多微處理機CNC裝置的基本功能模塊課件

4.2

CNC裝置硬件結構

CNC裝置硬件結構一般分為單微處理機和多微處理機結構兩大類。數(shù)控裝置一般采用單微處理機結構，高級型CNC裝置常采用多微處理機結構。

CNC裝置采用多微處理機結構，可使數(shù)控機床向高速度、高精度和高智能化方向發(fā)展。4.2CNC裝置硬件結構CNC裝置硬件結構一般分1CNC硬件結構專用型：用于實現(xiàn)專門的數(shù)控目的。通用型：基于PC平臺，通過不同的軟件，構成不同類型的CNC，實現(xiàn)不同的數(shù)控功能。CNC硬件結構單微處理器結構：專用型,早期經(jīng)濟型多微處理器結構：功能豐富、模塊化、更快、更精CNC硬件結構專用型：用于實現(xiàn)專門的數(shù)控目的。通用型：基于P24.2.2單微處理機結構的CNC裝置單微處理器結構單機系統(tǒng):整個CNC裝置只有一個CPU，集中控制和管理整個系統(tǒng)資源，通過分時處理實現(xiàn)各種NC功能。主從結構：系統(tǒng)中只有一個CPU(主CPU)對系統(tǒng)的資源有控制和使用權，其它帶CPU的功能部件處于從屬地位,

只能接受主CPU的控制命令或數(shù)據(jù)，或向主CPU發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。4.2.2單微處理機結構的CNC裝置單微處理器結構主從結構3優(yōu)點:投資小，結構簡單，易于實現(xiàn)。缺點：系統(tǒng)功能受到字長、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運算速度等因素的限制。優(yōu)點:4單微處理機結構的CNC裝置框圖D/ACPU紙帶機接口RS232接口CRT/MDI接口手搖輪接口ROM接口RAM接口PLC接口位控單元位控單元位控單元主軸單元D/AD/AD/A速度單元速度單元速度單元速度單元MMMMMST功能單微處理機結構的CNC裝置框圖D/ACPU紙帶機接口RS251.總線總線是CPU與各部件（存儲器、接口等）之間信息的公共傳輸線，包括控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線，即所謂“三總線”?？偩€結構和標準也在隨著信息傳輸高速性和并發(fā)性的提高而不斷發(fā)展。串口I2CSPI

1.總線總線是CPU與各部件（存儲器、接口等）之間信息的62.存儲器常見存儲器：RAM、SRAM、SDRAM、ROM、EPROM、EEPROM、Flash存儲器RAM（RandomAccessMemory隨機存取存儲器）：訪問速度比較快，但掉電后數(shù)據(jù)會丟失ROM（ReadOnlyMemory只讀存儲器）：在系統(tǒng)停止供電的時候仍然可以保持數(shù)據(jù)SRAM（StaticRAM/靜態(tài)存儲器）：是利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來保存信息的，只要不掉電，信息是不會丟失的。DRAM（DynamicRAM/動態(tài)存儲器）：是利用MOS（金屬氧化物半導體）電容存儲電荷來儲存信息，因此必須通過不停的給電容充電來維持信息。2.存儲器常見存儲器：RAM、SRAM、SDRAM、ROM、7PROM是可編程的ROM，是一次性的，也就是軟件灌入后，就無法修改了EPROM是可擦除可編程ROM，通過紫外光的照射擦出原先的程序，是一種通用的存儲器EEPROM是通過電子擦除，價格很高，寫入時間很長，寫入很慢。FLASH存儲器又稱閃存，它結合了ROM和RAM的長處，不僅具備電子可擦出可編程（EEPROM）的性能，還不會斷電丟失數(shù)據(jù)同時可以快速讀取數(shù)據(jù)（NVRAM的優(yōu)勢），U盤和MP3里用的就是這種存儲器。PROM是可編程的ROM，是一次性的，也就是軟件灌入后，就無83.位置控制單元數(shù)控裝置的物理結構（FANUC-6MB）3.位置控制單元數(shù)控裝置的物理結構（FANUC-6MB）9位置控制芯片MB8739位置控制芯片MB873910位置控制模塊位置控制模塊114.輸入輸出接口接口的類型1）驅動相關2）測量電路3）電源及保護4）開關信號及代碼信號4.輸入輸出接口接口的類型12強電線路電源變壓器，控制變壓器，斷路器，保護開關，接觸器，熔斷器輸入輸出信號的分類和任務直流數(shù)字模擬信號交流信號-功率執(zhí)行器接口電路的任務：電平轉換和功率放大光電耦合器，脈沖變壓器，繼電器-電氣隔離強電線路13

