUS)標(biāo)準(zhǔn)PC計(jì)算機(jī)機(jī)床開關(guān)量I/O操作面板主軸編碼器手搖脈沖發(fā)生器控制面板定制功能接口網(wǎng)絡(luò)卡……多功能NC接口板光隔I/O接口軟/硬盤驅(qū)動(dòng)器控制柜華中Ⅰ型教學(xué)數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖三.華中Ⅰ型數(shù)數(shù)控系統(tǒng)(硬件)簡簡介*56現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)多主CPU結(jié)構(gòu)中，有有兩個(gè)或兩兩個(gè)以上的的CPU部件，部件件之間采用用緊耦合，，有集中的的操作系統(tǒng)統(tǒng)，通過總總線仲裁器器(由硬件件和軟件組組成)來解解決總線爭爭用問題，，通過公共共存儲(chǔ)器來來進(jìn)行信息息交換。四.多主結(jié)構(gòu)的的CNC系統(tǒng)硬件簡簡介*57現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)多主結(jié)構(gòu)的特特點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)真正意意義上的并行行處理，處理理速度快，可可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)復(fù)雜的系統(tǒng)功功能。容錯(cuò)能力強(qiáng)，，在某模塊出出了故障后，，通過系統(tǒng)重重組仍可斷繼繼續(xù)工作多主結(jié)構(gòu)的結(jié)結(jié)構(gòu)形式：共享總線結(jié)構(gòu)構(gòu)型共享存儲(chǔ)器結(jié)結(jié)構(gòu)型。四.多主結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)硬件簡介介*58現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)共享總線結(jié)構(gòu)構(gòu)：FANUCBUS操作面板圖形顯示模塊(CPU)通訊模塊(CPU)自動(dòng)編程模塊(CPU)主存儲(chǔ)器模塊插補(bǔ)模塊(CPU)PLC模塊(CPU)位置控制模塊(CPU)主軸控制模塊CRT/MDII/O單元伺服驅(qū)動(dòng)單元主軸單元FANUC15系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)四.多主結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)硬件簡介介第二節(jié)CNC裝置的硬件體體系結(jié)構(gòu)*59現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)結(jié)構(gòu)特征：功能模塊分為為帶有CPU或DMA的主模塊和從從模塊(RAM/ROM，I/O模塊)，以系統(tǒng)總線為為中心，所有有的主、從模模塊都插在嚴(yán)嚴(yán)格定義的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線線上，采用總線仲裁裁機(jī)構(gòu)(電路路)來裁定多多個(gè)模塊同時(shí)時(shí)請求使用系系統(tǒng)總線的競競爭問題。四.多主結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)硬件簡介介第二節(jié)CNC裝置的硬件體體系結(jié)構(gòu)*60現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)共享總線結(jié)構(gòu)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、系系統(tǒng)組配靈活活、成本相對對較低、可靠靠性高共享總線結(jié)構(gòu)構(gòu)的缺點(diǎn)總線是系統(tǒng)的的“瓶頸”，，一旦系統(tǒng)總總線出現(xiàn)故障障，將使整個(gè)個(gè)系統(tǒng)受到影影響；由于使用總線線要經(jīng)仲裁，，使信息傳輸輸率降低。四.多主結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)硬件簡介介第二節(jié)CNC裝置的硬件體體系結(jié)構(gòu)*61現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)共享存儲(chǔ)器結(jié)結(jié)構(gòu)顯示CPU鍵盤中央CPU插補(bǔ)CPU串口和收發(fā)器CTRC并行接口反饋脈沖和處理EPROMEPROMRAM/EPROM512RAMRAM512

字符發(fā)生器CRT模擬量輸出機(jī)床接口反饋信號收發(fā)器……XYZCW共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)四.多主結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)硬件簡介介*62現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)結(jié)構(gòu)特征：面向共公存儲(chǔ)儲(chǔ)器來設(shè)計(jì)的的，即采用多多端口來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)各主模塊之之間的互連和和通訊，采用多端口控控制邏輯來解解決多個(gè)模塊塊同時(shí)訪問多多端口存儲(chǔ)器器沖突的矛盾盾。由于多端口存存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)較較復(fù)雜，而且且對兩個(gè)以上上的主模塊，，會(huì)因爭用存存儲(chǔ)器可能造造成存儲(chǔ)器傳傳輸信息的阻阻塞，所以這這種結(jié)構(gòu)一般般采用雙端口口存儲(chǔ)器（雙雙端口RAM）。四.多主結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)硬件簡介介第二節(jié)CNC裝置的硬件體體系結(jié)構(gòu)*63現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)軟件件是一個(gè)個(gè)典型而而又復(fù)雜雜的實(shí)時(shí)時(shí)系統(tǒng)。。