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1、第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午1第四章第四章 计算机数控系统计算机数控系统(CNC)CNC)内容提要内容提要 本章将详细讨论CNC装置的软件硬件结构；CNC装置基本功能的原理及实现方法。第第第第四四四四章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午2第一节第一节 概概 述述第第第第十十十
2、十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午3 在第一章我们就知道了数控装置是机床数控系统的核心，并对其在系统中的主要作用也有了一个概括性的了解，由于它在整个系统中的重要性，故在本章我们将对其进行较详细的讨论。第一节第一节 概概 述述第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午4 从自动控
3、制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。一.CNCCNC装置的组成装置的组成第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午5 CNCCNC系统的硬件一般性结构系统的硬件一般性结构 结构：由计算机基本系统、设备支持层、设备
4、层组成。计计 算算 机机 基基 本本 系系 统统设备层设备层设备支持层设备支持层接 口人机控制运动控制PMC其他I/O其他设备计算机系统显示设备输入/出设备机 床机器人测量机 .图3-1 CNC的一般性硬件结构一.CNCCNC装置的组成装置的组成第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午6 CNCCNC系统软件的功能性结构系统软件的功能性结构q本本质质特特征征:CNCCNC系系统统软软件件是是具具有有实实时时性性和和多多任任务务性的
5、专用操作系统，性的专用操作系统，q功功能能特特征征:该该操操作作系系统统由由CNCCNC管管理理软软件件和和CNCCNC控控制制软件两部分组成。它是软件两部分组成。它是CNCCNC系统活的灵魂系统活的灵魂。一.CNCCNC装置的组成装置的组成第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午7操作系统管理软件控制软件零件程序管理显示处理人机交互交互位置控制输入输出管理插补运算故障诊断处理速度处理机床输入输出编译处理主轴控制刀具半径补偿.一.
6、CNCCNC装置的组成装置的组成第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午8.CNCCNC硬件软件的作用和相互关系硬件软件的作用和相互关系 硬件是基础，软件是灵魂qCNCCNC装装置置的的系系统统软软件件在在系系统统硬硬件件的的支支持持下下，合合理理地地组织、管理整个系统的各项工作。组织、管理整个系统的各项工作。qCNCCNC系统的硬件和软件构成了系统的硬件和软件构成了CNCCNC系统的系统平台。系统的系统平台。q以以计计算算机机标
7、标准准硬硬件件为为基基础础，软软件件取取代代专专有有硬硬件件（软软件化数控）是发展趋势。件化数控）是发展趋势。一.CNCCNC装置的组成装置的组成第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午9一.CNCCNC装置的组成装置的组成OUR SLOGAN IS:SOFTWAREISCNC软件就是数控第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现
8、代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午10 图3-3 CNC系统平台硬件操作系统管理软件应用软件控制软件数控加工程序 接口被控设备被控设备 机 床 机器人 测量机 .一.CNCCNC装置的组成装置的组成第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午11 平台有以下两方面的含义：q平台提供平台提供CNCCNC系统基本配置的必备功能；系统基本配置的必备功能；q在平台上可以根据用户的要求进行功能设计和在平台上可以根据用
9、户的要求进行功能设计和开发。开发。一.CNCCNC装置的组成装置的组成第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午121.1.具有灵活性和通用性具有灵活性和通用性qCNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的结构，对设计和开发者而言，系统功能的修改、扩充变得较为灵活。qCNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。二.CNCCNC装置的优点装置的优点第第第第十十十十一一一一章
10、章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午13 2.2.数控功能丰富数控功能丰富q插补功能：插补功能：二次曲线、样条、空间曲面等插补q补补偿偿功功能能：运动精度、随机误差补偿、非线性误 差补偿等q人人机机对对话话功功能能：加工的动、静态跟踪显示，高级人机对话窗口q编程功能：编程功能：G代码、篮图编程、部分自动编程功能。二.CNCCNC装置的优点装置的优点第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C C
