数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 外)。数控系统所要执行的MST功能，通过开关量输出接口送至强电箱，而机床与 强电箱的信号则通过开关量输入接口送至数控系统。MST功能的开关量控制逻辑关系 复杂，在数控机床中一般采用可编程控制器PLC)来实现MST功能。 第四节计算机数控系统的软件结构 、CNC数控软件的特点 CNC装置是一个机床计算机控制系统，其数控系统软件必须完成管理和控制两种 不同性质的任务。数控系统的基本任务是进行机床的自动加工控制，其核心控制模块是 预处理模块、插补模块、位置控制模块和PLC控制模块等。数控系统的系统是实现CNC 系统协调工作的主体，它管理着数控加工程序从输入、预处理、到插补计算、位置控制 和输入喻出 的全 过程，并管 统参数的设置 刀具参数的设置 程序 的缘辑，数据的输入输出，以及故诊斯、通等助能的管理。CNC装蟹的系统软 具有多任务性和实时性两大特点。CNC装置是典型的实时控制系统。CNC装置的系统 软件可以看成是一个专用的实时操作系统。 :、名任条性与并行外理技术 (一)CNC装置的多任务性 CNC中的任务就是可并行执行的程序在 一个数据集合上运行的过程。CNC的任乡 通常可以分为两类：管理任务和控制任务。管理任务主要承担系统资源的合理安排和系 统各个子任务间的调度，负责系统的管理、显示、诊断。而控制任务完成的CNC的基 本功能译码、刀具补偿、速度预处理、插补运算、位置控制等任务。CNC装置在工作 中，这些任务不是顺序执行的，而往往需要多任务并行处理。如：当机床正在执行加 任务时（执行控制任务），CRT要实时显 示加工状态（管理任务），这是控制任务与管理 任务的并行：在管理任务中也是如此，当用户将程序输入系统时，CT使实时显示输入 的内容：在控制任务中更是如此，为了保证加工的连续性，刀具补偿、速度处理、插补 运算以及位置控制必须不间断的执行。 (一)基干并行处理的多在客调度技术 并行处理是指软件系统在同一时刻或同一个时间间隔内完成两个或多个任务的处 理方法。采用并行处理 技术的目的就是为了 提高CN 装置资 的利用 系 的处理 速度。并行处理的实现方式与CNC系统的硬件结构密切相关（当然随着全软件型的开 放式数控系统出现，CNC装置对硬件系统的依赖性正在逐渐降低)。在CNC系统中常 采用以下方法： 对于单CNC装置 采用“分时”来实现多任务的并行处理。在一定的时间间隔（通 常称为时间片)根据系统中各任务实时性要求程度，规定他们占用CPU的时间，使它 们按照规定的顺序和规则来分时共享系统的资源。因此在采用“资源分时共享”并行处 理技术CNC装置中。需要解决两个问题：一是各任务何时占用CPU,也就是各个任务 优先级的分配问题：二是各个任务占用CPU时间的长度，也就是时间片的分配问题。 般来说，在单CPU的CNC装置中， 法来解决以上问题。图239、图240是 个典型CNC装置多任务分时共享CPU的时 间分配图。 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 7 外 )。数控系统所要执行的 MST 功能 , 通过开关量输出接口送至强电箱 , 而机床与 强电箱的信号则通过开关量输入接口送至数控系统。MST 功能的开关量控制逻辑关系 复杂 , 在数控机床中一般采用可编程控制器 (PLC )来实现 MST 功能。 第四节 计算机数控系统的软件结构 一、CNC 数控软件的特点 CNC 装置是一个机床计算机控制系统，其数控系统软件必须完成管理和控制两种 不同性质的任务。数控系统的基本任务是进行机床的自动加工控制，其核心控制模块是 预处理模块、插补模块、位置控制模块和 PLC 控制模块等。数控系统的系统是实现 CNC 系统协调工作的主体，它管理着数控加工程序从输入、预处理、到插补计算、位置控制 和输入/输出控制的全过程，并管理着系统参数的设置，刀具参数的设置，数控加工程序 的编辑，数据的输入/输出，以及故障诊断、通讯等功能的管理。CNC 装置的系统软件 具有多任务性和实时性两大特点。CNC 装置是典型的实时控制系统。CNC 装置的系统 软件可以看成是一个专用的实时操作系统。 二、多任务性与并行处理技术 （一）CNC 装置的多任务性 CNC 中的任务就是可并行执行的程序在一个数据集合上运行的过程。CNC 的任务 通常可以分为两类：管理任务和控制任务。管理任务主要承担系统资源的合理安排和系 统各个子任务间的调度，负责系统的管理、显示、诊断。而控制任务完成的 CNC 的基 本功能译码、刀具补偿、速度预处理、插补运算、位置控制等任务。CNC 装置在工作 中，这些任务不是顺序执行的，而往往需要多任务并行处理。如：当机床正在执行加工 任务时（执行控制任务），CRT 要实时显示加工状态（管理任务），这是控制任务与管理 任务的并行；在管理任务中也是如此，当用户将程序输入系统时，CRT 便实时显示输入 的内容；在控制任务中更是如此，为了保证加工的连续性，刀具补偿、速度处理、插补 运算以及位置控制必须不间断的执行。 （二）基于并行处理的多任务调度技术 并行处理是指软件系统在同一时刻或同一个时间间隔内完成两个或多个任务的处 理方法。采用并行处理技术的目的就是为了提高 CNC 装置资源的利用率和系统的处理 速度。并行处理的实现方式与 CNC 系统的硬件结构密切相关（当然随着全软件型的开 放式数控系统出现，CNC 装置对硬件系统的依赖性正在逐渐降低）。在 CNC 系统中常 采用以下方法： 1．资源分时共享： 对于单 CNC 装置，采用“分时”来实现多任务的并行处理。在一定的时间间隔（通 常称为时间片）根据系统中各任务实时性要求程度，规定他们占用 CPU 的时间，使它 们按照规定的顺序和规则来分时共享系统的资源。因此在采用“资源分时共享”并行处 理技术 CNC 装置中。需要解决两个问题：一是各任务何时占用 CPU，也就是各个任务 优先级的分配问题；二是各个任务占用 CPU 时间的长度，也就是时间片的分配问题。 一般来说，在单 CPU 的 CNC 装置中，通常采用循环调度和优先抢占调度结合的方 法来解决以上问题。图 2-39、图 2-40 是一个典型 CNC 装置多任务分时共享 CPU 的时 间分配图