第四章 计算机数字控制装置课件.pptVIP

第四章 计算机数字控制装置 主要内容: 概述 计算机数字控制装置的硬件结构 计算机数字控制装置的软件结构 数控机床的可编程控制器 4.1 概述 一、CNC系统简介 CNC（Computer Numerical Control )系统,是一种 用计算机通过执行其存储器内的程序来实现数控功能， 并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。 控制过程：根据输入的信息进行数控处理、插补运 算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件， 加工出所需要的工件。 核心：CNC装置 4.1 概述 二、CNC装置的组成 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 CNC装置系统硬件组成 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 4.2.1 单微处理器结构 整个CNC装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个系 统资源，通过分时处理的方式来实现各种NC功能。 组成：计算机部分---CPU、总线、存储器 位置控制部分---位置控制、速度控制 I/O接口与外围设备 PLC 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 单微处理机数控装置的结构图 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 4.2.2 多微处理器结构 CNC装置中有两个或两个以上的CPU，即系统中的某些功能模块 自身也带有CPU，根据部件间的相互关系又可将其分为： 主从结构：主CPU对系统资源有控制或使用权 多主结构：有两个或两个以上带CPU的功能部件对系统资源有控制或使用权。 分布式结构：有两个或两个以上带CPU的功能模块，各模块有自己独立的运行环境，模块间采用松耦合，且采用通讯方式交换信息。 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 1）特点： 能实现真正意义上的并行处理，处理速度快，可以 实现较复杂的系统功能。 容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统重组仍 可以继续工作。 2）结构形式： 共享总线结构型 共享存储器结构型 3）共享总线结构： 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 共享总线结构 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 结构特征： 功能模块分为带有CPU的主模块和从模块(RAM/ROM，I/O模块等)； 以系统总线为中心，所有的主、从模块都插在严格定义的标准系统总线上； 采用总线仲裁机构(电路)来裁定多个模块同时请求使用系统总线的竞争问题。 优点：结构简单、系统组配灵活、成本较低、 可靠性高。 缺点：总线是系统的“瓶颈”，一旦系统总线出现故障将 使整个系统受到影响由于使用总线要经仲裁，使信息传 输率降低。 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 4）共享存储器结构 采用多端口存储器来实现各微处理器间的连接与信息交换 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 4.2.3 开放式数控系统 开放式数控系统是一种模块化的、可重构的、可扩充 的通用数控系统，它以工业PC机作为CNC装置的支撑平 台，再由各专业数控厂商根据需要装入自己的控制卡和 数控软件构成相应的CNC装置。 三个层次的开放： CNC系统的开放 用户操作界面的开放 CNC内核的深层次开放 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4.3.1 CNC装置系统软件组成 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 2、速度处理： 根据加工程序给定的进给速度，计算在每个插补周期内的插补进给量，供插补程序使用。 ? ΔL=FT/60（mm） ?式中，F — 进给速度值（mm/min）； T — 数控系统的插补周期（ms） 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4、位置控制 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4.3.3 CNC系统的软件结构特点 1）子程序结构 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 2）中断型软件结构 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 3）前后台型软件结构 前台程序：实时中断程序如：插补运算、伺服控制、机 床逻辑控制和监控。和机床的运动直接相关，实时性高。 后台程序：实现输入译码、数据处理及管理功能的程序。为前台程序的实施提供条件和进行管理。 4.3 计算机数字控制装置的软件结构 4.4 数控机床的可控制编程器 PLC PLC是CNC装置实现顺序控制的模块。 功能： 接收来自操作面板、机床上的各行程开关、传感器、 按钮、强电柜里的继电器以及主轴控制、刀库控制的有 关信号，经处理后输出去控制相应器件的