11、N N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午14 3.3.可靠性高可靠性高q采用集成度高的电子元件、芯片、采用VLSI本身就是可靠性的保证。q许多功能由软件实现，硬件的数量减少。q丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现)，从而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复时间降低。二.CNCCNC装置的优点装置的优点第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午154.4.使用维护方
12、便使用维护方便q操操作作使使用用方方便便：用户只需根据菜单的提示，便可进行正确操作。q编编程程方方便便：具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。q维维护护维维修修方方便便：部分日常维护工作自动进行(润滑，关键部件的定期检查等)，数控机床的自诊断功能，可迅速实现故障准确定位。二.CNCCNC装置的优点装置的优点第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午165.易于实现机电一体化易于实现机电一体化 数控系统控制柜的体积小（采用计
13、算机，硬件数量减少；电子元件的集成度越来越高，硬件的不断减小），使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地面积，方便操作。二.CNCCNC装置的优点装置的优点第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午17功能：功能：满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。q基基本本功功能能数控系统基本配置的功能，即必备的功能；q选选择择功功能能用户可根据实际使用要求选择的功能。三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章
14、 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午18 1。控制功能控制功能 CNC能控制和能联动控制的进给轴数。qCNC的进给轴分类：移动轴（X、Y、Z）和回转轴（A、B、C）；基本轴和附加轴（U、V、W）。q联动控制轴数越多，CNC系统就越复杂，编程也越困难。三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及
15、控控控控制制制制1:37 下午192.准备功能（准备功能（G G功能）功能）指令机床动作方式的功能。已在第二章介绍。三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午203.3.插补功能和固定循环功能插补功能和固定循环功能 插补功能插补功能 数控系统实现零件轮廓(平 面或空间)加工轨迹运算的功能。固定循环功能固定循环功能 数控系统实现典型加 工循环（如：钻孔、攻丝、镗孔、深 孔钻削和切螺纹等）的功能三.C
16、NCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午21 4.4.进给功能进给功能 进给速度的控制功能。q进进给给速速度度 控制刀具相对工件的运动速度，单位为mm/min（inch/min）。q同同步步进进给给速速度度 实现切削速度和进给速度的同步，单位为 mm/r（inch/min）。q进进给给倍倍率率（进进给给修修调调率率-OverrideOverride）人工实时修调预先给定的进给速度。三.CNCCNC装置
17、的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午225.5.主轴功能主轴功能 主轴切削速度、周向位置控制功能。q主主轴轴转转速速主轴转速的控制功能，单位：r/min。q恒线速度控制恒线速度控制刀具切削点的切削速度为恒速 的控制功能。单位：（m/min）三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现
18、现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午23q主轴定向控制主轴定向控制主轴周向定位于特定位置控制的功能。qC C轴控制轴控制主轴周向任意位置控制的功能。q主轴修调率主轴修调率人工实时修调预先设定的主轴转速。三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午246.辅助功能（辅助功能（M M功能）功能）用于指令机床辅助操作的功能。已在第二章介绍。三.CNCCNC装置的功能装置的功
19、能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午25 7.7.刀具管理功能刀具管理功能 实现对刀具几何尺寸和刀具寿命的管理功能。q刀具几何尺寸管理：刀具几何尺寸管理：管理刀具半径和长度，供刀具 补偿功能使用；q刀具寿命管理刀具寿命管理：管理时间寿命，当刀具寿命到期时 ，CNC系统将提示更换刀具；q刀具类型管理刀具类型管理：用于标识刀库中的刀具和自动选择 加工刀具。三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计
