数控论文英汉文献TheoryandDesignofCNCSystems..doc

1.5 计算机数控系统（CNC系统）的组件 CNC系统由三个单元组成：1）数控单元，其提供用户界面并执行位置控制；2）电机单元；3）驱动单元。狭义上来讲，只有数控单元被称为CNC单元。本书重点阐述的是NC的结构和功能，而不包括电机单元和驱动单元。 从工作原理上看，如图1.12所示，CNC系统包括MMI单元，NCK单元和PLC单元。其MMI（Man Machine Interface 人机接口）单元，用于提供NC和用户间的操作界面；执行机床操作指令；显示机床状态；提供更改加工程序（根据建议Part Program译为加工程序、意指G、M代码等，下同）和通讯的功能。其NCK（Numerical Control Kernel数控核）单元，作为CNC系统的核心，用于编译加工程序；执行基于编译后的加工程序的插值运算、位置控制和错误补偿；控制伺服系统，对工件进行加工。其PLC（可编程逻辑控制）随后控制刀具（Tool）变化，轴速变化，工件变更，输入/输出信号处理；控制伺服控制以外的机床动作。 图1.13是软件和硬件角度的CNC 机床的原理结构图。 从硬件角度看，CNC机床包括CNC、电机驱动系统，和机床。位置控制的输出是CNC系统的最终功能；该输出传送到电机驱动系统；该系统通过速度控制和扭矩控制驱动伺服电机；最终，伺服电机通过功率传送器件驱动移动部件。在CNC系统中，处理器模块用于处理MMI单元、NCK单元和PLC单元功能，该模块由分别存储用户应用程序的主处理器，存储Part Programs的系统ROM和存储PLC程序的RAM组成。处理模块与接口相连，该接口包括键盘输入、显示控制、外部输入和系统总线。因此，CNC系统的结构与一个多处理（Multi-Process）计算机类似。CNC系统还具有一个用于直接与外围机床通讯的模（输入）数（输出）转换器件，和一个用于连接外围电机驱动器件和输入输出模块的通讯接口。 在CNC系统中，首先，用模拟量形式的速度命令向电机驱动系统传送信号。但是，近来，由于考虑到传送模拟信号时的噪声问题，不但速度控制使用了数字信号，而且CNC系统和电机驱动系统间的通讯业使用数字信号。SERCOS是使用最为广泛的数字通讯机制，并且已经成为事实上的行业标准。数字通讯的一大优势是，可以通过光缆来交换不同的数据并消除噪声。由此，我们可以设定NC中驱动系统的参数，监视驱动系统的状态，并通过降低噪声来提高精度。 通过数字通讯概念的延伸，该通讯机制被应用于输入输出装置。即，CNC系统与一系列探测器和机械装置间的连接仅仅由一根通讯线完成。对于上述通讯机制，一种标准通讯协议就显得尤为重要，许多协议如Profile-Bus，CAN总线和InterBus-S被引入并使用。 从软件观点看，CNC系统可以如图1.13表示。CNC系统由：1）支持用户操作、程序编写和机床状态显示的MMI功能；2）执行编译、插值和控制的NCK功能；3）执行顺序逻辑程序的PLC功能所组成。此三者在后续章节将详细叙述。 1.5.1 MMI功能 MMI单元提供了用户操作机床所需要的用户界面。因此，由于CNC制造商的设计思想不同，用户界面也分为很多种类。用户界面的功能大致可以分为五种。 1、操作功能：这种功能使用频繁，用于支持机床的操作并显示机床的状态。图1.14a显示了机床运行时的状态。在1.14a中，显示了位置、未完成距离、各轴的给进、轴速、正执行的区域和重载（Override）状态等信息。另外，还提供了帮助机床操作的功能，如点动（Jog）、多文档界面（MDI），程序有哪些信誉好的足球投注网站、程序编辑器和刀具（Tool）管理。 2、参数设定功能：在CNC系统中，有许多内部实用参数，其可以分为三类：1）机器参数，用于设定机器校准，伺服/轴驱动系统，刀具偏移量，机件调整和安全范围；2）程序参数，编辑加工程序时需要设定；3）个性化参数，用于根据用户需要调整机器。这些功能使用户界面能够设定、存储、有哪些信誉好的足球投注网站参数。图1.14b显示了有哪些信誉好的足球投注网站和修改内部参数。 3、程序编辑功能：这些功能能够编辑和修改加工程序，也就是基于EIA/ISO标准的G代码。实际上，为了编写G代码加工程序，用户了解G/M代码并做数学计算是必要的。由于修改加工程序时的数学计算较难，近来，CNC开始引入对话式编程系统。图1.14c显示了用于编辑钻孔加工代程序的对话式编程系统。通过与GUI的交互操作，用户能够很快编写钻孔加工程序，而不需要记住G代码周期的输入特性。图1.14d显示了帮助用户定义几何形状的形状计算器。近来，对话式编程系统已经公认为CNC的重要功能，因此本书中将详细讲述一个基于特征的对话式编程系统的设计和例子。 4、监视和报警功能：CNC系统一直监视机床状态并告知用户，如果需要的话，也会执行所需的任务并告知用户结果。在机床高速运转时，这些