本節(jié)將將首先介介紹系統(tǒng)統(tǒng)軟硬件件界面的的關(guān)系，，然后從從系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)數(shù)據(jù)流流的角度度來分析析CNC裝置的數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換換過程，，并從多多任務(wù)性性和實(shí)時(shí)時(shí)性的角角度來分分析CNC系統(tǒng)軟件件的結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)，，最后介介紹一個(gè)個(gè)典型CNC裝置系統(tǒng)統(tǒng)軟件的的結(jié)構(gòu)。。第三章計(jì)計(jì)算機(jī)數(shù)數(shù)控裝置置*64現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)軟件與硬硬件在實(shí)實(shí)現(xiàn)各種種功能的的特點(diǎn)和和關(guān)系關(guān)系：從理論上上講，硬硬件能完完成的功功能也可可以用軟軟件來完完成。從從實(shí)現(xiàn)功功能的角角度看，，軟件與與硬件在在邏輯上上是等價(jià)價(jià)的。特點(diǎn)：硬件處理理速度快快，但靈靈活性差差，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)復(fù)雜控控制的功功能困難難。軟件設(shè)計(jì)計(jì)靈活，，適應(yīng)性性強(qiáng)，但但處理速速度相對對較慢。。一、CNC裝置軟件件和硬件件的功能能界面第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*65現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)軟件、硬硬件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)功能的的分配就就是———軟件硬硬件功能能界面劃劃分。功能界面面劃分的的準(zhǔn)則：：系統(tǒng)的的性能價(jià)價(jià)格比一、CNC裝置軟件件和硬件件的功能能界面*66現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)功能界界面的幾幾種劃分分：輸入預(yù)處理位置檢測插補(bǔ)運(yùn)算位置控制速度控制伺服電機(jī)程序硬件硬件硬件硬件硬件軟件軟件軟件軟件軟件和硬件的功能界面

ⅠⅡⅢⅣ一、CNC裝置軟件件和硬件件的功能能界面*67現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)CNC裝置系統(tǒng)統(tǒng)軟件的的主要任任務(wù)：如如何將由由零件加加工程序序表達(dá)的的加工信信息，變變換成各各進(jìn)給軸軸的位移移指令、、主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速指令令和輔助助動(dòng)作指指令，控控制加工工設(shè)備的的軌跡運(yùn)運(yùn)動(dòng)和邏邏輯動(dòng)作作，加工工出符合合要求的的零件。。二、CNC裝置的數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換換流程*68現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)加工程序譯碼譯碼緩沖區(qū)刀補(bǔ)處理刀補(bǔ)緩沖區(qū)速度預(yù)處理插補(bǔ)緩沖區(qū)插補(bǔ)處理運(yùn)行緩沖區(qū)伺服驅(qū)動(dòng)位控處理位置反饋PLC控制CNC裝置置數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換流流程程示示意意圖圖二、、CNC裝置置的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換流流程程*69現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)譯碼碼(解解釋釋)將用用文文本本格格式式（（通通常常用用ASCII碼））表表達(dá)達(dá)的的零零件件加加工工程程序序，，以以程程序序段段為為單單位位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換成成后后續(xù)續(xù)程程序序（（本本例例是是指指刀刀補(bǔ)補(bǔ)處處理理程程序序））所所要要求求的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（（格格式式））。。二、CNC裝置的的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換換流程程*70現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)示例：：StructPROG_BUFFER{charbuf_state；//緩沖區(qū)狀狀態(tài)，0空；；1準(zhǔn)準(zhǔn)備好。。intblock_num；//以BCD碼的形式式存放本本程序段段號。doubleCOOR[20]；；//存放尺寸寸指令的的數(shù)值（（μm）。intF,S；//F（mm/min）S（r/min）。charG0；//以標(biāo)志形形式存放放G指令。charG1；charM0；//以標(biāo)志形形式存放放M指令。charM1；charT；；//存放本段段換刀的的刀具號號。charD；//存放刀具補(bǔ)補(bǔ)償?shù)牡毒呔甙霃街?。。