数控装置与典型数控系统

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1、第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统1 计算机数控装置（CNC）的构成 数控机床一般由输入输出设备、数控机床一般由输入输出设备、CNC装装置（或称置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。其中除机床本体以外的部分统称为置组成。其中除机床本体以外的部分统称为计算机数控（计算机数控（CNC）系统。）系统。其中其中CNC装置装置是数控系统的核心部分，它是数控系统的核心部分，它由硬件和软件共同构成，其硬

2、件构成在很大由硬件和软件共同构成，其硬件构成在很大程度上决定着程度上决定着CNC系统的性能。系统的性能。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统2（一）（一）计算机部分计算机部分 计算机是计算机是CNC装置的核心，主要包括微处装置的核心，主要包括微处理器理器(CPU)和总线、存储器、外围逻辑电路和总线、存储器、外围逻辑电路等。这部分硬件的等。这部分硬件的主要任务主要任务是对数据进行算是对数据进行算术和逻辑运算，存储系统程序、零件程序和术和逻辑运算，存储系统程序、零件程序和运算的中间变量以及管理定时与中断信号等。运算的中间变量以及管理定时与中断信号等。（二）（二）电源部分电源部分

3、 电源部分的任务是给电源部分的任务是给CNC装置提供一定功装置提供一定功率的逻辑电压、模拟电压及开关量控制电压。率的逻辑电压、模拟电压及开关量控制电压。电源要能够抗较强的浪涌电压和尖峰电压的电源要能够抗较强的浪涌电压和尖峰电压的干扰，电源抗电磁干扰和工业生产过程中所干扰，电源抗电磁干扰和工业生产过程中所产生的干扰的能力，在很大程度上决定了产生的干扰的能力，在很大程度上决定了CNC 装置的抗干扰能力。装置的抗干扰能力。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统3（三）（三）面板接口和显示接口面板接口和显示接口 这一部分接口电路主要是控制这一部分接口电路主要是控制MDI面板、操作面板

4、、数码显示、面板、操作面板、数码显示、CRT显显示等。操作者的手动数据输入、各种示等。操作者的手动数据输入、各种方式的操作、方式的操作、CNC的结果和信息显示的结果和信息显示都要通过这部分电路使人和都要通过这部分电路使人和CNC装置装置建立联系。建立联系。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统（四）（四）开关量开关量I/O（输入（输入/输出）接口输出）接口 对对CNC装置来说，由机床（装置来说，由机床（MT）向）向CNC传送传送的开关信号和代码信号称为输入信号，由的开关信号和代码信号称为输入信号，由CNC向向MT传送的开关信号和代码信号称为输出信号。传送的开关信号和代码信号称

5、为输出信号。CNC和和MT之间的出入信号不能直接连接，而要通之间的出入信号不能直接连接，而要通过过I/O接口电路连接起来。接口电路连接起来。这部分接口电路的主要任务是这部分接口电路的主要任务是:进行电平转换和进行电平转换和功率放大；为防止噪声引起误动作，要用光电隔功率放大；为防止噪声引起误动作，要用光电隔离器件或继电器将离器件或继电器将CNC和机床间的信号加以隔离。和机床间的信号加以隔离。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统5（五）（五）内置型内置型PLC部分部分 PLC是替代传统的机床强电的继电器逻是替代传统的机床强电的继电器逻辑，利用逻辑运算功能实现各种开关量的辑，利用

6、逻辑运算功能实现各种开关量的控制。现代控制。现代CNC多采用内置型多采用内置型PLC，因此，因此它已成为它已成为CNC装置的一个组成部分。装置的一个组成部分。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统（六）伺服输出和位置反馈接口（六）伺服输出和位置反馈接口 这部分硬件和这部分硬件和CPU一起组成一起组成CNC系统位系统位置控制的硬件支持，位置控制的某些重要性置控制的硬件支持，位置控制的某些重要性能取决于这部分硬件。伺服输出接口把能取决于这部分硬件。伺服输出接口把CPU运算所产生的控制策略经转换后输出运算所产生的控制策略经转换后输出给伺服驱动系统，它一般由输出寄存器（起给伺服驱动系

