第5章计算机数控装置 5.1CNC系统的组成与特点 数控装置是数控系统的核心，其主要功能是正确识别 和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和 逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。其形式可以 是由数字逻辑电路构成的专用硬件数控装置或计算机数 控装置。 数控装置将数控加工程序信息按两类控制量分别输出 口连续控制量，送往驱动控制装置； 口离散的开关量，送往机床电器逻辑控制装置，控制机 床各组成部分实现各种数控功能
第5章 计算机数控装置 5.1 CNC系统的组成与特点 数控装置是数控系统的核心，其主要功能是正确识别 和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和 逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。其形式可以 是由数字逻辑电路构成的专用硬件数控装置或计算机数 控装置。 数控装置将数控加工程序信息按两类控制量分别输出 连续控制量，送往驱动控制装置； 离散的开关量，送往机床电器逻辑控制装置，控制机 床各组成部分实现各种数控功能
CNC系统的组成 数控程序等信息的输入以及输入内容和系统工作状态的显示输出 识别和解释数控程序，完成 数据计算和逻辑判断处理 主轴和进给轴驱动控制 驱动控制 输入/ 数控 装置 输出 装置 装置 机床电器逻 机床本 辑控制装置 接受数控装置的开关命令，完成主轴选速、起停和方向控制 功能，换刀功能，冷却、液压、气动、润滑系统控制功能以 及其他机床辅助功能
CNC系统的组成 输入/ 输出 装置 数控 装置 驱动控制 装置 机床电器逻 辑控制装置 机 床 本 体 数控程序等信息的输入以及输入内容和系统工作状态的显示输出 识别和解释数控程序，完成 数据计算和逻辑判断处理 主轴和进给轴驱动控制 接受数控装置的开关命令，完成主轴选速、起停和方向控制 功能，换刀功能，冷却、液压、气动、润滑系统控制功能以 及其他机床辅助功能
地 数据 址 CPU 存储器 储存控制软件) 手动数据输入， 显示单元接口 ■■■ 纸带输入接口 o1o 纸带穿孔接口 穿孔机 数据输入接口 机床强电柜 数据输出接口 冒 旋变式感 应同步器 存储器 存储零件程序) 放大器 位置控制单元 D/A转换 速度控制 单元 测速 发电机 模拟主轴输出 D/A转换 直流电机 主轴 CRT接口 CRT显示 盒式磁带机接口
CNC-Computerized Numerical Control 定义：借助计算机通过执行其存储器内的程序来完成数控要 求的部分或者全部功能，并配有接口电路、同服驱动装置的 种专用计算机系统。 也可解释为：一种控制系统，它能自动完成信息的输入、译 码、运算，从而控制机床的运动和加工过程。 主要任务：存储程序、完成插补、将计算结果输出伺服系统， 控制电机驱动机床执行机构。 指令 计算机 硬件电路 伺服 数控 输入 (软件功能)》 (硬件功能) 系统 机床
CNC — Computerized Numerical Control 定义：借助计算机通过执行其存储器内的程序来完成数控要 求的部分或者全部功能，并配有接口电路、伺服驱动装置的 一种专用计算机系统。 也可解释为：一种控制系统，它能自动完成信息的输入、译 码、运算，从而控制机床的运动和加工过程。 主要任务：存储程序、完成插补、将计算结果输出伺服系统， 控制电机驱动机床执行机构
数控系统的主要工作过程 内部：程序编辑器 数据 输入外部： 磁盘， 穿孔纸带， 程序举例： 计算机通信 N0010G92X0Y0Z1.0 数控加工程序 N0020G00X10Y10F200 数控加工程序译 开关命令 可编程控制器 PLC(刀具交换、 码（或解释） (M,T) 切削液开/关等) 几何数据，工艺数据 进给脉冲或插补数据序列 插补 机床 反馈信息
内部：程序编辑器 数据 输入 外部：磁盘，穿孔纸带， 计算机通信 数控加工程序 数控加工程序译 码（或解释） 开关命令 （M,T） 几何数据，工艺数据 插补 可编程控制器 PLC（刀具交换、 切削液开/关等） 机床 反馈信息 进给脉冲或插补数据序列 数控系统的主要工作过程 程序举例： N0010 G92 X0 Y0 Z1.0 N0020 G00 X10 Y10 F200
CNC系统的特点 灵活性大：可改变和扩展其功能。 通用性强：硬件采用模块化设计，易于扩展，改变软件可 适应不同需求。 可靠性高：采用大规模和超大规模集成电路；程序被检查 后才被调用，保证加工过程中的故障停机。 功能强大：多功能、可以完成复杂零件的一次成形。 使用维修方便：内置自诊断程序，软件检查程序
CNC系统的特点 灵活性大：可改变和扩展其功能。 通用性强：硬件采用模块化设计，易于扩展，改变软件可 适应不同需求。 可靠性高：采用大规模和超大规模集成电路；程序被检查 后才被调用，保证加工过程中的故障停机。 功能强大：多功能、可以完成复杂零件的一次成形。 使用维修方便：内置自诊断程序，软件检查程序
