第二讲_机床数字控制系统.ppt

* 07/16/96 * ## 由于CNC装置中的计算机具有较强的计算能力，因此，使其实现复杂的数控功能成为可能。如： * 07/16/96 * ## 概述 CNC装置从它的硬件组成结构来看，若按其中含有CPU的多少来分，可分为单机系统和多机系统： )单机系统是指整个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。其优点在于投资小，结构简单，易于实现。但系统功能受到CPU字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。现在这种结构已被多机系统的主从结构所取代。 * 07/16/96 * ## 多主结构系统：在该系统中有两个或两个以上的带CPU的功能部件对系统资源有控制或使用权。功能部件之间采用紧耦合(即均挂在系统总线上，集中在一个机箱内)，有集中的操作系统，通过总线仲裁器(软件和硬件)来解决总线争用问题，通过共公存储器来交换系统信息。 分布式结构系统：该系统有两个或两个以上的带有CPU的功能模块，每个功能模块有自己独立的运行环境(系统总线、存储器、操作系统等)，功能模块间采用松耦合，即在空间上可以较为分散，各模块间采用通讯方式交换信息。 * 07/16/96 * ## 如前所述，CNC装置是由软件和硬件组成的，硬件为软件的运行提供支持环境。在信息处理方面，软件与硬件在逻辑上是等价的，即硬件能完成的功能从理论上讲也可以用软件来完成，但是，硬件和软件在实现这种功能时各有不同的特点： 硬件处理速度快，但灵活性差，实现复杂控制的功能困难。 软件设计灵活，适应性强，但处理速度相对较慢。 因此，哪些功能应由硬件来实现，哪些功能应由软件实现，即如何合理确定软件硬件的功能分担是CNC装置结构设计的重要任务。这就是所谓的软件和硬件的功能界面划分的概念。通常功能界面划分的准则是系统的性能价格比。 * 浙江理工大学—— * 4.单微处理器CNC的硬件结构 单微处理器的CNC是指系统只有一个微处理器作为核心，这个CPU通过总线连接存储器和各种接口，采用集中控制、分时处理的方法来完成诸如输入/输出、插补计算、伺服控制等各种任务。这种系统硬件和软件结构都比较简单。 单微处理器CNC的结构是以微型计算机系统的基本结构为基础，微处理器和三总线结构、I/O接口、存储器、串行接口和各种显示器接口等；另外还包括了机床的控制部分。单微处理器CNC装置组成框图如下图所示。 * 浙江理工大学—— * 单微处理器CNC装置组成框图 总线 CPU EPROM RAM MDI/CRT 接口 PLC 纸带阅读机接口 I/O接口 位置控制 穿孔机、电 传机接口 通信接口 数控面板 CRT 纸带阅读机 纸带穿孔机 电传机 机床 速度控制单元 M * 浙江理工大学—— * A.微处理器 微处理器是CNC装置的核心，由于所有数控功能都由一个CPU来完成，因此CNC装置的功能受微处理器的字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。为了提高处理速度，增强数控功能，常采用以下措施： ⑴采用协处理器； ⑵由硬件完成一部分插补工作； ⑶采用带有微处理器的PLC和CRT等智能部件。 经济型CNC装置常采用8位的微处理器芯片或采用单片机芯片(8位或16位)作为微处理器，一般CNC装置通常采用16位或32位微处理器芯片。现在的CNC装置都采用64位微处理器芯片。 * 浙江理工大学—— * B. 总线 总线是由物理导线构成，从功能上说，一般可以分为三组。 (1)数据线：这一组线为各部件之间传输数据，线的根数与传送的数据宽度相等，它总是并行地一次传送n位宽度的一个字，采用单向线。 (2)地址线：这一组线上传输的是地址信号，与数据线结合使用，以确定数据总线上传输的数据来源或目的地，采用单向线。 (3)控制线：这一组线上传输的是管理总线的某些控制信号，如数据传输的读写控制、中断复位及各种确认信号，采用单向线。 * 浙江理工大学—— * C. 存储器 存储器是用来存放数据、参数和程序的。 (1) CNC装置的系统程序存放在只读存储器EPROM中，即使断电，程序也不会丢失。常用的EPROM有：2716、2732、2764、27128、27256、27010等。 (2) 运算的中间结果存放在随机存储器RAM中，它可以随机读写，但断电后信息随即消失。 (3) 零件加工程序、数据和参数存放在有后备电池的 RAM中，或是磁泡存储器中，能随机读取，操作或修改并且断电后，信息仍保存。 * 浙江理工大学—— * D. 位置控制 CNC装置中的位置控制模块和速度控制单元、位置检测及反馈控制等组成位置环。位置环主要用于轴进给的坐标位置控制，包括工作台的前后左右移动、主轴箱的移动及绕某