第二章 计算机数控系统CNC与控制原理.pdf

第二章计算机数控系统CNC与控制原理 本章主要内容 第一节概述 第二节CNC装置的硬件结构 第三节CNC装置的软件结构 第四节可编程控制器（PLC ） 第五节典型的CNC系统简介 2 2.1概述 1. CNC系统? 从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置、速度 （还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运 动轴) 的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控 制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。 从外部特征来看，CNC系统是由硬件 （通用硬件和专 用硬件）和软件 （专用）两大部分组成的。 3 2.1概述 CNC系统平台 4 2.1概述 5 2.1概述 2. CNC系统工作过程 输入 译码 数据处理 插补 将各个坐标轴的 分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动 伺服电动机，带动各轴运动 实时位置反馈控制，使 各个坐标轴能精确地走到所要求的位置。 1）输入 输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。 输入方式——磁盘输入、光盘输入、键盘输入、通 讯接口输入及连接上位计算机的DNC接口输入等。 6 2.1概述 2 ）译码：以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、 翻译成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存 放在指定的内存专用区内。 3 ）数据处理：包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理 等。 4 ）插补：通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之 间进行“数据点的密化工作”。 5 ）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置 与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。 6 ）I/O处理：处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输 出和控制。 7 ）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。 8 ）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。 7 2.2 CNC装置的硬件结构 CNC装置的硬件结构 按其中含有CPU的多少可分为： 单微处理机结构和多微处理机结构； 按电路板的结构特点可分为： 大板结构和模块化结构。 8 2.2 CNC装置的硬件结构 单微处理器 单微处理器硬件结构图 9 2.2 CNC装置的硬件结构 1. 单微处理器数控装置: 以一个CPU （中央处理器）为核心，CPU通过总线与存储 器和各种接口相连接，采取集中控制、分时处理的工作方式， 完成数控加工各个任务。 特点：♦一个微处理器完成所有的功能 ♦采用总线结构 ♦结构简单，易于实现 ♦功能受限制 单微处理器结构组成： 微处理器（运算、控制）、存储器、总线、接口； 10 2.2 CNC装置的硬件结构 存储器 只读存储器（ROM ）：系统程序； 随机存储器（RAM ）：运算的中间结果、需显示的数 据、运行中的状态、标志信息； CMOS RAM或磁泡存储器：加工的零件程序、机床参 数、刀具参数。 位置控制单元 ♦对进给运动的坐标轴位置进行控制 （包括位置和速度控制） ♦对主轴控制，一般只包括速度控制 ♦刀库位置控制 （简易位置控制） 11 2.2 CNC装置的硬件结构 2. 多微处理器结构 在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器， 分别实现相应的数控功能。 特点：