20、计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午26 8.补偿功能补偿功能q刀具半径和长度补偿功能：刀具半径和长度补偿功能：实现按零件轮廓编制的 程序控制刀具中心轨迹的功能。q传动链误差：传动链误差：包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能。q非非线线性性误误差差补补偿偿功功能能：对诸如热变形、静态弹性变形、空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等，采用AI、专家系统等新技术进行建模，利用模型实时在线补偿。三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计
21、计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午27 9.人机对话功能人机对话功能 在CNC装置中这类功能有：q菜单结构操作界面；q零件加工程序的编辑环境；q系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询或修改画面等。三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午2810.自诊断功能自
22、诊断功能 CNC自动实现故障预报和故障定位的功能。q开机自诊断；q在线自诊断；q离线自诊断；q远程通讯诊断。三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午2911.通讯功能通讯功能 CNC与外界进行信息和数据交换的功能qRS232C接口，可传送零件加工程序，qDNC接口，可实现直接数控，qMAP(Manufacturing Automation Protocol)制造自动化协议)模块，q网卡 适应FM
23、S、CIMS、IMS等制造系统集成的要求。三.CNCCNC装置的功能装置的功能第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午30三.CNCCNC装置的功能装置的功能12、人机交互图形编程功能为了进一步提高数控机床的编程效率，对于NC程序的编制，特别是较为复杂零件的NC程序都要通过计算机辅助编程，尤其是利用图形进行自动编程，以提高编程效率。同时提出了面向车间的编程，以解决编制复杂零件程序问题。因此，对于现代CNC装置提出了具有人机交互图形
24、编程功能的要求。有这种功能的CNC可以根据零件图直接编制程序，即编程人员只需送入图样上简单表示的几何尺寸就能自动地计算出全部交点、切点和圆心坐标，生成加工程序。有的CNC可根据引导图和显示说明进行对话式编程，并具有自动工序选择、刀具和切削条件的自动选择等智能功能。有的CNC系统还备有用户宏程序（如FANUC）。第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午31四、CNC系统的一般工作过程第第第第四四四四章章章章 计计计计算算算算机机机机
25、数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午32第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午33第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构 一、概述一、概述 CNC装置从它的硬件组成结构来看，若按其中含有CPU的多少来分，可分为:q单单机机系系统统:整
26、个CNC装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种NC功能。q多机系统-第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午34q多多机机系系统统:CNC装置中有两个或两个以上的CPU，即系统中的某些功能模块自身也带有CPU，根据部件间的相互关系又可将其分为：主主从从结结构构，系统中只有一个CPU(称为主CPU)对系统的资源有控制和使用权其它带CPU的功能部件，只能接受主CPU的控制命令或数据，或向主CPU
27、发出请求信息以获得所需的数据。即它是处于以从属地位的，故称之为主从结构。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午35多主结构多主结构：系统中有两个或两个以上带CPU的模块部件对系统资源有控制或使用权。模块之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过仲裁器来解决总线争用问题，通过公共（共享）存储器进行交换信息。分布式结构分布式结构：系统有两个或两个以上带CPU的功能模块，各模块
28、有自己独立的运行环境，模块间采用松耦合，且采用通讯方式交换信息。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午36 二。二。单机或主从结构模块的功能介绍单机或主从结构模块的功能介绍qCNC装置是按模块化设计的方法构造的。模模块块化化设设计计方方法法：将控制系统按功能划分成若干具有独立功能的单元模块,并配上相应的驱动软件。系统设计时按功能的要求选择不同的功能模块，并将其插入控制
29、单元母板上，即可组成一个完整的控制系统的方法。其中单元母板一般为总线结构的无源母板，它提供模块间互联的信号通路。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:37 下午37q实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。q采用模块化结构时，CNC系统设计工作则可归结为功能模块的合理选用。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章
