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第6章 数控系统; 6.1 CNC系统的结构 6.2、数控CNC系统的硬件 6.3、数控装置的软件结构 6.4数控装置的信息处理 6.5数控装置的通信; 计算机数字控制（CNC）系统是在传统的硬件数控(NC)的基础上发展起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。通过系统控制软件与硬件的配合, 完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等功能。CNC系统还利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等。使数控机床按照操作设计要求,加工出需要的零件。 ;图6-1国内外数控系统 ;广 州 数 控 系 统;FANUC数控系统;华 中 数 控 系 统;6.1 CNC系统的结构; NC:完全由硬件逻辑电路的专用硬件组成的数控装置; CNC: 由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置。计算机数控系统是由硬件和软件共同完成数控任务的。 CNC系统的硬件除了一般计算机具有的CPU、 EPROM 、 RAM 接口外,还具有数控位置控制器、手动数据输入(MDA)接口、视频显示(CRT或LCD)接口和PLC接口等。所以CNC装置是一种专用计算机。 CNC系统的软件分为管理软件和控制软件两种。管理软件用来管理零件程序的输入、输出，刀具位置、系统参数、零件程序显示、机床状态及报警，故障诊断等。控制软件由译码、插补运算、刀具补偿、速度控制、位置控制等软件组成。;6.2、数控CNC系统的硬件;图6-2单微处理器结构 ; 1. 微处理器 微处理器是CNC装置的核心, 主要完成控制器和运算器两大部分的信息处理。 常用的CNC装置微处理器数据线宽度为8位、16位、32位,称相应的计算机为8位机、16位机、32位机。 2、存储器 存储器是计算机系统的重要组成部件。作用是存放系统程序、用户程序和运行过程中的临时数据。 CNC装置的存储器包括只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两种。只读存储器(ROM)一般采用可以用紫外线擦除的EPROM， 它只能读出，不能写入新的内容,断电后,程序也不会丢失。 ;3、位置控制器 位置控制器的主要作用是控制数控机床各进给坐标轴的位移量,随时接收经插补运算得到的每一个坐标轴在单位时间间隔内位移量,根据接收到的实际位置反馈信号,修正位置指令,并向坐标伺服驱动控制单元发出位置进给指令,使伺服控制单元驱动伺服电动机运转，实现机床运动的准确控制。 4、I/0接口电路 数据I/0接口与外围设备是CNC装置与操作者之间交换信息的桥梁。 ;6-3 CNC单元实物图 ; 6.2.2.多微处理器结构 多微处理器结构的CNC系统是由两个或两个以上连接在一起的微处理器组成。每个微处理器能独立运行程序,各微处理器之间各负责CNC的一部分功能，与其他处理器进行信息交换, 资源共享,协调工作,共同完成机床的控制。多微处理器的组成框图如图6- 4所示。 ;图6- 4多微处理器的组成框图;6.3、数控装置的软件结构 ;图6-5 CNC装置软件的组成 ;图6-6 软件面板操作控制图 ; 6.3.2.软件结构特点 数控装置是一个实时性很强的多任务系统, 在它的软件设计中,融合了当今计算机软件设计的先进技术。在单微处理器数控系统中, 软件结构常采用前后台型的软件结构和中断型的软件结构； 在多微处理器数控系统中,各个CPU分别承担一项任务, CNC系统的软件结构都具有多任务并行处理和多重实时中断特点。前台程序是一个中断服务程序,实现插补、位控及机床相关逻辑等实时功能；后台程序实现输入译码、数据处理及管理等功能,是一个循环运行程序,又称为背景程序。 ;1.多任务并行处理 （1)CNC系统的多任务性。CNC装置在数控机床中是一个独立的控制单元,它的系统软件必须完成管理和控制任务。系统管理软件的作用是监测系统状态,完成操作管理的功能,如程序输入、I/O处理、显示及诊断等，实时性要求不高,通常作为后台程序。控制软件是根据零件的加工程序进行数据处理,控制程序为译码、刀具补偿、速度处理、插补和位置控制等。控制软件实时性要求非常高,通常作为前台程序。 ;（2)CNC系统的并行处理。并行处理是指CNC数控装置在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。并行处理显著的优点是提高了运算速度。对于多CPU的数控装置,采用这种并行处理方法,可以大大提高系统的处理速度。;图6-7 并行任务处理; （3)分时共享。要想资源分时共享，在单微处理器结构的CNC装置中, 要采用CPU分时共享的方法来实现多任务的同时运