第五章计算机数控系统 CNC.ppt

数控装置是机床数控系统的核心，我们已经对其在系统中的主要作用有了一个概括性的了解，由于它在整个系统中的重要性，在本章我们将对其进行较详细的讨论。 从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量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。 1.CNC系统的硬件一般性结构 2. CNC系统软件的功能性结构 本质特征 CNC系统软件是具有实时性和多任务性的专用操作系统， 功能特征 操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。 它是CNC系统活的灵魂。 3. CNC硬件软件的作用和相互关系 CNC装置的系统软件在系统硬件的支持下，合理地组织、管理整个系统的各项工作，实现各种数控功能，使数控机床按照操作者要求，有条不紊地进行加工。 CNC系统基本硬件和软件构成了CNC系统的系统平台。 4. 系统平台的功用 平台提供CNC系统基本配置的必备功能； 平台提供根据用户或市场要求进行新型CNC设备的功能设计和开发的环境和工具。 1. 具有灵活性和通用性 CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用模块化的结构，使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。 CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块，以实现特定的控制功能。 2. 数控功能丰富 插补功能：二次曲线插补、样条插补、空间曲面插补 补偿功能：运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等 人机对话功能：加工的动、静态跟踪显示，高级人机对话窗口 编程功能：G代码、蓝图编程、部分自动编程功能。 3. 可靠性高 CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、采用VLSI本身就是可靠性的保证。 许多功能由软件实现，使硬件的数量减少。 丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现)，从而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复时间降低。 4. 使用维护方便 操作使用方便：用户只需根据菜单的提示，便可进行正确操作。 编程方便：具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。 维护维修方便：部分日常维护工作自动进行(润滑，关键部件的定期检查等)，数控机床的自诊断功能，可迅速实现故障准确定位。 5. 易于实现机电一体化 数控系统控制柜的体积小（采用计算机，硬件数量减少；电子元件的集成度越来越高，硬件的不断减小），使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地面积，方便操作。 5.3 CNC装置的功能 CNC装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能。 基本功能——数控系统基本配置的功能，即必备的功能； 选择功能——用户可根据实际要求选择的功能。 5.3 CNC装置的功能 5.3 CNC装置的功能 5.4 CNC装置的硬件结构 1、概述 CNC装置从它的硬件组成结构来看，若从系统中含有中央处理器（CPU）的多少来看，可分为: 5.4 CNC装置的硬件结构 单机系统: 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。 多机系统: CNC装置中有两个或两个以上的CPU，即系统中的某些功能模块自身也带有CPU。 根据部件间的相互关系又可将其分为 5.4 CNC装置的硬件结构 2、单机或主从结构模块的功能介绍 CNC装置是按模块化设计的方法构造的。 实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。 采用模块化结构时，CNC系统设计工作则可归结为功能模块的合理选用。 5.4 CNC装置的硬件结构 （1）计算机主板和系统总线(母板) 计算机主板是CNC装置的核心。其功能结构： CPU及其外围芯片； 内存单元、cache及其外围芯片； 通讯接口(串口，并口，键盘接口)。 软、硬驱动器以及光驱的接口 5.4 CNC装置的硬件结构 计算机主板的主要作用：对输入到CNC装置中的种种数据、信息(零件加工程序，各种I/O信息等)进行相应的算术和逻辑运算。并根据其处理结果，向各功能模块发出控制命令，传送数据，使用户的指令得以执行。 （2）显示模块(显示卡) 显示卡的主要作用：接收来自CPU的控制命令和显示用的数据，经与CRT的扫描信号调制后，产生CRT显示器所需要的视频信号，在CRT上产生所需要的画面。 它是人机交流的重要媒介，给用户提供了一个直观的操作环境，可使用户能快速地熟悉适应其操作过程。 （3）输入/输出模块(多功能卡) 它是CNC装置与外界进行数据和信息交换的接口板。 该模块也是标准的PC机模块。如果计算机主板选用的是 ALL-IN-ONE