5.2CNC系统的硬件结构 数控系统的硬件由数控装置、输入/输出装置、驱动 装置和机床电器逻辑控制装置等组成，这四部分之间通过 I/0接口互连。 口数控装置：数控系统的核心，其软件和硬件控制各种数 控功能的实现。 口输入输出装置：用于控制数据的输入输出，监控数控系 统的运行，进行机床操作面板及机床机电控制/监测机构 的逻辑处理和监控，并为数控装置提供机床状态和有关应 答信号。 口机床电器逻辑控制装置：接受数控装置发出的数控辅助 功能控制命令，实现数控机床的顺序控制。目前大多采用 PLC控制。 口驱动装置：以轴为单位的独立体，用以控制各轴的运动
5.2 CNC系统的硬件结构 数控系统的硬件由数控装置、输入／输出装置、驱动 装置和机床电器逻辑控制装置等组成，这四部分之间通过 I／()接口互连。 数控装置：数控系统的核心,其软件和硬件控制各种数 控功能的实现。 输入输出装置：用于控制数据的输入输出，监控数控系 统的运行，进行机床操作面板及机床机电控制/监测机构 的逻辑处理和监控，并为数控装置提供机床状态和有关应 答信号。 机床电器逻辑控制装置：接受数控装置发出的数控辅助 功能控制命令，实现数控机床的顺序控制。目前大多采用 PLC控制。 驱动装置：以轴为单位的独立体，用以控制各轴的运动
5.2.1常规CNC的硬件结构 主要有3种形式： 口总线式模块化结构的CNC。采用32位RISC(精简指 令集)芯片、数学协处理器及闪烁存储器等。多用于 多轴控制的高挡数控机床。 口以单板或专用芯片及模板组成结构紧凑的CNC。多用 于中档数控机床。 口基于通用计算机(PC或PC)基础上开发的CNC。可 充分利用通用计算机丰富的软件资源，可随计算机硬 件进行升级。 前两种CNC系统硬件需专门设计，通用性较差， 第三种硬件无需专门设计，改变软件即可构成不同 CNC系统，通用性好
5.2.1 常规CNC的硬件结构 主要有3种形式： 总线式模块化结构的CNC。采用32位RISC（精简指 令集）芯片、数学协处理器及闪烁存储器等。多用于 多轴控制的高挡数控机床。 以单板或专用芯片及模板组成结构紧凑的CNC。多用 于中档数控机床。 基于通用计算机（PC或IPC）基础上开发的CNC。可 充分利用通用计算机丰富的软件资源，可随计算机硬 件进行升级。 前两种CNC系统硬件需专门设计，通用性较差， 第三种硬件无需专门设计，改变软件即可构成不同 CNC系统，通用性好
22单微处理器结构和多微处理器结构 1.单微处理器结构 CPU 只有一个微处理器，集中控制 EPROM 分时处理数控装置的各个任务 CMOSRAM 其他功能部件.如存储器、各 或 种接口、位置控制器等都需要 磁泡存储器 通过总线与微处理器相连。 读带机 读带机 接口 纸带 或两个以上处理器，但同时只 穿孔机和电 穿孔机 能有一个控制总线，形成主从 传机接口 电传机 结构。 I/O接口 机床 MDI/CRT 数控面板 一个微处理器完成所有的功能 接口 CRT 进给电动机 采用总线结构 位置控制 速度控 ☑ 结构简单，易于实现 制单元 >功能受限制 PC接口
5.2.2 单微处理器结构和多微处理器结构 只有一个微处理器，集中控制、 分时处理数控装置的各个任务。 其他功能部件．如存储器、各 种接口、位置控制器等都需要 通过总线与微处理器相连。 或两个以上处理器，但同时只 能有一个控制总线，形成主从 结构。 1. 单微处理器结构 ➢一个微处理器完成所有的功能 ➢采用总线结构 ➢结构简单，易于实现 ➢功能受限制
2.2单微处理器结构和多微处理器结构 2. 多微处理器结构 多微处理器结构是指在系统中有两个或两个以上的微 处理器能控制系统总线、或主存储器进行工作的系统结构。 目前大多数CNC系统均采用多微处理器结构。 多微处理器结构一般采用模块化设计，可扩展性好，性价 比高，更适合多轴控制，高速、高精度、高效率要求 紧耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的处理部件之间采用 紧耦合（相关性强），有集中的操作系统，共享资源。 4松耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的功能模块之间采用 松耦合（具有相对独立性或相关性弱），有多重操作系统有效地实现 并行处理
5.2.2 单微处理器结构和多微处理器结构 2. 多微处理器结构 多微处理器结构是指在系统中有两个或两个以上的微 处理器能控制系统总线、或主存储器进行工作的系统结构。 目前大多数CNC系统均采用多微处理器结构。 多微处理器结构一般采用模块化设计，可扩展性好，性价 比高，更适合多轴控制，高速、高精度、高效率要求 紧耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的处理部件之间采用 紧耦合（相关性强），有集中的操作系统，共享资源。 松耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的功能模块之间采用 松耦合（具有相对独立性或相关性弱），有多重操作系统有效地实现 并行处理