}；二、CNC裝置的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程程第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*71現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)以標(biāo)志形式式存放G指令示例二、CNC裝置的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程程第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*72現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)在系統(tǒng)軟件件中各程序序間的數(shù)據(jù)據(jù)交換方式式一般都是是通過緩沖沖區(qū)進(jìn)行的的。該緩沖沖區(qū)由若干干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)組成，，當(dāng)前程序序段被解釋釋完后便將將該段的數(shù)數(shù)據(jù)信息送送入緩沖區(qū)區(qū)組中空閑閑的一個(gè)。。后續(xù)程序序（如刀補(bǔ)補(bǔ)程序）從從該緩沖區(qū)區(qū)組中獲取取程序信息息進(jìn)行工作作。二、CNC裝置的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程程*73現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)N06G90G41D11G01X200Y300F200；----------------------------------------StructPROG_BUFFER{charbuf_state；0：(開始)；1（；）⑨intblock_num；06（N06）①doubleCOOR[20]；COOR[1]=200000；（X200））⑥COOR[2]=300000；（Y300））⑦intF,S；F=200；（F200）⑧charG0；D5=0；；（G90）②D6,D7=0,1（G41）③D1=1；；（G01）⑤……charD；D=11（（D11））④}；二、CNC裝置的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程程第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*74現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)刀補(bǔ)處理的的主要工作作：根據(jù)G90/G91計(jì)算零件輪輪廓的終點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)值。。根據(jù)R和G41/42，計(jì)算本段刀刀具中心軌軌跡的終點(diǎn)點(diǎn)（P’e/P〃e）坐標(biāo)值。根據(jù)本本段與與前段段連接接關(guān)系系，進(jìn)進(jìn)行段段間連連接處處理。。.刀刀補(bǔ)處處理(計(jì)算算刀具具中心心軌跡跡)二、CNC裝置的的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換換流程程Pe（200，，300））XRP0（72，48））Pe”Pe’G41G42Y第三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)軟軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*75現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術(shù)速度預(yù)預(yù)處理理主要功功能是是根據(jù)據(jù)加工工程序序給定定的進(jìn)進(jìn)給速速度，，計(jì)算算在每每個(gè)插插補(bǔ)周周期內(nèi)內(nèi)的合合成移移動(dòng)量量，供供插補(bǔ)補(bǔ)程序序使用用。二、CNC裝置的的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換換流程程第三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)軟軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*76現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術(shù)速度處處理程程序主主要完完成以以下幾幾步計(jì)計(jì)算：：計(jì)算本本段總總位移移量：：直線：合成成位移移量L；園弧：總角角位移移量α。該數(shù)供供插補(bǔ)補(bǔ)程序序判斷斷減速速起點(diǎn)點(diǎn)和終終點(diǎn)之之用。計(jì)算每每個(gè)插插補(bǔ)周周期內(nèi)內(nèi)的合合成進(jìn)進(jìn)給量量：ΔL=F*Δt/60（（μm）式中：：F--進(jìn)給速速度值值（mm/min））；△t--數(shù)控系系統(tǒng)的的插補(bǔ)補(bǔ)周期期（ms））Lα二、CNC裝置的的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換換流程程第三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)軟軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*77現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)插補(bǔ)計(jì)算算主要功能能：根據(jù)操作作面板上上“進(jìn)給給修調(diào)””開關(guān)的的設(shè)定值值，計(jì)算算本次插插補(bǔ)周期期的實(shí)際際合成位位移量：：△L1=△L*修調(diào)值將△L1按插補(bǔ)的的線形（（直線，，園弧等等）和本本插補(bǔ)點(diǎn)點(diǎn)所在的的位置分分解到各各個(gè)進(jìn)給給軸，作作為各軸軸的位置置控制指指令（△X1、△Y1）。經(jīng)插補(bǔ)計(jì)計(jì)算后的的數(shù)據(jù)存存放在運(yùn)運(yùn)行緩沖沖區(qū)中，，以供位位置控制制程序之之用。本本程序以以系統(tǒng)規(guī)規(guī)定的插插補(bǔ)周期期△t定時(shí)運(yùn)行行。