7、统，它一般由输出寄存器（起零阶保持作用）和零阶保持作用）和D/A器件组成。位置反馈器件组成。位置反馈接口采样位置反馈信号，它一般由鉴相、倍接口采样位置反馈信号，它一般由鉴相、倍频电路、计数电路等组成。频电路、计数电路等组成。CPU定时从计定时从计数电路中取计数值，完成系统中数电路中取计数值，完成系统中A/D过程。过程。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统7（七）主轴控制接口七）主轴控制接口 主轴控制主要是对主轴主轴控制主要是对主轴转速转速的控制。提高的控制。提高主轴转速控制范围可以更好地实现高效、高主轴转速控制范围可以更好地实现高效、高精、高速加工。精、高速加工。CNC装置

8、不仅要控制主轴的高转速，还要装置不仅要控制主轴的高转速，还要控制主轴在高转速下的准停，准停控制线路控制主轴在高转速下的准停，准停控制线路也包括在这部分接口电路中。常用的主轴准也包括在这部分接口电路中。常用的主轴准停控制可采用停控制可采用编码器编码器或或磁性传感器磁性传感器的方法实的方法实现。现。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统85.2 几种典型的几种典型的CNC装置装置 CNC装置从所使用的计算机类型来看，装置从所使用的计算机类型来看，有有专用计算机数控装置专用计算机数控装置（简称专机数控）（简称专机数控）和和通用个人计算机数控装置通用个人计算机数控装置（简称（简称PC

9、 数控）数控）两种结构，专机数控所用的计算机是数控两种结构，专机数控所用的计算机是数控系统生产厂家为其系统生产厂家为其CNC系统专门设计的；系统专门设计的；而而PC数控所用的计算机可以是普通的个人数控所用的计算机可以是普通的个人计算机，也可以是工业控制计算机。计算机，也可以是工业控制计算机。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统（一）专用计算机组成的（一）专用计算机组成的CNC装置装置 专机数控按组成专机数控按组成CNC装置的电路板的结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构特点可分为大板式结构和模块化结构两类，按类，按CNC装置内的微处理器装置内的微处理器CP

10、U数量可数量可分为分为单微处理器单微处理器和和多微处理器结构多微处理器结构两类。两类。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统10专用专用 CNC装置的优缺点装置的优缺点 采用专用计算机组成的数控系统，在选用采用专用计算机组成的数控系统，在选用高性能的微处理器构成分布式处理结构时，高性能的微处理器构成分布式处理结构时，可以获得很高的性能，如多轴联动高速、高可以获得很高的性能，如多轴联动高速、高精度控制，很强的补偿功能、图形功能、故精度控制，很强的补偿功能、图形功能、故障诊断功能以及通信功能。障诊断功能以及通信功能。但由于大批量生产和保密的需要，不同的但由于大批量生产和保密的需要

11、，不同的数控系统生产厂家自行设计其硬件和软件，数控系统生产厂家自行设计其硬件和软件，这样设计出来的封闭式专用系统具有的不同这样设计出来的封闭式专用系统具有的不同的软硬件模块、不同的编程语言、五花八门的软硬件模块、不同的编程语言、五花八门的人机界面、多种实时操作系统、非标准化的人机界面、多种实时操作系统、非标准化接口等，不仅给用户带来了使用上的复杂性，接口等，不仅给用户带来了使用上的复杂性，也给车间物流层的集成带来了很多困难。也给车间物流层的集成带来了很多困难。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统（二）（二）基于通用计算机的基于通用计算机的CNC装置装置第五章数控装置与典型数

12、控系统第五章数控装置与典型数控系统125.3 数控系统软件数控系统软件组成：组成：第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统131.管理程序模块管理程序模块 管理程序模块一般包括：系统初始化、管理程序模块一般包括：系统初始化、键盘分析与显示、数控程序读入、指令分析、键盘分析与显示、数控程序读入、指令分析、编辑修改、系统诊断等。编辑修改、系统诊断等。第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统14程序读入功能模块程序读入功能模块 第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统152.控制软件控制软件 插补软件插补软件第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统165.4 西门子数控系统构成实例西门子数控系统构成实例第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统171）CNC模块模块第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统182）电源模块）电源模块第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统193）伺服驱动模块）伺服驱动模块第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统204）系统典型接线图）系统典型接线图第五章数控装置与典型数控系统第五章数控装置与典型数控系统21CNC装置装置