CNC装置及其接口讲义.ppt

第二章 CNC装置及其接口 ;计算机数控装置：是一种集位置、速度、扭矩控制为一体的系统，其本质是以多执行部件的位移量、速度或扭矩为控制对象，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。 CNC系统的核心是CNC装置，主要功能是正确识别和解释数控加工程序，进行各种零件轮廓几何信息和命令信息的处理，并对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，将最终结果分发给相应的单元。;2.1.1 CNC装置的组成;2.1.1 CNC装置的组成;;CNC装置的功能;2.1.3 CNC系统的特点;2、数控功能丰富 插补功能：二次曲线、样条、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、篮图编程、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。 ;2.2 CNC系统硬件结构;2.2.1 单处理器计算机数字控制;下图是单微处理器结构框图。 ;① 微处理器 微处理器CPU是CNC装置的核心，主要由运算器和控制器两部分组成。 运算器含算术逻辑运算、寄存器和堆栈等部件，对数据进行算术和逻辑运算。 控制器从存储器中依次取出组成程序的指令，经过译码，向CNC装置各部分按顺序发出执行操作的控制信号，使指令得以执行。同时接收执行部件发回来的反馈信息，控制器根据程??中的指令信息及这些反馈信息，决定下一步命令操作。;② 总线 总线是由赋予一定信号意义的物理导线构成，按信号的物理意义，可分为数据总线、地址总线、控制总线三组。 数据总线为各部件之间传送数据，数据总线的位数和传送的数据宽度相等，采用双方向线。 地址总线传送的是地址信号，与数据总线结合使用，以确定数据总线上传输的数据来源地或目的地，采用单方向线。 控制总线传输的是管理总线的某些控制信号，如数据传输的读写控制、中断复位及各种确认信号，采用单方向线。;③存储器 存储器用于存放数据、参数和程序等。系统控制程序存放在可擦写只读存储器(EPROM)中，即使系统断电控制程序也不会丢失。程序只能被CPU读出，不能随机写入，必要时可用紫外线擦除EPROM，再重写监控程序。常用的EPROM有2732、2764、27128、27256、27512、27010等。 运算的中间结果存放在随机存储器(RAM)中，常用的RAM有6264、62256等。存放在RAM中的数据能随机地进行读写，但如不采取适当的措施，断电后存放信息会丢失。;④ I／O(输入／输出)接口 CNC装置和机床之间的信号一般不直接连接，而通过输入(Input)和输出(Output)接口(I／O)电路连接。接口电路的主要任务如下： 1）进行必要的电气隔离，防止干扰信号引起误动作。 2）进行电平转换和功率放大。 ;⑤ MDI／CRT接口 MDI手动数据输入是通过数控面板上的键盘操作。当扫描到有键按下时，将数据送入移位寄存器，经数据处理判别该键的属性及其有效，并进行相关的监控处理。 CRT(阴极射线管)接口在CNC软件控制下，在单色或彩色CRT(或LCD)上实现字符和图形显示，对数控代码程序、参数、各种补偿数据、坐标位置、故障信息、人机对话编程菜单、零件图形和动态刀具轨迹等进行实时显示。 ;⑥位置控制模块 速度控制、位置反馈等单元组成位置环控制模块。机床数控系统对位置环的控制要求是无超调、无滞后、特性硬、抗干扰能力强；对速度环的要求是大惯性、大调速比(一般大于1：2000)、特性硬。下图是位置环与速度环示意图。 ;⑦ 可编程控制器 可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，替代传统机床强电继电器逻辑控制，利用逻辑