数控机床与编程课件作者刘书华第二章节.ppt

尚辅网 / 第一节　数控系统的基本硬件结构 第二节　数控系统控制软件的功能与结构 第三节　经济型数控系统的组成 第四节　数控系统的选用 第二章数控系统及其应用 一、基本硬件构成 　　数控系统(CNC)通常由微机基本系统、人机界面接口、通信接口、进给轴位置控制接口、主轴控制接口以及辅助功能控制接口等部分组成，如图2－1所示。 第一节　数控系统的基本硬件结构 二、微机基本系统 通常微机基本系统是由CPU、存储器(EPROM、RAM)、定时器、中断控制器等几个主要部分组成。 (1)CPU　CPU是整个数控系统的核心。 (2)EPROM　用于固化系统控制软件，数控系统的所有功能都是固化在EPROM中的程序的控制下完成的。 (3)RAM　RAM中存放可能改写的信息。 (4)定时器与中断控制器　用于计算机系统的定时控制与多级中断管理。 三、接口 1．人机界面接口 数控系统的人机界面包括以下四部分： 　　键盘(MDI)：用于加工程序的编制以及参数的输入等。 　　显示器(CRT)：用于显示程序、数据以及加工信息等。 　　操作面板(OPERATOR PANEL)：用于对机床进行操作。 手摇脉冲发生器(MPG)：用于手动控制机床坐标轴的运动，类似普通机床的摇手柄。 2．通信接口 通常数控系统均具有标准的RS232串行通信接口，因此与外设以及上级计算机的连接很方便。高档数控系统还具有RS485、MAP以及其它各种网络接口，从而能够实现柔性生产线FMS以及计算机集成制造系统CIMS。 3．进给轴的位置控制接口 实现进给轴的位置控制包括三个方面的内容：一是进给速度的控制，二是插补运算，三是位置闭环控制。插补方法有基准脉冲法与采样数据法。基准脉冲法就是CNC系统每次插补以脉冲的形式提供 给位置控制单元。采样数据法计算出给定时间间隔内各坐标轴的位置增量，同时接收机床的实际位置反馈，根据插补所得到的命令位置与反馈位置的差来控制机床运动。 4．主轴控制接口 主轴S功能可分为无级变速、有级变速和分段无级变速三大类。当数控机床配有主轴驱动装置时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行无级变速，否则需要S、M、T接口实现有级变速。 一、控制软件的结构 数控系统控制软件常采用两种结构，一种是前后台型结构，另一种是中断型结构。对于前后台型软件结构，其软件可划分为两类，一类是与机床控制直接相关的实时控制部分，其构成了前台程序。前台程序又称实时中断服务程序，它是以一定周期定时发生的，中断周期一般小于10ms。另一类是循环执行的主程序，称为后台程序，后台程序又称背景程序。 第二节　数控系统控制软件的功能与结构 前后台程序的结合构成了数控系统的控制软件，见图2－5。 二、数控系统的功能 1．系统管理功能 用于系统各功能模块的管理与调度。 2．加工程序的管理与编辑 数控系统RAM区中存有所有加工程序的目录，通过目录区可以对加工程序进行管理。可以对零件加工程序进行删除、更名、复制、编辑等操作。 3．参数设置 在参数设置模块中，可以对各种参数进行设置。 4．手动操作与调整 (1)坐标轴的移动控制　 (2)手动MST功能的控制 (3)机床坐标系的建立与返回参考点 5．零件的自动加工 通过键盘和通信接口将准备好的零件加工程序送入数控系统，然后就可启动零件的自动加工功能。 6．空运行与加工图形模拟 该功能用于验证加工程序的正确性。 7．数控系统的自诊断与开关I／O诊断功能。 经济型数控系统，是相对标准型数控系统而言。其目的是根据实际机床的使用要求，合理地简化系统，以降低产品成本。在我国，把由单片机和步进电动机组成的数控系统和其它功能简单、价格低的系统称为经济型数控系统。经济型数控系统功能适当，价格低廉，特别适合中小企业对原有机床进行数控化、自动化技术改造，以提高生产效率。 第三节　经济型数控系统的构成 一、经济型数控系统概述 二、数控系统的硬件组成 构成经济型CNC的基本硬件由MPU、存储器、输入／输出(I／O)接口电路组成。单片计算机是在一片芯片上集成了CPU、 、定时器／计数器及各种I／O接口等构成了一个完整的数字处理系统。单片机的主要特点是抗干扰性强，可