30、章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午38I/O设备计算机主板显 示 卡功能模板m功能模板1电 子 盘多功能卡位置控制板n位置控制板1PLC模块主轴控制模板机床I/O控制面板速度控制单元1速度控制单元n功能驱动1功能驱动m系 统 总 线（BUS）标准PC计算机CNC装置CNC系统CNC CNC 系统硬件框图1 第二节第二节第二节第二节 CNCCNCCNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章
31、章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午391 1。计算机主板和系统总线。计算机主板和系统总线(母板母板)q 计算机主板是CNC装置的核心。功能结构：CPU及其外围芯片；内存单元、cache及其外围芯片；通讯接口(串口，并口，键盘接口)。软、硬驱动器接口第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代
32、代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午40q 计算机主板的主要作用计算机主板的主要作用：对输入到CNC装置中的种种数据、信息(零件加工程序，各种I/O信息等)进行相应的算术和逻辑运算。并根据其处理结果，向各功能模块发出控制命令，传送数据，使用户的指令得以执行。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午41q系统总线(母板)：由一组传送数字信息的物理导
33、线组成，它是计算机系统内部进行数据或信息交换的通道：数据总线地址总线：控制总线：q工业用PC机的总线母板是独立的无源四层板（走线面、元件面、电源层和地线层），它的可靠性高于两层板。其规格有6槽、8槽、12槽、14槽等。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午422.显示模块显示模块(显示卡显示卡)q显显示示卡卡的的主主要要作作用用：接收来自CPU的控制命令和显示用的数据
34、，经与CRT的扫描信号调制后，产生CRT显示器所需要的视频信号，在CRT上产生所需要的画面。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午43q在CNC装置中，CRT显示是一个非常重要的功能，它是人机交流的重要媒介它是人机交流的重要媒介，它给用户提供了一个直观的操作环境，可使用户能快速地熟悉适应其操作过程。q显示卡是一个通用性很强的模块。它不仅随时可以在市场上买到，而且它还有
35、非常丰富的支持软件，因此无需用户自己开发。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午44 3.输入输入/出模块出模块(多功能卡多功能卡)q它是CNC装置与外界进行数据和信息交换的接口板，即CNC装置通过该接口可以从输入设备获取数据，也可以将CNC装置中的数据送给输出设备。q该模块也是标准的PC机模块，一般不需要用户自己开发。如果计算机主板选用的是 ALL-IN-ALL-I
36、N-ONE ONE 主板，则此板可省略。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午45 以上三部分，再配上键盘、电源、机箱，实际上是一部通用的微型计算机系统，它是CNC装置的核心，从某种意义上讲，CNC装置的档次和性能是由它决定的。因此，CNC装置中计算机系统的合理选用是至关重要的。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章
37、章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午46 4.电子盘电子盘(存储模块存储模块)q电子盘是CNC装置特有的存储模块。在CNC装置中它用来存放下列数据和参数：系统软件、系统固有数据；系统的配置参数(系统所能控制的进给轴数，轴的定义，系统增益等)；用户的零件加工程序。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C
38、)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午47q计算机领域所用存储器件有三类：磁存储器件，如：软/硬磁盘（读/写）。光存储器件，如：光盘（只读）。电子（半导体）存储器件，如 RAM、ROM、FLASH等。前两类一般用作外存储器，其特点是容量大，价格低。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午48q电子存储器件一般用作内存储器，其价格高于前两
39、类。若按其读写性能来看，它又可分为三类只读存储元件（ROM、PROM、EPROM）易失性随机读写存储元件（RAM）。非易失性读写存储元件。这类器件有：E2PROM；FLASH；FERAM；带后备电池的RAM。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午49q在CNC装置中，常采用电子存储器件作为外存储器，主要是考虑到CNC装置的工作环境有可能受到电磁干扰，磁性器件的可靠性低
40、，而电子存储器件的抗电磁干扰能力相对来讲要强一些。q因电子器件组成的存储单元是按磁盘的管理方式进行的，故称其为电子盘电子盘:DOC(Disk on chip),DOM(Disk on Module-DOC(Disk on chip),DOM(Disk on Module-IDE),CF(Compact Flash),USBIDE),CF(Compact Flash),USB盘盘 等等q电子盘的规格有：8MB、16MB、32MB、64MB,128MB等。q微型硬盘1英寸，容量2.4G,4.8G第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计
