计算机数控系统的基本概念与组成.doc

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1、第3章计算机数控系统3．1计算机数控（CNC）系统的基本概念计算机数控（computerizednumericalcontro，简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能．由一台计算机完成以前机床数控装置所完成的硬件功能，对机床运动进行实时控制。CNC系统由程序、输入装置、输出装置、CNC装置、PLC、主轴驱动装置和进给（伺眼）驱动装置组成。由于使用了CNC装置，使系统具有软件功能，又用PLC取代了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，灵活性、通用性

2、、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维修也方便，并且具有与上位机连接及进行远程通信的功能。3．2微处理器数控（MNC）系统的组成大多数CNC装置现在都采用微处理器构成的计算机装置，故也可称微处理器数控系统（MNC）。MNC一般由中央处理单元（CPU）和总线、存储器（ROM，RAM）、输入/输出（I／O）接口电路及相应的外部设备、PLC、主轴控制单元、速度进给控制单元等组成。图3.2.1为MNC的组成原理图。3.2.1中央处理单元（CPU）和总线(BUS）CPU是微型计算机的核心，由运算器、控制器和内寄存器组组成。它对系统内的部件及操

3、作进行统一的控制，按程序中指令的要求进行各种运算，使系统成为一个有机整体。总线（BUS）是信息和电能公共通路的总称，由物理导线构成。CPU与存储器、I/O接口及外设间通过总线联系。总线按功能分为数据总线（DB）、地址总线（AB）和控制总线（CB）。３．２．２存储器(memory)(１)概述存储器用于存储系统软件（管理软件和控制软件）和零件加工程序等，并将运算的中间结果和处理后的结果（数据）存储起来。数控系统所用的存储器为半导体存储器。（２）半导体存储器的分类①随机存取存储器（读写存储器）ＲＡＭ（randomaccessmemory）用来存储

4、零件加工程序，或作为工作单元存放各种输出数据、输入数据、中间计算结果，与外存交换信息以及堆栈用等。其存储单元的内容既可以读出又可写入或改写。②只读存储器ＲOＭ(resd-onlymemory)专门存放系统软件（控制程序、管理程序、表格和常数）的存储器，使用时其存储单元的内容不可改变，即不可写入而只能读出，也不会因断电而丢失内容。3．2．3输入/输出（I／O）接口电路及相应的外部设备（1）I／O接口指外设与CPU间的联接电路。微机与外设要有输入输出数据通道，以便交换信息。一般外设与存储器间不能直接通信，需靠CPU传递信息，通过CPU对I／O接

5、口的读或写操作，完成外设与CPU间输入或输出信息的操作。CPU向外设送出信息的接口称为输出接口，外设向CPU传递信息的接口称输入接口，此外还有双向接口。微机中I／O接口包括硬件电路和软件两部分。由于选用的I／O设备或接口芯片不同，I/O接口的操作方式也不同，因而应用程序也不同。I／O接口硬件电路主要由地址译码、I／O读写译码和I/O接口芯片（如数据缓冲器和数据锁存器等）组成。在CNC系统中I／O的扩展是为控制对象或外部设备提供输入/输出通道，实现机床的控制和管理功能，如开关量控制、逻辑状态监测、键盘、显示器接口等。I／O接口电路同与其相连的

6、外设硬件电路特性密切相关，如驱动功率、、电子匹配、干扰抑制等。（2）外部I／O设备及I／O接口①MDI/CRT接口手动数据输入（MDI）是通过数控面板上的键盘（常为软触键）进行操作的。当CPU扫描到按下键的信号时，就将数据送入移位寄存器，其输出经过报警检查。若不报警，数据经选择门、移位寄存器、数据总线送入RAM中；若报警则数据不送入RAM。②数据输入/输出串行接口CNC装置控制对立的单台机床时，通常需要与下列设备相接并进行数据的输入输出。（a）数据输入输出设备如光电纸带阅读机（PTR）、纸带穿孔机（PP）、打印和穿复校设备（TTY）、零件的

7、编程机和可编程控制器的编程机等。（b）外部机床控制面板尤其是大型机床，为操作方便常在机床上设外部的机床控制面板，可分为固定式或悬挂式两种。（c）通用的手摇脉冲发生器。（d）进给驱动和主轴驱动线路一般情况下它们与CNC装置装在同一机柜或相邻机柜内，与CNC装置通过内部连线相连，它们之间不设置通用输出输入接口。此外，ＣＮＣ装置还要与上级主计算机或ＤＮＣ计算机直接通信，或通过工厂局部网络相连，从而具有网络通信功能。（3）机床的I／O控制通道机床的I／O控制通道是指微机与机床之间的联接电路。计算机数控系统对机床的控制，通常由数控系统中的I／O控制器

8、和I／O控制软件共同完成。①I／O控制器的功能特点（a）能够可靠地传送控制机床动作的相应控制信息，并能够输入控制机床所需的有关状态信息。（b）能够进行相应的信息转换，以满足CNC