二、CNC裝置的數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換換流程第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*78現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)位置控制制處理f（）+++-++插補(bǔ)輸出△X1△Y1指令位置X1新Y1新跟隨誤差△X3△Y3實(shí)際位置X2新Y2新反饋位置增量△X2、△Y2X1舊Y1舊X2舊Y2舊速度指令VX、VY位置控制轉(zhuǎn)換流程二、CNC裝置的數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換換流程第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*79現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)位置控制制完成以以下幾步步計(jì)算：：計(jì)算新的的位置指指令坐標(biāo)標(biāo)值：X1新=X1舊+△X1；Y1新=Y1舊+△Y1；計(jì)算新的的位置實(shí)實(shí)際坐標(biāo)標(biāo)值：X2新=X2舊+△X2；Y2新=Y2舊+△Y2計(jì)算跟隨隨誤差(指令位位置值——實(shí)際際位置值值)：△X3=X1新-X2新；△Y3=Y1新-Y2新；計(jì)算速度度指令值值：VX=f（（△X3）；；VY=f（（△Y3）二、、CNC裝置置的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換流流程程第三三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)*80現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)f()是位位置置環(huán)環(huán)的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)控控制制算算法法，，具具體體的的算算法法視視具具體體系系統(tǒng)統(tǒng)而而定定。。這這一一步步在在有有些些系系統(tǒng)統(tǒng)中中是是采采用用硬硬件件來來實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的的。。VX、VY送給給伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)單單元元，，控控制制電電機(jī)機(jī)運(yùn)運(yùn)行行，，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)CNC裝置置的的軌軌跡跡控控制制二、、CNC裝置置的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換流流程程第三三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)*81現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)CNC系統(tǒng)統(tǒng)是是典典型型的的實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)。。CNC裝置置的的系系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件則則可可看看成成是是一一個(gè)個(gè)專專用用實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)。。由由于于其其應(yīng)應(yīng)用用領(lǐng)領(lǐng)域域是是工工業(yè)業(yè)控控制制領(lǐng)領(lǐng)域域（（多多任任務(wù)務(wù)性性、、實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)性性）），，因因此此，，分分析析和和了了解解這這些些要要求求是是至至關(guān)關(guān)重重要要的的，，因因?yàn)闉樗燃仁鞘窍迪到y(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)和和將將來來軟軟件件測測試試的的重重要要依依據(jù)據(jù)，，也也是是確確定定系系統(tǒng)統(tǒng)功功能能和和性性能能指指標(biāo)標(biāo)的的過過程程。。同同時(shí)時(shí)，，這這些些要要求求也也應(yīng)應(yīng)是是CNC系統(tǒng)軟件的特特點(diǎn)。.CNC裝置的軟件系系統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*82現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù).多任任務(wù)性與并行行處理技術(shù)CNC控制要求的多多任務(wù)性任務(wù)定義：可并發(fā)執(zhí)行的的程序在一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)集合上上的運(yùn)行過程程。CNC的功能則可定定義為CNC的任務(wù)：顯示、譯碼、、刀補(bǔ)、速度度處理、插補(bǔ)補(bǔ)處理、位置置控制、…CNC系統(tǒng)的任務(wù)要要求并行處理理：為了保證控制制的連續(xù)性和和各任務(wù)執(zhí)行行的時(shí)序配合要求，CNC系統(tǒng)的任務(wù)必必須采用并行行處理，而不不能逐一處理理。.CNC裝置的軟件系系統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*83現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)基于并行處理理的多任務(wù)調(diào)調(diào)度技術(shù)并行處理定義義：系統(tǒng)在同一時(shí)間間隔隔或同一時(shí)刻內(nèi)完成兩個(gè)或或兩個(gè)以上任任務(wù)處理的方方法。采用并行處理理技術(shù)的目的的：合理使用和調(diào)調(diào)配CNC系統(tǒng)的資源提高CNC系統(tǒng)的處理速速度。