模擬量傳送數(shù)字直流輸入輸出接口1）輸入接口觸電抖動消除電路-施密特觸發(fā)器2）輸出接口光電器耦合器模擬量傳送14二、多微處理機結構的CNC裝置

而在多微處理機結構的CNC裝置中，由于有兩個或兩個以上的微處理機構成的處理部件，處理部件之間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，資源共享，或者有兩個或者兩個以上的微處理機結構的功能模塊，功能模塊之間采用松耦合，有多重操作系統(tǒng)有效地實現(xiàn)并行處理，所以能克服單微處理機結構的不足，使CNC裝置的性能有較大提高。

在單微處理機結構的CNC裝置中，因為只有一個CPU，只能采用集中控制，該CPU既要對鍵盤輸入和CRT顯示處理，又要進行譯碼、刀補計算以及插補等實時控制處理，這樣進給速度顯然受影響。

二、多微處理機結構的CNC裝置而在多微處理機結構的CN15多CPU結構的CNC裝置：含2個或2個以上的CPU，各CPU之間多采用緊耦合和集中的操作系統(tǒng)，各功能模塊資源共享。多CPU結構的CNC裝置：16１.多微處理機CNC裝置的基本功能模塊（１）CNC管理模塊（２）CNC插補模塊（３）位置控制模塊（４）ＰＬＣ模塊（５）操作與控制數(shù)據(jù)輸入輸出和顯示模塊（６）存儲模塊１.多微處理機CNC裝置的基本功能模塊（１）CNC管理模塊17功能部件分為兩類：主模塊：帶CPU或DMA（DirectMemoryAccess直接存儲器）；從模塊：不帶CPU、DMA器件；模塊間采用共享總線或共享存儲器實現(xiàn)通信。功能部件分為兩類：18２.多微處理機CNC裝置的典型結構（１）共享總線型結構所有部件共享總線，只有主模塊能控制系統(tǒng)總線，同一時刻只能有一個主模塊占用總線，有總線仲裁機構?？偩€CNC管理模塊（CPU）主存儲器模塊自動編程模塊（CPU）操作面板顯示模塊CNC插補模塊（CPU）PLC功能模塊(CPU)位置控制模塊(CPU)主軸控制模塊

優(yōu)點：結構簡單、配置靈活缺點：共享總線時會引起“競爭”，降低傳輸效率。２.多微處理機CNC裝置的典型結構（１）共享總線型結構所有部19（２）共享存儲器型結構采用多端口存儲器實現(xiàn)各CPU之間通信由多端口邏輯電路解決訪問的沖突問題缺點功能擴展困難（２）共享存儲器型結構采用多端口存儲器實現(xiàn)各CPU之間通信缺20IDT7132IDT713221常用雙端口RAM器件常用雙端口RAM器件22PC＋NC（PMAC）PC＋NC（PMAC）23多微處理機CNC裝置的基本功能模塊課件24多微處理機CNC裝置的基本功能模塊課件25３.多微處理機CNC裝置的優(yōu)點（１）運算速度快、性能價格比高（２）適應性強、擴展容易（３）可靠性高（４）硬件易于組織規(guī)?；a(chǎn)３.多微處理機CNC裝置的優(yōu)點（１）運算速度快、性能價格比高264.2

CNC裝置硬件結構

CNC裝置硬件結構一般分為單微處理機和多微處理機結構兩大類。數(shù)控裝置一般采用單微處理機結構，高級型CNC裝置常采用多微處理機結構。

CNC裝置采用多微處理機結構，可使數(shù)控機床向高速度、高精度和高智能化方向發(fā)展。4.2CNC裝置硬件結構CNC裝置硬件結構一般分27CNC硬件結構專用型：用于實現(xiàn)專門的數(shù)控目的。通用型：基于PC平臺，通過不同的軟件，構成不同類型的CNC，實現(xiàn)不同的數(shù)控功能。CNC硬件結構單微處理器結構：專用型,早期經(jīng)濟型多微處理器結構：功能豐富、模塊化、更快、更精CNC硬件結構專用型：用于實現(xiàn)專門的數(shù)控目的。通用型：基于P284.2.2單微處理機結構的CNC裝置單微處理器結構單機系統(tǒng):整個CNC裝置只有一個CPU，集中控制和管理整個系統(tǒng)資源，通過分時處理實現(xiàn)各種NC功能。主從結構：系統(tǒng)中只有一個CPU(主CPU)對系統(tǒng)的資源有控制和使用權，其它帶CPU的功能部件處于從屬地位,

