数控机床与编程 教学课件 作者 刘书华 第二章.ppt

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1、第一节　数控系统的基本硬件结构第二节　数控系统控制软件的功能与结构第三节　经济型数控系统的组成第四节　数控系统的选用第二章数控系统及其应用一、基本硬件构成数控系统(CNC)通常由微机基本系统、人机界面接口、通信接口、进给轴位置控制接口、主轴控制接口以及辅助功能控制接口等部分组成，如图2－1所示。第一节数控系统的基本硬件结构二、微机基本系统通常微机基本系统是由CPU、存储器(EPROM、RAM)、定时器、中断控制器等几个主要部分组成。(1)CPUCPU是整个数控系统的核心。(2)EPROM用于固化系统控

2、制软件，数控系统的所有功能都是固化在EPROM中的程序的控制下完成的。(3)RAMRAM中存放可能改写的信息。(4)定时器与中断控制器　用于计算机系统的定时控制与多级中断管理。三、接口1．人机界面接口数控系统的人机界面包括以下四部分：键盘(MDI)：用于加工程序的编制以及参数的输入等。显示器(CRT)：用于显示程序、数据以及加工信息等。操作面板(OPERATORPANEL)：用于对机床进行操作。手摇脉冲发生器(MPG)：用于手动控制机床坐标轴的运动，类似普通机床的摇手柄。2．通信接口通常数控系

3、统均具有标准的RS232串行通信接口，因此与外设以及上级计算机的连接很方便。高档数控系统还具有RS485、MAP以及其它各种网络接口，从而能够实现柔性生产线FMS以及计算机集成制造系统CIMS。3．进给轴的位置控制接口实现进给轴的位置控制包括三个方面的内容：一是进给速度的控制，二是插补运算，三是位置闭环控制。插补方法有基准脉冲法与采样数据法。基准脉冲法就是CNC系统每次插补以脉冲的形式提供给位置控制单元。采样数据法计算出给定时间间隔内各坐标轴的位置增量，同时接收机床的实际位置反馈，根据插补所得到的命令位

4、置与反馈位置的差来控制机床运动。4．主轴控制接口主轴S功能可分为无级变速、有级变速和分段无级变速三大类。当数控机床配有主轴驱动装置时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行无级变速，否则需要S、M、T接口实现有级变速。一、控制软件的结构数控系统控制软件常采用两种结构，一种是前后台型结构，另一种是中断型结构。对于前后台型软件结构，其软件可划分为两类，一类是与机床控制直接相关的实时控制部分，其构成了前台程序。前台程序又称实时中断服务程序，它是以一定周期定时发生的，中断周期一般小于10ms。另一类是循环执行的

5、主程序，称为后台程序，后台程序又称背景程序。第二节数控系统控制软件的功能与结构前后台程序的结合构成了数控系统的控制软件，见图2－5。二、数控系统的功能1．系统管理功能用于系统各功能模块的管理与调度。2．加工程序的管理与编辑数控系统RAM区中存有所有加工程序的目录，通过目录区可以对加工程序进行管理。可以对零件加工程序进行删除、更名、复制、编辑等操作。3．参数设置在参数设置模块中，可以对各种参数进行设置。4．手动操作与调整(1)坐标轴的移动控制(2)手动MST功能的控制(3)机床坐标系的建立与返回

6、参考点5．零件的自动加工通过键盘和通信接口将准备好的零件加工程序送入数控系统，然后就可启动零件的自动加工功能。6．空运行与加工图形模拟该功能用于验证加工程序的正确性。7．数控系统的自诊断与开关I／O诊断功能。经济型数控系统，是相对标准型数控系统而言。其目的是根据实际机床的使用要求，合理地简化系统，以降低产品成本。在我国，把由单片机和步进电动机组成的数控系统和其它功能简单、价格低的系统称为经济型数控系统。经济型数控系统功能适当，价格低廉，特别适合中小企业对原有机床进行数控化、自动化技术改造，以提高生产效

7、率。第三节经济型数控系统的构成一、经济型数控系统概述二、数控系统的硬件组成构成经济型CNC的基本硬件由MPU、存储器、输入／输出(I／O)接口电路组成。单片计算机是在一片芯片上集成了CPU、、定时器／计数器及各种I／O接口等构成了一个完整的数字处理系统。单片机的主要特点是抗干扰性强，可靠性高，速度快，指令系统效率高，体积小，性能价格比高。1．MCS－51系列单片机的基本特性①CPU为8位；②片内有时钟振荡器；③具有4KBROM和128RAM；④具有21个特殊功能寄存器；⑤具有4个8位I／O端口，32根I

8、／O线；⑥具有16根地址线(与I／O线共用)，可直接寻址64KB(64KB外部程序存储器，64KB外部数据存储器)；⑦具有两个16位定时／计数器；⑧可有5个中断源，两级优先权的向量中断结构；⑨具有一个全双工串行I／O口；⑩具有位寻址能力，适于逻辑运算。2．MCS－51单片机常用系统扩展芯片(1)程序存储器(ROM)主要是紫外线擦抹的可编程只读存储器EPROM。(2)数据存储器(RAM)1)静态RAM无需刷新，但功耗大成本高