数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 二、微机基本系统 通常微机基本系统是由CPU、存储器(EPROM、RAM)、定时器、中断控制器 等几个主要部分组成 (1) CPU CPU是整个数控系统的核心 常见的中低档数控系统基本上采用8 位或16位CPU: 如8088/8086、8031等。随着CPU系统向高精度方向发展，要求 其最小设定单位越来越小，同时又要求CPU系统能满足大型机床的需要，当最小设定 单位是1μm时，16位二进制数所表示的最大坐标为-32.767~32.767mm,这显然是不 够的，而采用32位二进制数时，最大坐标范围约为-2000一2000m因此数控系统一般 采用24位二进制数 ,其坐标范围为-8388.607 0300EA7. 因此选用8位CPU就 需要三 个或四个字节运算，这就 重影响了运算速度，当最小设定单位为0.1μm时 这个问题将更加严重。因此现代数控系统大多采用16位或32位的CPU,以满足其 性能指标，如采用8位CPU,则为多CPU结构。例如FANUCI5、SIEMENS84O、 FAGOR8050等系统均为32位CPU,而FAGOR8025系统则采用8位多CPU结 构。 (2)EPROM EPROM用于固化系统控制软件 数控系统的所有功能都是固化 在EPROM中的程序的控制下完成的。在数控系统中，硬软件有密切的关系，由于软件 的执行速度较硬件慢，当CPU功能较弱时，则需要专用硬件解决问题或采用多CPU 结构。现代数控系统常采用标准化与通用化总线结构，因此不同的机床数控系统可以采 用基本相同的硬件结构 ，并且系统的改进与扩展十分方便。 在硬件相对不变 软件仍有相当大的灵活性。扩充软件就可以扩展CNG 的功能，而且软件的这种灵活性有时会对数控系统的功能产生极大的影响。在国外，软 件的成本甚至超过硬件。例如FANUC3T与3M的差别仅在EPROM中的软件， FANUC3M二轴半联动变为三轴联动也仅需要更换EPROM中的软件。 (3)RAMRAM中存放可能改写的信息，在图2-37中，除中断堆栈存放区和控 制软件数据暂存区外，均有后备电池掉电保护功能， 即当电源消失后，由电池来维持 RAM芯片电压 ,以保持其中信息，其原理示意如图2-38所示。 现 大量使用的CMOS 半导体RAM芯片如62648(8K),62256(32K),628128(128K),其维持功耗很低。如 日立HM628128芯片，其电源电压大于2V即可维持信息不丢失，并且维持电流小于 1uA左右，这就大大延长了电池的使用寿命 (4)定时器与中断控制器 定时器与中断控制器用于计算机系统的定时控制与多 级中断管理 CPL」中断向量存放风 系统控制敏件数据 存区 刀具参数表 4+5 G53G59参数表 丝打间橙值 RAM 系统梦数表 后备电 零件加工程序目录 364.5 零件加工程序存放区 图2-37数控系统RAM区分配示意图 图2-38RAM芯片掉电示意图 三、接口 1.人机界面接口 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 5 二、微机基本系统 通常微机基本系统是由 CPU 、存储器 (EPROM 、 RAM )、定时器、中断控制器 等几个主要部分组成 （1） CPU CPU 是整个数控系统的核心 , 常见的中低档数控系统基本上采用 8 位或 16 位 CPU， 如 8088/8086、8031 等。随着 CPU 系统向高精度方向发展 , 要求 其最小设定单位越来越小，同时又要求 CPU 系统能满足大型机床的需要，当最小设定 单位是 1μm 时，16 位二进制数所表示的最大坐标为-32.767～32.767mm, 这显然是不 够的，而采用 32 位二进制数时，最大坐标范围约为-2000～2000m, 因此数控系统一般 采用 24 位二进制数 , 其坐标范围为-8388.607～8388.607mm 。因此选用 8 位 CPU 就 需要三个或四个字节运算，这就严重影响了运算速度，当最小设定单位为 0.1μm 时 , 这个问题将更加严重。因此现代数控系统大多采用 16 位或 32 位的 CPU，以满足其 性能指标 , 如采用 8 位 CPU, 则为多 CPU 结构。例如 FANUC15、SIEMENS 840、 FAGOR8050 等系统均为 32 位 CPU, 而 FAGOR8025 系统则采用 8 位多 CPU 结 构。 （2）EPROM EPROM 用于固化系统控制软件，数控系统的所有功能都是固化 在 EPROM 中的程序的控制下完成的。在数控系统中，硬软件有密切的关系，由于软件 的执行速度较硬件慢，当 CPU 功能较弱时，则需要专用硬件解决问题或采用多 CPU 结构。现代数控系统常采用标准化与通用化总线结构，因此不同的机床数控系统可以采 用基本相同的硬件结构 , 并且系统的改进与扩展十分方便。 在硬件相对不变的情况下 , 软件仍有相当大的灵活性。扩充软件就可以扩展 CNC 的功能，而且软件的这种灵活性有时会对数控系统的功能产生极大的影响。在国外，软 件的成本甚至超过硬件。例如 FANUC3T 与 3M 的差别仅在 EPROM 中的软件 ， FANUC3M 二轴半联动变为三轴联动也仅需要更换 EPROM 中的软件。 (3) RAM RAM 中存放可能改写的信息，在图 2-37 中，除中断堆栈存放区和控 制软件数据暂存区外，均有后备电池掉电保护功能，即当电源消失后，由电池来维持 RAM 芯片电压，以保持其中信息，其原理示意如图 2-38 所示。现在大量使用的 CMOS 半导体 RAM 芯片如 62648(8K)，62256(32K) ，628128 (128K)，其维持功耗很低。如 日立 HM628128 芯片，其电源电压大于 2V 即可维持信息不丢失，并且维持电流小于 1μA 左右，这就大大延长了电池的使用寿命。 （4）定时器与中断控制器 定时器与中断控制器用于计算机系统的定时控制与多 级中断管理。 图 2-37 数控系统 RAM 区分配示意图 图 2-38 RAM 芯片掉电示意图 三、接口 1．人机界面接口 CPU 中断向量存放区 系统控制软件数据暂 存区 刀具参数表 G53~G59 参数表 丝杠间隙值 螺距误差表 系统参数表 零件加工程序目录 零件加工程序存放区