数控系统组成、原理与维修.ppt

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1、数控机床数控系统结构与维修2.1数控系统组成与原理2.2数控系统硬件2.3数控系统软件2.4可编程控制器(PLC)2.5数控机床检测装置2.6伺服驱动系统2.7数控系统诊断技术及维修第二章数控机床数控系统结构与维修2021/10/722.1数控系统组成与原理一、CNC系统组成1．操作面板2．输入／输出装置3．计算机数控装置(CNC装置)4．伺服单元5．驱动装置6．可编程逻辑控制器(PLC)第二章机床数控系统结构与维修机床I/O电路和装置主轴驱动装置进给驱动装置主轴伺服单元进给伺服单元机床主进辅

2、运给助动传控机动制构机机构构PLC测量装置计算机数控装置操作面板输入输出装置键盘图2-1计算机数控系统的组成框图45二、CNC系统的基本原理CNC系统的生产厂家编制好CNC控制软件(也称为系统程序)后，要把它固化在ROM(EPROM)中，系统接上电源后即自动由CPU按照此固化的程序运行。使用CNC机床加工时，首先要编制好零件程序，而零件程序的解释与具体执行则要由系统程序来完成。6CNC的控制软件主要完成如下基本任务①系统管理。②操作指令处理。③零件程序的编辑。④零件程序的输入、解释与执行。⑤系统

3、状态显示。⑥手动数据输入MDI。⑦故障报警和诊断。78三、计算机数控装置的接口计算机数控装置(以下简称数控装置)的接口是数控装置与数控系统的功能部件(主轴模块、进给伺服模块、PLC模块等)和机床进行信息传递、交换和控制的端口，称之为接口。9接口电路的主要任务：(1)进行电平转换和功率放大。(2)提高数控装置的抗干扰性能，防止外界的电磁干扰噪声引起误动作。(3)输入接口接收机床操作面板的各开关信号、按钮信号，机床上的各种限位开关信号以及数控系统各个功能模块的运行状态信号，若输入的是触点输入信号，要

4、消除其振动。(4)输出接口是将各种机床工作状态灯的信息送至机床操作面板上显示，将控制机床辅助动作信号送至电柜，从而控制机床主轴单元、刀库单元、液压单元、冷却单元等的继电触器。102.2数控系统硬件一、CNC的硬件构成计算机部分电源部分面板接口和显示接口开关量I/O接口内装型PLC部分伺服输出和位置反馈接口主轴控制接口外设接口11二、CNC的体系结构CNC装置从所使用的计算机类型来看，有专用计算机数控装置(简称专机数控)和通用个人计算机数控装置(简称PC数控)两种结构。1．专用计算机组成的数控体系

5、结构专用计算机数控按组成CNC装置的电路板的结构特点可分为大板式结构和模块化结构两类，按CNC装置内的微处理器(CPU)数量可分为单微处理器和多微处理器结构两类。1213单微处理器结构具有如下特点。①结构简单，容易实现。②处理器通过总线与各个控制单元相连，完成信息交换。③由于只用一个微处理器来集中控制，其功能受到微处理器字长、数据宽度、寻址功能和运算速度等因素的限制；由于插补等功能由软件来实现，因此，数控功能的实现与处理速度成为一对矛盾。1415162．开放式数控体系结构特点：①以分布式控制的原

6、则，采用系统、子系统和模块分级式的控制结构。②根据需要可实现重构、编辑，以便实现多种用途。在开放式体系结构中，各模块相互独立，在此平台上，系统生产厂、机床厂及最终用户都可很容易地把一些专用功能和其他有个性的模块加入其中。③要具有一种较好的通信和接口协议，以便各相对独立的功能模块通过通信实现信息交换，通过信息交换来满足实时控制的要求。173．通用PC组成的数控体系结构基于通用PC的数控系统可以充分利用PC的软硬件资源，减轻设计任务；可充分利用计算机工业所提供的先进技术，方便地实现产品的更新换代；良

7、好的人机界面便于操作；开放性体系结构便于在工厂环境内集成；由于有更多的硬件供选择，CNC的成本对于用户来说非常灵活。182.3数控系统软件一、CNC的软件结构类型软件结构取决于CNC系统中的软件和硬件的分工，也取决于软件本身的工作性质。在信息处理方面，软件和硬件在逻辑上是等价的，有些由硬件能完成的工作在原则上也能由软件完成。CNC系统是一个实时的计算机控制系统，其数控功能是由各种功能子程序实现的。不同的系统软件结构对这些子程序的安排方式不同，管理方式也不同。在单CPU的数控系统中，常采用前后台型

8、的软件结构和中断型软件结构。191．前后台型软件结构202．中断型软件结构中断型软件结构除了初始化程序之外，整个系统软件的各种任务模块被分别安排在不同级别的中断程序中，整个软件就是一个大的中断系统。其管理的功能主要通过各级中断服务程序之间的相互通信来解决。中断优先级共8级，0级最低，7级最高，除了第4级为硬件中断完成报警功能外，其余均为软件中断。21二、CNC系统软硬件的界面图2-8三种典型CNC系统的软硬件界面22三、CNC控制软件的特点1．多任务并行处理2．实时中断处理232.4可编程控制器