41、算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午50 5.PMC(Programmable Machine Controller)模块模块qPLCPLC模模块块：CNC装置实现（开关量I/O)顺序控制的模块。qPLCPLC模模块块的的作作用用：接收来自操作面板、机床上的各行程开关、传感器、按钮、强电柜里的继电器以及主轴控制、刀库控制的有关信号，经处理后输出去控制相应器件的运行。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计
42、算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午51qCNC装置与被控设备交换的信息有三类：开关信号；模拟信号；脉冲信号。上述信号一般不能直接与CNC装置相联，需要一个接口对这些信号进行变换处理。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午52 PMCPMC模
43、块变换处理其目的模块变换处理其目的：q满足CNC系统的输入输出要求。信号转换主要包括以下几个方面：电平转换；A/D、D/A转换；数字量与脉冲量相互转换；功率匹配；q阻断外部的干扰信号进入计算机，在电气上将CNC装置与外部信号进行隔离，以提高CNC装置运行的可靠性。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午53qPMC模块实现方式有以下几种：简单I/O接口板：系 统 总 线
44、数 字 接 口光电隔离器件A/DD/A转换调理电路功率放大传 感 元 件功 率 放 大光电隔离器件计 数 器计数脉冲滤波、倍频整形 PMC模块硬件逻辑框图开关量转换脉冲量转换模拟量转换第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午54qPLC（Programmable Logic Controller）控制：它是目前CNC系统用得最广泛的方式。电 源 模 块通信功能人 机 接
45、 口编程调试和试验功能至传感器和执行器的接口功能应用程序的执行操作系统功能应用程序存储数 据 存 储信号处理功能操作者应用程序设计人员机器/过程 PLC系统的基本结构外部供电外部设备第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午55 CNC机床用的PLC一般分为两类：q内装型内装型（Built-in Type）PLC（或称集成式、内含式）。q独立型独立型（Stand-alon
46、e Type）PLC，或称为“通用型”PLCq软件化PLC IEC61131-3 Isagraph第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午566.位置控制模块位置控制模块q位置控制模块是进给伺服系统的重要组成部分，是实现轨迹控制时，CNC装置与伺服驱动系统连接的接口模块。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计
47、计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午57q 常用的位置控制模块有：常用的位置控制模块有：开环位置控制模块：CNC装置与步进电机驱动电源的接口；闭环（含半闭环）位置控制模块：CNC装置与直流、交流伺服驱动装置的接口。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制
48、1:38 下午587.功能接口模块功能接口模块q 实现用户特定功能要求的接口板，q 实例：仿形控制器接口；激光加工焦点自动跟踪器接口；刀具监控系统中的信号采集器接口板。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午59 三三.华中华中型数控系统型数控系统(硬件硬件)简介简介 华中型数控系统是我国为数不多具有自主版权的高性能数控系统之一。它以通用的工业PC机（IPC）和DOS操
49、作系统为基础，采用开放式的体系结构，从而使华中型数控系统的可靠性和质量得到了保证。它适合多坐标(2-5)数控镗铣床和加工中心，在增加相应的软件模块后，也可适应于其它类型的数控机床(数控磨床、车床、齿轮加工机床等)以及特种加工机床（激光加工机、线切割机等）。第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及及及控控控控制制制制1:38 下午60ALL-IN-ONE CPU卡显 示 卡位置控制板n位置控制板1电 子
50、盘速度控制单元1速度控制单元n无 源 母 板（系 统 总 线 BUS)标准PC计算机CNC装置光隔I/O板机床开关量I/O按钮站、状态灯NC键盘CNC系统多功能板主轴控制模板主轴编码器手摇脉冲发生器定制功能接口网络卡COM2串口图7 华中型数控系统硬件结构图 采采采采用用用用模模模模拟拟拟拟式式式式交交交交流流流流/直直直直流流流流伺伺伺伺服服服服单单单单元元元元第二节第二节 CNCCNC装置的硬件体系结构装置的硬件体系结构第第第第十十十十一一一一章章章章 计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控装装装装置置置置(C C C CN N N NC C C C)现现现现代代代代装装装装备备备备及及