数控系统（课堂PPT）.ppt

单处理器计算机数字控制 ④ I／O(输入／输出)接口 CNC系统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。 单处理器计算机数字控制 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。 单处理器计算机数字控制 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。 单处理器计算机数字控制 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，利用逻辑运算实现各种开关量的控制。 CNC系统和PLC的数据交换和处理过程如下： 1）CNC系统将要PLC处理的数据写到DPRAM中； 2）PLC从DPRAM中读取数据，并进行相关逻辑检测、逻辑 运算和处理； 3）一方面PLC用处理的结果通过输出接口控制机床电气，另一方面将处理的状态通过DPRAM反馈给CNC系统； 4）CNC系统根据反馈结果，进行相关处理和显示。 单处理器计算机数字控制 ⑧ 通信接口 当CNC系统用作设备层和工作层控制器组成分布式数控系统DNC或柔性制造系统FMS时，还要与上级计算机或直接数字控制器DNC进行数字通信。 2、多微处理器结构 多微处理器数控系统可以满足现代数控机床高速度、高精度、多功能的要求。在多微处理器结构中有两个或两个以上微处理器。多微处理器CNC系统采用模块化技术，由多个功能模块组成。有管理模块、插补模块、位置控制模块、存储器模块、操作面板管理和显示模块以及PLC模块等。多微处理器CNC系统在结构上可分为共享存储器结构和共享总线结构 （1）多微处理器CNC系统的基本功能模块 多微处理器结构的CNC系统，一般由六种功能模块组成，通过增加相应的功能模块，可实现一些特殊功能。 ①　CNC管理模块 该模块组织和管理整个CNC系统各功能协调工作。 ②　CNC插补模块该模块 根据前面的编译指令和数据进行插补计算，按规定的插补类型通过插补计算为各个坐标提供位置给定值。 ③ 位置控制模块 插补后的坐标作为位置控制模块的给定值，而实际位置通过相应的传感器反馈给该模块，经过一定的控制算法，实现无超调、无滞后、高性能的位置闭环。 ④　PLC模块 零件程序中的开关功能和由机床来的信号在这个模块中作逻辑处理，实现各功能和操作方式之间的连锁，机床电气设备的启停、刀具交换、转台分度、工件数量和运转时间的计数等。 ⑤ 操作面板监控和显示模块 零件程序、参数、各种操作命令和数据的输入(如软盘、硬盘、键盘、各种开关量和模拟量的输入、上级计算机输入等)、输出(如通过软盘、硬盘、各种开关量和模拟量的输出、打印机)、显示(如通过LED、CRT、LCD等)所需要的各种接口电路。 ⑥ 存储器模块该模块 指程序和数据的主存储器，或功能模块间数据传送用的共享存储器。 (2)多微处理器CNC系统的典型结构 多微处理器结构的CNC系统多为模块化结构，通常采用共享总线和共享存储器两种典型结构实现模块间的互联与通信。 ① 共享总线结构 以系统总线为中心的多微处理器CNC系统，把组成CNC系统的各个功能部件划分为带有CPU或DMA器件的主模块和不带CPU或DMA器件的从模块(如各种RAM、ROM模块、I／O模块)两大类。系统总线的作用是把各个模块有效地连接在一起，按照标准协议交换各种数据和控制信息，构成完整的系统，实现各种预定的功能。 共享总线结构的特点： 1、在系统中只有主模块有权控制和使用系统总线。 2、同一时刻只能由一个主模块占有总线，通过仲裁电路裁决各主模块同时请求系统总