并行處理的實(shí)實(shí)現(xiàn)方式：資源分時(shí)共享享并發(fā)處理（例例如：流水處處理）這些實(shí)現(xiàn)方式式與CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)關(guān)。.CNC裝置的軟件系系統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*84現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)資源分時(shí)共享享（對單一資資源的系統(tǒng)））在單CPU結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)中，可采采用“資源分分時(shí)共享”并并行處理技術(shù)術(shù)。資源分時(shí)時(shí)共享———在規(guī)規(guī)定的時(shí)時(shí)間長度度（時(shí)間間片）內(nèi)內(nèi)，根據(jù)據(jù)各任務(wù)務(wù)實(shí)時(shí)性性的要求求，規(guī)定定它們占占用CPU的時(shí)間，，使它們們分時(shí)共共享系統(tǒng)統(tǒng)的資源源?！百Y源分分時(shí)共享享”的技技術(shù)關(guān)鍵鍵：其一：各各任務(wù)的的優(yōu)先級級分配問問題。其二：各各任務(wù)占占用CPU的時(shí)間長長度，即時(shí)間片的的分配問問題。.CNC裝置的軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*85現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)…譯碼刀補(bǔ)I/O顯示初始化位置控制制插補(bǔ)運(yùn)算算背景程序序4ms8ms16ms中斷級別別高中斷級別別低資源（CPU））分時(shí)共享享圖.CNC裝置的軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*86現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)各任務(wù)占占用CPU時(shí)間示意意圖.CNC裝置的軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*87現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)資源分時(shí)時(shí)共享技技術(shù)的特特征在任何一一個(gè)時(shí)刻刻只有一一個(gè)任務(wù)務(wù)占用CPU；；在一個(gè)時(shí)時(shí)間片（（如8ms或16ms）內(nèi)，CPU并行地執(zhí)執(zhí)行了兩兩個(gè)或兩兩個(gè)以上上的任務(wù)務(wù)。因此，資資源分時(shí)時(shí)共享的的并行處處理只具具有宏觀觀上的意意義，即即從微觀觀上來看看，各個(gè)個(gè)任務(wù)還還是逐一一執(zhí)行的的。.CNC裝置的軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)第三三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)*88現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)并發(fā)發(fā)處處理理和和流流水水處處理理（（對對多多資資源源的的系系統(tǒng)統(tǒng)））在多多CPU結(jié)構(gòu)構(gòu)的的CNC系統(tǒng)統(tǒng)中中，，根根據(jù)據(jù)各各任任務(wù)務(wù)之之間間的的關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)程程度度，，可可采采用用以以下下兩兩種種并并行行處處理理技技術(shù)術(shù)：：若任任務(wù)務(wù)間間的的關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)程程度度不不高高，，則則可可讓讓其其分分別別在在不不同同的的CPU上同同時(shí)時(shí)執(zhí)執(zhí)行行————并發(fā)發(fā)處處理理；若任任務(wù)務(wù)間間的的關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)程程度度較較高高，，即即一一個(gè)個(gè)任任務(wù)務(wù)的的輸輸出出是是另另一一個(gè)個(gè)任任務(wù)務(wù)的的輸輸入入，，則則可可采采取取流水水處處理理的方方法法來來實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)并并行行處處理理。。.CNC裝置置的的軟軟件件系系統(tǒng)統(tǒng)特特點(diǎn)點(diǎn)第三三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)*89現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)流水水處處理理技技術(shù)術(shù)的的涵涵義義流水處處理技技術(shù)是是利用用重復(fù)復(fù)的資資源（（CPU），，將一個(gè)個(gè)大的的任務(wù)務(wù)分成成若干干個(gè)子子任務(wù)務(wù)(任任務(wù)的的分法法與資資源重重復(fù)的的多少少有關(guān)關(guān))，，這些些小任任務(wù)是是彼此此關(guān)系系的，，然后后按一一定的的順序序安排排每個(gè)個(gè)資源源執(zhí)行行一個(gè)個(gè)任務(wù)務(wù)，就就象在在一條條生產(chǎn)產(chǎn)線上上分不不同工工序加加工零零件的的流水水作業(yè)業(yè)一樣樣。.CNC裝置的的軟件件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)點(diǎn)第三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)軟軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*90現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術(shù)流水處處理技技術(shù)示示意圖圖時(shí)間t+△tt空間111333222輸出輸出輸出CPU1CPU2CPU3并行處處理1231232tt空間時(shí)間順序處理輸出輸出CPU1.CNC裝置的的軟件件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)點(diǎn)第三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)軟軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*91現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術(shù)并發(fā)處處理和和流水水處理理的特特征在任何何時(shí)刻刻（流流水處處理除除開始始和結(jié)結(jié)束外外）均均有兩兩個(gè)或或兩個(gè)個(gè)以上上的任任務(wù)在在并發(fā)發(fā)執(zhí)行行。