数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 二、讲稿 第二节计算机数控系统 第三节计算机数控系统的硬件结构 一、概述 作为现代数控系统核心的CNC装置实际是一台专门用于数控加工的计算机系统。 数控系统的主要功能和主要性能指标都取决于C、C装置的硬件结构和软件系统。其硬 件结构从 CNC 系统的总体安装结构看， 有整体式结构和分体式结构两种。所谓整体式 结构是把CT和MDI面板、操作面板以及功能模块板组成的电路板等安装在同一机箱 内。这种方式的优点是结构紧凑，便于安装。分体式结构通常把CRT和MDI面板、操 作面板等做成一个部件，而把功能模块组成的电路板安装在一个机箱内，两者之间用导 线或光纤连接。许多CNC机床把操作面板也单独作为一个部件，这是由于所控制机床 的要求不同，操作面板相应地要改变，做成分体式有利于更换和安装。按CC装置中CPU 的个数可分为单处理器结构和多 处理器结构。 (一)从系统电路板结构分析分为大板式结构和模块化结构。 1.大板式结构 这种结构的特点是一个系统一般都有一块大板（称为主板），主板上装有主CPU和 各轴的位置控制电路等，其他相关的子板（完成一定功能的电路板），如ROM板、零件 程序存储器板和PLC板都直接插在主板上面 组成 系统的核心部分 大板式结构紧凑，体积小，可靠性高，价格低，有很高的性能/价格比，也便于机床的 体化设计，大板结构虽有上述优点，但它的硬件功能不易变动，不利于组织生产。 2.总线模块化的开放系统结构 这种结构的特点是将CPU、存储器、输入输出控制分别做成插件板（称为硬件模块）， 甚至将CPU、存储器、输入输出控制组成独立微型计算机级的硬件模块，相应的软件也 是模块结构，固化在硬件模块中。硬、软件模块形成一个特定的功能单元，称为功能楼 块。功能模块间有明确定义的接口，接口是固定的，成为工厂标准或工业标准，彼此可 以进行信息交换。这种积木式组成CNC系统，使设计简单、柔性比较高、有良好的适 应性和扩展性、试制周期短、调整维护方便、效率高。 (一)从系统使用CpLI分折分为单CpII和多CpII结构 初期的 CN 的 型CNC 系统 般采用单CPU结构，而多CPU 结构可以满足数控机床高进给速度、高加工精度和许多复杂功能的要求，适应于并入 FMS和CIMS运行的需要，从而得到了迅速的发展，也反映了当今数控系统的新水平。 1.单CPU数控的系统结构（如图2-34所示） 兰州交通大学机电工程学院数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 2 二、讲稿 第二节计算机数控系统 第三节 计算机数控系统的硬件结构 一、概述 作为现代数控系统核心的 CNC 装置实际是一台专门用于数控加工的计算机系统。 数控系统的主要功能和主要性能指标都取决于 CNC 装置的硬件结构和软件系统。其硬 件结构从 CNC 系统的总体安装结构看，有整体式结构和分体式结构两种。所谓整体式 结构是把 CRT 和 MDI 面板、操作面板以及功能模块板组成的电路板等安装在同一机箱 内。这种方式的优点是结构紧凑，便于安装。分体式结构通常把 CRT 和 MDI 面板、操 作面板等做成一个部件，而把功能模块组成的电路板安装在一个机箱内，两者之间用导 线或光纤连接。许多 CNC 机床把操作面板也单独作为一个部件，这是由于所控制机床 的要求不同, 操作面板相应地要改变，做成分体式有利于更换和安装。按 CNC 装置中 CPU 的个数可分为单处理器结构和多处理器结构。 （一）从系统电路板结构分析分为大板式结构和模块化结构。 1．大板式结构 这种结构的特点是一个系统一般都有一块大板（称为主板），主板上装有主 CPU 和 各轴的位置控制电路等，其他相关的子板（完成一定功能的电路板），如 ROM 板、零件 程序存储器板和 PLC 板都直接插在主板上面，组成 CNC 系统的核心部分。由此可见， 大板式结构紧凑，体积小，可靠性高，价格低，有很高的性能／价格比，也便于机床的 一体化设计，大板结构虽有上述优点，但它的硬件功能不易变动，不利于组织生产。 2．总线模块化的开放系统结构 这种结构的特点是将 CPU、存储器、输入输出控制分别做成插件板（称为硬件模块）， 甚至将 CPU、存储器、输入输出控制组成独立微型计算机级的硬件模块，相应的软件也 是模块结构，固化在硬件模块中。硬、软件模块形成一个特定的功能单元，称为功能模 块。功能模块间有明确定义的接口，接口是固定的，成为工厂标准或工业标准，彼此可 以进行信息交换。这种积木式组成 CNC 系统，使设计简单、柔性比较高、有良好的适 应性和扩展性、试制周期短、调整维护方便、效率高。 （二）从系统使用 CPU 分析分为单 CPU 和多 CPU 结构。 初期的 CNC 系统和现在的一些经济型 CNC 系统一般采用单 CPU 结构，而多 CPU 结构可以满足数控机床高进给速度、高加工精度和许多复杂功能的要求，适应于并入 FMS 和 CIMS 运行的需要，从而得到了迅速的发展，也反映了当今数控系统的新水平。 1．单 CPU 数控的系统结构（如图 2-34 所示）