只能接受主CPU的控制命令或數(shù)據(jù)，或向主CPU發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。4.2.2單微處理機結構的CNC裝置單微處理器結構主從結構29優(yōu)點:投資小，結構簡單，易于實現(xiàn)。缺點：系統(tǒng)功能受到字長、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運算速度等因素的限制。優(yōu)點:30單微處理機結構的CNC裝置框圖D/ACPU紙帶機接口RS232接口CRT/MDI接口手搖輪接口ROM接口RAM接口PLC接口位控單元位控單元位控單元主軸單元D/AD/AD/A速度單元速度單元速度單元速度單元MMMMMST功能單微處理機結構的CNC裝置框圖D/ACPU紙帶機接口RS2311.總線總線是CPU與各部件（存儲器、接口等）之間信息的公共傳輸線，包括控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線，即所謂“三總線”?？偩€結構和標準也在隨著信息傳輸高速性和并發(fā)性的提高而不斷發(fā)展。串口I2CSPI

1.總線總線是CPU與各部件（存儲器、接口等）之間信息的322.存儲器常見存儲器：RAM、SRAM、SDRAM、ROM、EPROM、EEPROM、Flash存儲器RAM（RandomAccessMemory隨機存取存儲器）：訪問速度比較快，但掉電后數(shù)據(jù)會丟失ROM（ReadOnlyMemory只讀存儲器）：在系統(tǒng)停止供電的時候仍然可以保持數(shù)據(jù)SRAM（StaticRAM/靜態(tài)存儲器）：是利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來保存信息的，只要不掉電，信息是不會丟失的。DRAM（DynamicRAM/動態(tài)存儲器）：是利用MOS（金屬氧化物半導體）電容存儲電荷來儲存信息，因此必須通過不停的給電容充電來維持信息。2.存儲器常見存儲器：RAM、SRAM、SDRAM、ROM、33PROM是可編程的ROM，是一次性的，也就是軟件灌入后，就無法修改了EPROM是可擦除可編程ROM，通過紫外光的照射擦出原先的程序，是一種通用的存儲器EEPROM是通過電子擦除，價格很高，寫入時間很長，寫入很慢。FLASH存儲器又稱閃存，它結合了ROM和RAM的長處，不僅具備電子可擦出可編程（EEPROM）的性能，還不會斷電丟失數(shù)據(jù)同時可以快速讀取數(shù)據(jù)（NVRAM的優(yōu)勢），U盤和MP3里用的就是這種存儲器。PROM是可編程的ROM，是一次性的，也就是軟件灌入后，就無343.位置控制單元數(shù)控裝置的物理結構（FANUC-6MB）3.位置控制單元數(shù)控裝置的物理結構（FANUC-6MB）35位置控制芯片MB8739位置控制芯片MB873936位置控制模塊位置控制模塊374.輸入輸出接口接口的類型1）驅動相關2）測量電路3）電源及保護4）開關信號及代碼信號4.輸入輸出接口接口的類型38強電線路電源變壓器，控制變壓器，斷路器，保護開關，接觸器，熔斷器輸入輸出信號的分類和任務直流數(shù)字模擬信號交流信號-功率執(zhí)行器接口電路的任務：電平轉換和功率放大光電耦合器，脈沖變壓器，繼電器-電氣隔離強電線路39

模擬量傳送數(shù)字直流輸入輸出接口1）輸入接口觸電抖動消除電路-施密特觸發(fā)器2）輸出接口光電器耦合器模擬量傳送40二、多微處理機結構的CNC裝置

而在多微處理機結構的CNC裝置中，由于有兩個或兩個以上的微處理機構成的處理部件，處理部件之間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，資源共享，或者有兩個或者兩個以上的微處理機結構的功能模塊，功能模塊之間采用松耦合，有多重操作系統(tǒng)有效地實現(xiàn)并行處理，所以能克服單微處理機結構的不足，使CNC裝置的性能有較大提高。

在單微處理機結構的CNC裝置中，因為只有一個CPU，只能采用集中控制，該CPU既要對鍵盤輸入和CRT顯示處理，又要進行譯碼、刀補計算以及插補等實時控制處理，這樣進給速度顯然受影響。

二、多微處理機結構的CNC裝置而在多微處理機結構的CN41多CPU結構的CNC裝置：含2個或2個以上的CPU，各CPU之間多采用緊耦合和集中的操作系統(tǒng)，各功能模塊資源共享。多CPU結構的CNC裝置：42１.多微處理機CNC裝置的基本功能模塊（１）CNC管理模塊（２）CNC插補模塊（３）位置控制模塊（４）ＰＬＣ模塊（５）操作與控制數(shù)據(jù)輸入輸出和顯示模塊（６）存儲模塊１.多微處理機CNC裝置的基本功能模塊（１）CNC管理模塊43功能部件分為兩類：主模塊：帶CPU或DMA（DirectMemoryA