中职数控机床及应用主编陈玉杰北理工版课件：第2章计算机数控系统CNC01.ppt

第2章 计算机数控系统(CNC) 本章概述 本章首先简单介绍了CNC系统的组成和工作过程，接着从硬件和软件两方面重点讲解CNC系统和装置，第四节介绍了插补原理和类型，最后还简单介绍了可编程逻辑控制器(PLC)的类型及工作原理。 教学目标 1.明确CNC系统的组成，理解其工作原理。 2.掌握CNC系统硬件结构的分类，着重理解单微处理器结构。 3.掌握数控系统软件的主要内容，掌握CNC装置的软件结构分类和各自特点. 4.掌握插补的定义和插补方法分类，理解常用插补方法。 5.知道可编程逻辑控制器(PLC)的类型，理解其工作原理。 下一页 第2章 计算机数控系统(CNC) 2.1 CNC系统的基本概念 2.2 CNC系统的硬件结构 2.3 CNC装置的软件结构 2.4 插补原理 2.5 可编程控制器(PLC)的类型及工作原理 2.6 小锦囊 第2章 计算机数控系统(CNC) 1952年出现第一台数控铣床以后，一直采用硬件数控装置。经过大约20年时间，到1971年就引入了计算机控制。一开始CNC系统中采用小型计算机控制，随着电子电路集成度提高和计算机技术的发展，近年来大都采用成本低、功能强和可靠性高的微型计算机取代小型计算机进行机床数字控制，简称MNC，但是大家习惯上仍称它们是CNC。采用计算机控制和采用微型计算机控制的工作原理基本相同。计算机数控系统(简称CNC)是在传统的硬件数控(NC)的基础上发展起来的，它使用一台计算机代替硬件数控装置，所以计算机数控系统是一种包含计算机在内的数字控制系统。 返回 下一页 2.1 CNC系统的基本概念 2.1.1 CNC系统的组成 CNC系统是一种位置控制系统。其控制过程是根据输入的信息，进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。CNC系统主要由硬件和软件两大部分组成。硬件和软件的关系是密不可分。硬件为软件提供了活动舞台，是软件的肌体，而软件则是整个系统的灵魂。数控系统是在软件的控制下，有条不紊地进行工作。 图2-1所示是微处理机数控系统组成框图。由图可以看出，计算机数控系统组成主要有:微机部分、外围设备部分和机床控制部分三部分。 返回 下一页 图2-1微处理机数控系统 返回 2.1 CNC系统的基本概念 1.微机部分 微机是CNC系统的核心，主要由微处理器CPU、存储器和接口电路组成。 微处理器CPU实施数控系统的运算和管理，它由运算器和控制器两部分组成。运算器是对数据进行算术和逻辑运算的部件。在运算过程中，运算器不断地得到由存储器提供的数据，并将运算的中间结果送回存储器暂时保存起来。控制器从存储器中依次取出组成程序的指令，经过译码后向数控系统的各部分按顺序发出执行操作的控制信号，使指令得以执行。因此，控制器是统一指挥和控制数控系统各部件的中央机构，它一方面向各部件发出执行任务的命令;另一方面又接收执行部件返回的反馈信息，控制器根据程序中的指令信息和这些反馈信息，决定下一步的操作命令。 存储器用于储存系统软件(控制软件)和工件加工程序，并将运算的中间结果以及处理后的结果储存起来。它一般包括存放系统程序的EPROM和存放中间数据的RAM两部分。 下一页 上一页 返回 2.1 CNC系统的基本概念 操作面板主要用来安装操纵机床的各种控制开关、按键以及机床工作状态指示器、报警用的信号指示等。通过操作面板，操作员可以控制数控机床。图2 -2是某经济型数控机床操作面板。 键盘通常安装在操作面板上，主要作用是愉入各种操作命令以及采用手动愉入方式( MDI)愉入零件加工程序。也可以用来对工件加工程序进行现场修改和编辑。 外围存储设备有磁带录音机和磁盘机，用于存放和读取工件加工程序以及有关的数据信息。有的CNC系统也用于存取系统控制程序。 光电阅读机是采用穿孔纸带愉入系统程序和工件加工程序的愉入设备;穿孔机则是一种能复制工件加工程序穿孔纸带的愉出设备，复制的目的是为了保存和检查工件加工程序。 上一页 下一页 返回 图2-2某经济型数控系统面板图 返回 2.1 CNC系统的基本概念 3.机床控制部分 计算机数控系统是位置控制系统，是通过对伺服机构的控制实现对机床移动件的位置控制。在闭环CNC系统中往往需要检测机床运动的实际位置和速度，以提高控制精度，所以应具有位置反馈和速度反馈环节，图2-1中仅画了位置反馈环节。 机床逻辑状态检测输入接口电路用于输入机床上安装的有关状态传感元器件的输出信号。例如，机床液压系统的压力状况，主轴转速以及主轴负载力矩是否过大、工作台是否超程等。 机床逻辑状态控制输出接口电路用于控制机床的主轴电机启动和停止、切削液泵的开停，液压泵的开停及换刀等开关量的控制。 上一页 下一页 返回 2.1 CNC系统的基本概念 2.1.2 数控装置的主