第3章计算机数控装置 3.1概述 3.2CNC装置的硬件结构 3.3CNC装置的软件结构 3.4典型数控功能原理及实现 3.5国内外典型CNC系统简介
1 第3章 计算机数控装置 3.1 概述 3.2 CNC装置的硬件结构 3.3 CNC装置的软件结构 3.4 典型数控功能原理及实现 3.5 国内外典型CNC系统简介
3.2CNC装置的硬件结构 3.2.1单微处理机结构和多微处理机结构 1、单微处理机结构 o整个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。 o主从结构，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发出请求信息以获得所需的数据。即它是处于 从属地位的，故称之为主从结构。 2
2 3.2.1 单微处理机结构和多微处理机结构 1、单微处理机结构 o 整个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。 o 主从结构，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发出请求信息以获得所需的数据。即它是处于 从属地位的，故称之为主从结构。 4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构
3.2CNC装置的硬件结构 2、多微处理机结构 (1)在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理机， CPU之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过 总线仲裁器（由硬件和软件组成）来解决总线争用问 题，通过公共存储器来进行信息交换。 (2)特点 能实现真正意义上的并行处理，处理速度快， 可以实现较复杂的系统功能。 容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统 重组仍可继续工作 (3)结构形式：共享总线结构型、共享存储器结构型。 3
3 2、多微处理机结构 ⑴在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理机， CPU之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过 总线仲裁器(由硬件和软件组成)来解决总线争用问 题，通过公共存储器来进行信息交换。 ⑵特点 能实现真正意义上的并行处理，处理速度快， 可以实现较复杂的系统功能。 容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统 重组仍可继续工作 ⑶结构形式：共享总线结构型、共享存储器结构型。 4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构
3.2CNC装置的硬件结构 共享存储器结构 RAM/EPROM EPROM RAM 512 512 RAM EPROM 键盘 显示CPU 中央CPU 插补CPU 串口和收发器 字符 发生器 CTRC 并行接口 反馈脉冲处理 CRT 运动量输出 机床接口 反馈信号收发器 1.T↑↑↑ XYZCW 4
4 共享存储器结构 键盘 显示CPU 中央CPU 插补CPU 串口和收发器 CTRC 并 行 接 口 反馈脉冲处理 EPROM EPROM RAM/EPROM RAM 512 512 RAM 字符 发生器 CRT 运动量输出 机床接口 反馈信号收发器 . . X Y Z C W 4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构
3.2CNC装置的硬件结构 结构特征： 0面向公共存储器来设计的，即采用多端口来实 现各主模块之间的互连和通讯， 0 采用多端口控制逻辑来解决多个模块同时访问 多端口存储器冲突的矛盾。 由于多端口存储器设计较复杂，而且对两个 以上的主模块，会因争用存储器可能造成存储器 传输信息的阻塞，所以这种结构一般采用双端口 存储器（双端口RAM)
5 结构特征： o 面向公共存储器来设计的，即采用多端口来实 现各主模块之间的互连和通讯， o 采用多端口控制逻辑来解决多个模块同时访问 多端口存储器冲突的矛盾。 由于多端口存储器设计较复杂，而且对两个 以上的主模块，会因争用存储器可能造成存储器 传输信息的阻塞，所以这种结构一般采用双端口 存储器（双端口RAM）。 4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构
3.2CNC装置的硬件结构 共享总线结构 CRT/MDI 操作面板 主存储 图形显示 通讯模块 自动编程模块 模块(CPU (CPU) (CPU) 器模块 FANUC BUS ① 0 插补模块 PLC模块 位置控制模块 主轴控 (CPU) (CPU) (CPU) 制模块 ①正 I/0单元 伺服驱动单元 主轴单元 FANUC数控系统硬件结构 6
6 FANUC BUS 操作面板 图形显示 模块(CPU) 通讯模块 (CPU) 自动编程模块 (CPU) 主存储 器模块 插补模块 (CPU) PLC模块 (CPU) 位置控制模块 (CPU) 主轴控 制模块 CRT/MDI I/O单元 伺服驱动单元 主轴单元 FANUC数控系统硬件结构 4.2 CNC系统的硬件结构 共享总线结构 3.2 CNC装置的硬件结构
3.2CNC装置的硬件结构 结构特征： 0 功能模块分为带有CPU或DMA的主模块和 从模块RAM/ROM,I/O模块)， 0 以系统总线为中心，所有的主、从模块都 插在严格定义的标准系统总线上， 0 采用总线仲裁机构（电路）来裁定多个模块同 时请求使用系统总线的竞争问题
7 结构特征： o 功能模块分为带有CPU或DMA的主模块和 从模块(RAM/ROM，I/O模块)， o 以系统总线为中心，所有的主、从模块都 插在严格定义的标准系统总线上， o 采用总线仲裁机构(电路)来裁定多个模块同 时请求使用系统总线的竞争问题。 4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构
3.2CNC装置的硬件结构 3.2.2大板式结构与功能模块式结构 1、大板式结构 CNC装置由主电路板、图形控制板、PLC板、位置控制 板、电源单元组成。其它功能板为插在主电路大印刷 板插槽内。 主印制电路板(MASTER PCB) 5 第7、8轴控制板(AXA) 第5、6轴控制板(AXS) 子 CPU板 存储器板 NC 电源 SUB) MEM) 输入输出接口板 基本轴控制板 PEC控制板 图形显示板
8 3.2.2 大板式结构与功能模块式结构 1、大板式结构 CNC装置由主电路板、图形控制板、PLC板、位置控制 板、电源单元组成。其它功能板为插在主电路大印刷 板插槽内。 4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构
3.2CNC装置的硬件结构 2、功能模块式结构 将CPU、存储器、输入输出控制、位置检测、显示 部件等分别做成插件板（硬件模块），相应的软件 也是模块结构，固化在硬件模块中，软硬件模块形 成一个功能模块。将各功能模块插入控制单元母板 构成CNC装置。 9
9 2、功能模块式结构 将CPU、存储器、输入输出控制、位置检测、显示 部件等分别做成插件板（硬件模块），相应的软件 也是模块结构，固化在硬件模块中，软硬件模块形 成一个功能模块。将各功能模块插入控制单元母板 构成CNC装置。 4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构
3.2CNC装置的硬件结构 C666@ cCoccCC CPU主控制板
10 CPU主控制板 3.2 CNC装置的硬件结构