数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 准化和成本的不断降低，这种开放式数控系统结构很可能只是一个过渡。采用这种开放 式结构的数控系统的代表产品有FANUC18i、FANUC16i系统、Siemensa84OD系统、 NIIM1060系统及ABg/260系统 2 NC嵌入PC型结构 (基于运动控制器的开放式数控系统 这种结构的数控系统是在通用PC扩展槽中插入运动控制板或整个CNC单元（包括 嵌入式PLC)。PC将实现用户接口、文件管理以及通信等非实时部分的功能，实时控 制（机床的运动控制和开关量控制等）由插入PC扩展槽中的CNC单元或运动控制板来 承担。这种开放式数控系统是目前是较为先进的。但是该系统的CNC核心部分 一坛动 控制和伺服控制仍是依赖于专用运动控制卡， 还未达到整个产品的硬件通用化 y 控制卡通常选用高速DSP作为CPU,具有很强的运动控制和PLC控制功能 它本身就是 个数控系统，可以单独使用，它的开放的函数库供用户在Windows平台下 自行开发构造所需的数控系统。目前这种控制卡被广泛地应用于构造开放式数控系统。 如美国Data Tau公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC一NC数控系统，日本 MAZAK公司用三菱电机的MELDASMAGIC64构造的MAZATROL640数控系统等。 件型结构 全软件型结构CNC又称为纯PC型开放式数控系统。这种结构的开放式数控系统的特 点是CNC系统的全部或大部分功能均由PC承担，并通过装在PC扩展槽中的驱动接口 卡对伺服驱动进行控制。在PC中采用实时的操作系统或对操作系统进行实时功能扩展， 由PC完成数控系统中所有的实时任务和非实时任务，如编译、插补和PLC等。这是 种理想的开放式数控系统， CNC软件全部装在计算机中， 而硬件部分仅是计算机与伺 服驱动和外部IO之间的标准化通用接口，能提供给用户最大的选择性和灵活性。 (二)NC嵌入PC结构的开放式数控系统 “NC嵌入PC结构”的开放式数控系统也可称为“基于运动控制器”的开放式数控 系统。目前运动控制器种类很多，但应用最广的运动控制器当属PMAC运动控制卡。 下面将以PMAC运动控制器为代表，阐述“NC嵌入PC结构”的开放式数控系统的硬 件和软件体系结构 1.PMAC多轴运动控制器 可编程序多轴控制器(Programmable Multi--Axis controller,PMAC)是美国Delta Tau 公司1990年推出的基于工业PC和Windows操作系统的多轴、多通道开放式运动控制 器，也是目前世界上功能最强的运动控制器之 。DMAC采用井的运动控制技术面 Wind 满足用户在运动控制各个领域中的应用需求。己在机器人 一医丁男径刺一串唯毒裤可的`辫峰工智号`型裤特号翼峰工件半 广泛应用 PMAC实际上是一台完整的计算机系统，而且是一台实时多任务计算机系统，它 可以自动进行任务优先级判别，并按优先级别高低调度并执行任务，从而大大减轻了主 机任务切换和执行实时控制任务两方面的负担，提高了整个控制系统的运行速度和控制 精度 PMAC的硬件以Motorola56001(20/30MHz)24bit定点数字信号处理器(Digital Signal Porcessor,DPS)为核心，并全面拓展了DPS的强大功能。PMAC运动控制器作 为嵌入在数控系统中的一个高性能伺服运动控制器，可通过灵活的高级语言，实现对1~8 个轴的实时伺服控制。通过多卡连接方式还可控制多大128个轴的运动。 也可按主机的命令工作，主机传送给它的命令为字符串形式， 通信既可通过串行口 也可通过总线方式进行，通过总线方式通信时，可 将中断引入主机，便于数控系统主机实施灵活有效的实时多任务调度管理。 2.基于运动控制器的开放式数控系统硬件结构及工作原理 数控系统采用“NC嵌入C”结构的开放式结构，在工业控制机(IPC)平台基础 兰州交通大学机电工程学院 13 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 13 准化和成本的不断降低，这种开放式数控系统结构很可能只是一个过渡。