并發(fā)處處理和和流水水處理理的關(guān)關(guān)鍵是是時(shí)間重重疊，是以以資源源重復(fù)復(fù)的代代價(jià)換換得時(shí)時(shí)間上上的重重疊，，或者者說以空間間復(fù)雜雜性的的代價(jià)價(jià)換得得時(shí)間間上的的快速速性。。.CNC裝置的的軟件件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)點(diǎn)第三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*92現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)實(shí)時(shí)性和優(yōu)先先搶占調(diào)度機(jī)機(jī)制實(shí)時(shí)性任務(wù)的的定義和分類類實(shí)時(shí)性定義:任務(wù)的執(zhí)行有有嚴(yán)格時(shí)間要要求（任務(wù)必必須規(guī)定時(shí)間間內(nèi)完成或響響應(yīng)），否則則將導(dǎo)致執(zhí)行行結(jié)果錯(cuò)誤或或系統(tǒng)故障的的特性。實(shí)時(shí)性任務(wù)分分類:強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)務(wù)實(shí)時(shí)突發(fā)性任任務(wù)；實(shí)時(shí)周周期性任務(wù)弱實(shí)時(shí)性任務(wù)務(wù).CNC裝置的軟件系系統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*93現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)務(wù)實(shí)時(shí)突發(fā)性任任務(wù)：任務(wù)的發(fā)生具具有隨機(jī)性和和突發(fā)性，是是一種異步中中斷事件。主主要包括故障中斷(急停，機(jī)械械限位、硬件件故障等)、、機(jī)床PLC中斷、硬件（按鍵））操作中斷等。實(shí)時(shí)周期性任任務(wù)：任務(wù)是精確地地按一定時(shí)間間間隔發(fā)生的的。主要包括括插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制等任務(wù)。為保保證加工精度度和加工過程程的連續(xù)性，，這類任務(wù)處處理的實(shí)時(shí)性性是關(guān)鍵。在在任務(wù)的執(zhí)行行過程中，除除系統(tǒng)故障外外，不允許被被其它任何任任務(wù)中斷。.CNC裝置的軟件系系統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*94現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)弱實(shí)時(shí)性任務(wù)務(wù)這類任務(wù)的實(shí)實(shí)時(shí)性要求相相對較弱，只只需要保證在在某一段時(shí)間間內(nèi)得以運(yùn)行行即可。在系系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，，它們或被安安排在背景程程序中，或根根據(jù)重要性將將其設(shè)置成不不同的優(yōu)先級級（級別較低低），再由系系統(tǒng)調(diào)度程序序?qū)λ鼈冞M(jìn)行行合理的調(diào)度度。這類任務(wù)主要要包括：CRT顯示、零件程程序的編輯、、加工狀態(tài)的的動(dòng)態(tài)顯示、、加工軌跡的的靜態(tài)模擬仿仿真及動(dòng)態(tài)顯顯示等。.CNC裝置的軟件系系統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*95現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)搶占式優(yōu)先調(diào)調(diào)度機(jī)制多任務(wù)系統(tǒng)的的任務(wù)調(diào)度方方法：循環(huán)調(diào)度法簡單循環(huán)調(diào)度度法時(shí)間片輪換調(diào)度法優(yōu)先調(diào)度法搶占式優(yōu)先調(diào)調(diào)度法非搶占式優(yōu)先先調(diào)度法.CNC裝置的軟件系系統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*96現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)搶占式優(yōu)優(yōu)先調(diào)度度機(jī)制功功能搶占方式式：在CPU正在執(zhí)行行某任務(wù)務(wù)時(shí)，若若另一優(yōu)優(yōu)先級更更高的任任務(wù)請求求執(zhí)行，，CPU將立即終終止正在在執(zhí)行的的任務(wù)，，轉(zhuǎn)而響響應(yīng)優(yōu)先先級高任任務(wù)的請請求優(yōu)先調(diào)度度：在CPU空閑時(shí)，，當(dāng)同時(shí)時(shí)有多個(gè)個(gè)任務(wù)請請求執(zhí)行行時(shí)，優(yōu)優(yōu)先級高高的任務(wù)務(wù)將優(yōu)先先得到滿滿足。.CNC裝置的軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*97現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)搶占式優(yōu)優(yōu)先調(diào)度度機(jī)制的的實(shí)現(xiàn)方方式硬件主要要提供支支持中斷斷功能的的芯片和和電路，，如中斷斷管理芯芯片（8259或功能能相同的的芯片）），定時(shí)時(shí)器計(jì)數(shù)數(shù)器（8253、8254等等）等。。