第五章 计算机数控系统课件.pptVIP

Click to add your text;5.1 概 述 5.2 CNC系统的硬件结构 5.3 CNC系统的软件结构 5.4 CNC系统的输入输出与通信 5.5 CNC装置的插补原理 ; 本章教学要求： 本章让学生了解计算机数控系统的基本知识，掌握计算机数控系统的软硬件结构，掌握计算机数控系统的插补原理，了解计算机数控系统的输入输出与通信要求。 ;5.1 概 述 ;图5-1 CNC系统的结构框图 ;5.1.2 CNC系统的功能和一般工作过程 1．CNC系统的功能 数控系统的功能通常包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能，选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。CNC系统的功能主要反映在准备功能G指令代码和辅助功能M指令代码上。下面为其主要功能: 1）控制功能 7）刀具功能 2）准备功能 8）补偿功能 3）插补功能 9）字符、图形显示功能 4）进给功能 10）自诊断功能 5）主轴功能 11）通信功能 6） 辅助功能 12）人机交互图形编程功能 ;2．CNC系统的 一般工作过程; 1.从CNC系统的总体安装结构看，有整体式结构和分体式结构两种。 整体式结构是把CRT和MDI面板、操作面板以及功能模块板组成的电路板等安装在同一机箱内。 分体式结构通常把CRT和MDI面板、操作面板等做成一个部件，而把功能模块组成的电路板安装在一个机箱内，两者之间用导线或光纤连接。 CNC操作面板在机床上的安装形式有吊挂式、床头式、控制柜式、控制台式等多种。;;;5.2.1 单CPU系统的硬件结构 ;5.2.2 多CPU系统的硬件结构 多CPU结构CNC系统是指在CNC系统中有两个或两个以上的CPU能控制系统总线或主存储器进行工作的系统结构。 这种结构中每个CPU完成系统中规定的一部分功能，独立执行程序，它比单CPU结构提高了计算机的处理速度。多CPU结构的CNC系统采用模块化设计，将软件和硬件模块形成一定的功能模块。模块间有明确的符合工业标准的接口，彼此间可以进行信息交换。这样可以形成模块化结构，缩短了设计制造周期，并且具有良好的适应性和扩展性，结构紧凑。多CPU的CNC系统适合于多轴控制、高进给速度、高精度的数控机床。 ;1．多CPU CNC系统的典型结构 1）共享总线结构 在这种结构中，只有主模块有权控制系统总线，且在某一时刻只能有一个主模块占有总线，如有多个主模块同时请求使用总线会产生竞争总线问题。;2）共享存储器结构 在该结构中，采用多端口存贮器来实现各CPU之间的互连和通信，每个端口都配有一套数据、地址、控制线，以供端口访问。由多端口控制逻辑电路解决访问冲突。;2．多CPU CNC系统基本功能模块 （1）管理模块 （2）插补模块 （3）位置控制模块 （4）存储器模块 （5）PLC模块 （6）指令、数据输入输出及显示模块; CNC系统的软件是为完成CNC系统的各项功能而专门设计和编制的，是数控加工系统的一种专用软件，又称系统软件（系统程序）。 ;5.3.1 CNC软件结构特点 1．CNC系统的多任务性 ;图5-8 CNC的任务并行处理关系需求;2. 多任务并行处理 并行处理是指计算机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。 并行处理的优点是提高了运行速度。 并行处理分为“资源重复”法、 “时间重叠”法和“资源共享”法等并行处理方法。 目前CNC装置的硬件结构中，广泛使用“资源重复”的并行处理技术。如采用多CPU的体系结构来提高系统的速度。; 在CNC装置的软件中，主要采用“资源分时共享”和“时间重叠的流水处理”方法。 1）资源分时共享并行处理方法 ;2）时间重叠流水并行处理方法 当CNC装置在自动加工工作方式时，其数据的转换过程将由零件程序输入、插补准备、插补、位置控制四个子过程组成。如果每个子过程的处理时间分别为Δt1、Δt2、Δt3、Δt4，那么一个零件程序段的数据转换时间将是t=Δt1+Δt2+Δt3+Δt4。如果以顺序方式处理每个零件的程序段，则第一个零件程序段处理完以后再处理第二个程序段，依次类推。图5-10 a）表示了这种顺序处理时的时间空间关系。从图中可以看出，两个程序段的输出之间将有一个时间为t的间隔。这种时间间隔反映在电动机上就是电动机的时停时转，反映在刀具上就是刀具的时走时停，这种情况在加工工艺上是不允许的。;