采用这种开放 式结构的数控系统的代表产品有 FANUC18i、FANUC16i 系统、Siemens840D 系统、 NUM1060 系统及 AB9/360 系统。 2、NC 嵌入 PC 型结构（基于运动控制器的开放式数控系统） 这种结构的数控系统是在通用 PC 扩展槽中插入运动控制板或整个 CNC 单元（包括 嵌入式 PLC）。PC 将实现用户接口、文件管理以及通信等非实时部分的功能，实时控 制（机床的运动控制和开关量控制等）由插入 PC 扩展槽中的 CNC 单元或运动控制板来 承担。这种开放式数控系统是目前是较为先进的。但是该系统的 CNC 核心部分—运动 控制和伺服控制仍是依赖于专用运动控制卡，还未达到整个产品的硬件通用化。 运动控制卡通常选用高速 DSP 作为 CPU，具有很强的运动控制和 PLC 控制功能， 它本身就是一个数控系统，可以单独使用，它的开放的函数库供用户在 Windows 平台下 自行开发构造所需的数控系统。目前这种控制卡被广泛地应用于构造开放式数控系统。 如美国 Data Tau 公司用 PMAC 多轴运动控制卡构造的 PMAC—NC 数控系统，日本 MAZAK 公司用三菱电机的 MELDASMAGIC64 构造的 MAZATROL 640 数控系统等。 3、全软件型结构 全软件型结构 CNC 又称为纯 PC 型开放式数控系统。这种结构的开放式数控系统的特 点是 CNC 系统的全部或大部分功能均由 PC 承担，并通过装在 PC 扩展槽中的驱动接口 卡对伺服驱动进行控制。在 PC 中采用实时的操作系统或对操作系统进行实时功能扩展， 由 PC 完成数控系统中所有的实时任务和非实时任务，如编译、插补和 PLC 等。这是一 种理想的开放式数控系统，CNC 软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺 服驱动和外部 I/O 之间的标准化通用接口，能提供给用户最大的选择性和灵活性。 （二） NC 嵌入 PC 结构的开放式数控系统 “NC 嵌入 PC 结构”的开放式数控系统也可称为“基于运动控制器”的开放式数控 系统。目前运动控制器种类很多，但应用最广的运动控制器当属 PMAC 运动控制卡。 下面将以 PMAC 运动控制器为代表，阐述“NC 嵌入 PC 结构”的开放式数控系统的硬 件和软件体系结构。 1．PMAC 多轴运动控制器 可编程序多轴控制器（Programmable Multi-Axis controller, PMAC）是美国 Delta Tau 公司 1990 年推出的基于工业 PC 和 Windows 操作系统的多轴、多通道开放式运动控制 器，也是目前世界上功能最强的运动控制器之一。PMAC 采用先进的运动控制技术和 Windows 平台，满足用户在运动控制各个领域中的应用需求。已在机器人、数控机床、 造纸和木材加工机械、各种装配线、食品加工机械、印刷包装等机电一体化设备上得到 广泛应用。 PMAC 实际上是一台完整的计算机系统，而且是一台实时多任务计算机系统，它 可以自动进行任务优先级判别，并按优先级别高低调度并执行任务，从而大大减轻了主 机任务切换和执行实时控制任务两方面的负担，提高了整个控制系统的运行速度和控制 精度。 PMAC 的硬件以 Motorola56001 (20/30MHz) 24bit 定点数字信号处理器（Digital Signal Porcessor, DPS）为核心，并全面拓展了 DPS 的强大功能。PMAC 运动控制器作 为嵌入在数控系统中的一个高性能伺服运动控制器，可通过灵活的高级语言，实现对 1~8 个轴的实时伺服控制。通过多卡连接方式还可控制多大 128 个轴的运动。 PMAC 既可独立工作，也可按主机的命令工作，主机传送给它的命令为字符串形式， PMAC 与主机通信既可通过串行口，也可通过总线方式进行，通过总线方式通信时，可 将中断引入主机，便于数控系统主机实施灵活有效的实时多任务调度管理。 2．基于运动控制器的开放式数控系统硬件结构及工作原理 数控系统采用“NC 嵌入 PC”结构的开放式结构，在工业控制机（IPC）平台基础