軟件主要要完成對對硬件芯芯片的初初始化、、任務(wù)優(yōu)優(yōu)先級的的定義、、任務(wù)切切換（斷斷點(diǎn)的保保護(hù)于恢恢復(fù)、中中斷向量量的保存存與恢復(fù)復(fù)等）等等。.CNC裝置的軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*98現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù)CNC系統(tǒng)中采采用的任任務(wù)調(diào)度度機(jī)制搶占式優(yōu)優(yōu)先調(diào)度度；時(shí)間片輪輪換調(diào)度度；非搶占式式優(yōu)先調(diào)調(diào)度。.CNC裝置的軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*99現(xiàn)代數(shù)控控技術(shù).CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)模模式結(jié)構(gòu)模式式：指系統(tǒng)統(tǒng)軟件的的組織管管理方式式，即系系統(tǒng)任務(wù)務(wù)的劃分分方式、、任務(wù)調(diào)調(diào)度機(jī)制制、任務(wù)務(wù)間的信信息交換換機(jī)制以以及系統(tǒng)統(tǒng)集成方方法等。。結(jié)構(gòu)模式式的功能能：組織和和協(xié)調(diào)各各個(gè)任務(wù)務(wù)的執(zhí)行行，使之之滿足一一定的時(shí)時(shí)序配合合要求和和邏輯關(guān)關(guān)系，以以滿足CNC系統(tǒng)的各各種控制制要求。。第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件件結(jié)構(gòu)*100現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù).前后臺(tái)臺(tái)型結(jié)構(gòu)模模式該模式將CNC系統(tǒng)軟件劃劃分成兩部部分：前臺(tái)程序:主要完成插插補(bǔ)運(yùn)算、、位置控制制、故障診診斷等實(shí)時(shí)時(shí)性很強(qiáng)的的任務(wù)，它它是一個(gè)實(shí)實(shí)時(shí)中斷服服務(wù)程序。。后臺(tái)程序(背景程序序):完成顯示、、零件加工工程序的編編輯管理、、系統(tǒng)的輸輸入/輸出出、插補(bǔ)預(yù)預(yù)處理（譯譯碼、刀補(bǔ)補(bǔ)處理、速速度預(yù)處理理)等弱實(shí)實(shí)時(shí)性的任任務(wù)，它是是一個(gè)循環(huán)環(huán)運(yùn)行的程程序，其在在運(yùn)行過程程中，不斷斷地定時(shí)被被前臺(tái)中斷斷程序所打打斷，前后后臺(tái)相互配配合來完成成零件的加加工任務(wù)。.CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)模式第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*101現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)前后臺(tái)程序序運(yùn)行關(guān)系系圖前臺(tái)程序故障處理位置控制插補(bǔ)運(yùn)算……后臺(tái)程序譯碼刀補(bǔ)處理速度預(yù)處理輸入/輸出顯示中斷執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行.CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)模式第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*102現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)前后臺(tái)型結(jié)結(jié)構(gòu)模式的的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)機(jī)制:優(yōu)先搶占調(diào)調(diào)度和循環(huán)環(huán)調(diào)度。前臺(tái)程序序的調(diào)度是是優(yōu)先搶占占式的；前前臺(tái)和后臺(tái)臺(tái)程序內(nèi)部部各子任務(wù)務(wù)采用的是是順序調(diào)度度。信息交換:緩沖區(qū)。。前臺(tái)和后臺(tái)臺(tái)程序之間間以及內(nèi)部部各子任務(wù)務(wù)之間的。。實(shí)時(shí)性差。。在前臺(tái)和后后臺(tái)程序內(nèi)內(nèi)無優(yōu)先級級等級、也也無搶占占機(jī)制。該結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)僅僅適適用用于于控控制制功功能能較較簡簡單單的的系系統(tǒng)統(tǒng)。。早早期期的的CNC系統(tǒng)統(tǒng)大大都都采采用用這這種種結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。.CNC系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模模式式第三三節(jié)節(jié)CNC系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)*103現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù).中中斷斷型型結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模模式式這種結(jié)構(gòu)是是將除了初初始化程序序之外，整整個(gè)系統(tǒng)軟軟件的各個(gè)個(gè)任務(wù)模塊塊分別安排排在不同級級別的中斷斷服務(wù)程序序中，然后后由中斷管管理系統(tǒng)（（由硬件和和軟件組成成）對各級級中斷服務(wù)務(wù)程序?qū)嵤┦┱{(diào)度管理理。整個(gè)軟軟件就是一一個(gè)大的中中斷管理系系統(tǒng)。.CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)模式第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*104現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)中斷型軟件件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖初始化中斷管理系統(tǒng)（硬件+軟件）0級中斷服務(wù)程序

級中斷服務(wù)程序

級中斷服務(wù)程序級中斷服務(wù)程序………………1n2.CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)模式第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*105現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)中斷型結(jié)構(gòu)模式的的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)機(jī)制：搶占式優(yōu)先先調(diào)度。信息交換：：緩沖區(qū)。實(shí)時(shí)性好。由于中斷斷級別較多多（最多可可達(dá)8級）），強(qiáng)實(shí)時(shí)時(shí)性任務(wù)可可安排在優(yōu)優(yōu)先級較高高的中斷服服務(wù)程序中中。模塊間的關(guān)關(guān)系復(fù)雜，，耦合度大大，不利于于對系統(tǒng)的的維護(hù)和擴(kuò)擴(kuò)充。80～90年代初的的CNC系統(tǒng)大多采采用這種結(jié)結(jié)構(gòu)。.CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)模式第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*106現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù).基于實(shí)時(shí)操操作系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)模式式實(shí)時(shí)操作系系統(tǒng)（RealTimeOperatingSystemRTOS）是操作系統(tǒng)統(tǒng)的一個(gè)重重要分支，，它除了具具有通用操操作系統(tǒng)的的功能外，，還具有任務(wù)務(wù)管理、多多種實(shí)時(shí)任任務(wù)調(diào)度機(jī)機(jī)制（如優(yōu)優(yōu)先級搶占占調(diào)度、時(shí)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)調(diào)度等））、任務(wù)間間的通信機(jī)機(jī)制（如郵郵箱、消息息隊(duì)列、信信號燈等））等功能。由此可知，，CNC系統(tǒng)軟件完完全可以在在實(shí)時(shí)操作作系統(tǒng)的基基礎(chǔ)上進(jìn)行行開發(fā)。.CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)模式第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)*107現(xiàn)代數(shù)控技技術(shù)基于實(shí)時(shí)操操作系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖圖RTOS模塊（任務(wù)）1模塊（任務(wù)）2模塊（任務(wù)）…….CNC系統(tǒng)軟件結(jié)結(jié)構(gòu)模式第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*108現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)基于實(shí)時(shí)操作作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)模式的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)弱化功能模塊塊間的耦合關(guān)關(guān)系CNC各功能模塊之之間在邏輯上上存在著耦合合關(guān)系，在時(shí)時(shí)間上存在著著時(shí)序配合關(guān)關(guān)系。為了協(xié)協(xié)調(diào)和組織它它們，前述結(jié)結(jié)構(gòu)模式中，，需用許多全全局變量標(biāo)志志和判斷、分分支結(jié)構(gòu)，致致使各模塊間間的關(guān)系復(fù)雜雜。在本模式中，，設(shè)計(jì)者只須須考慮模塊自自身功能的實(shí)實(shí)現(xiàn)，然后按按規(guī)則掛到實(shí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)統(tǒng)上，而模塊塊間的調(diào)用關(guān)關(guān)系、信息交交換方式等功功能都由實(shí)時(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來來實(shí)現(xiàn)。從而而弱化了模塊塊間的耦合關(guān)關(guān)系。.CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)模式第三節(jié)CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)*109現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)術(shù)系統(tǒng)的開放性性和可維護(hù)性性好從本質(zhì)上講，，前述結(jié)構(gòu)模模式采用的是是單一流