計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(4)-全文預(yù)覽
【正文】 系統(tǒng)啟動(dòng)，初始化完成后，進(jìn)入后臺(tái)程序循環(huán)中，實(shí)時(shí)中斷程序不斷插入此循環(huán)過(guò)程，完成各項(xiàng)實(shí)時(shí)控制任務(wù)。 ?在常規(guī)的 CNC系統(tǒng)中一般采用兩種典型結(jié)構(gòu)： –中斷型結(jié)構(gòu) –前后臺(tái)型結(jié)構(gòu) 常規(guī) CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu) 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) ? 中斷型軟件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是除了初始化程序之外，整個(gè)系統(tǒng)軟件的各種功能模塊分別安排在不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序中，整個(gè)軟件就是一個(gè)大的中斷系統(tǒng)。 – 在 CNC裝置的軟件中，主要采用“資源分時(shí)共享”和“資源重疊的流水處理”方法。 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) ? 在 CNC系統(tǒng)中，軟件和硬件在邏輯上是等價(jià)的，即由硬件完成的工作原則上也可以由軟件來(lái)完成。 工程實(shí)例 34 ?幾 種 典 型 的 軟 件 型 CNC PA8000 CNC ServoWorks CNC EMC CNC 廠家 德國(guó) POWER AUTOMATION 美國(guó) SoftServo 美國(guó) NIST 主持的開(kāi)放式 CNC示范項(xiàng)目 硬件構(gòu)成 PC機(jī) +PACNC ENGINE伺服接口卡 1394適配卡 +PC機(jī)+1394伺服驅(qū)動(dòng)器 PC機(jī)并口，實(shí)現(xiàn)全軟件型運(yùn)動(dòng)控制 軟件平臺(tái) 標(biāo)準(zhǔn) Win NT OS +PA NT實(shí)時(shí)內(nèi)核 Windows實(shí)時(shí)擴(kuò)展 或 RTLinux 基于 RTLinux或 RTAI 二次開(kāi)發(fā) Compile Cycles軟件開(kāi)發(fā)工具 API接口和軟件開(kāi)發(fā)工具 源碼開(kāi)放 開(kāi)發(fā)工具 C++編程 運(yùn)動(dòng)控制 VB、C/C++源代碼 Linux下 C編程 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu) ? CNC系統(tǒng)的軟件是為完成 CNC系統(tǒng)的各項(xiàng)功能而專門設(shè)計(jì)和編制的，是數(shù)控加工系統(tǒng)的一種專用軟件，又稱為系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)程序）。 工程實(shí)例 33 ?DELTA TAU 公司的PMACNC Turbo PMAC Family UMAC QMAC Turbo PMAC2 Ultralite With MACRO Interface PMACPC/104 PMAC NC Advantage 800/810 CAMACRE Cam Generator Program Motion Generator 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 3） 軟件型開(kāi)放式結(jié)構(gòu) ? 當(dāng)今開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。 工程實(shí)例 32 ?典型的“PC嵌入NC”式數(shù)控結(jié)構(gòu) FANUC 150/160/180/210系列 SIEMENS 840D CNC 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 3） NC 嵌入 PC式結(jié)構(gòu) ? 一些以 PC機(jī)為基礎(chǔ)的 CNC制造商，通過(guò)開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制卡+PC機(jī)構(gòu) CNC。 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 2） PC嵌入 NC式結(jié)構(gòu) ? 一些傳統(tǒng) CNC系統(tǒng)的制造商將把專用結(jié)構(gòu)的 CNC部分和 PC機(jī)結(jié)合在一起，將非實(shí)時(shí)控制部分改由 PC機(jī)來(lái)承擔(dān)，實(shí)時(shí)控制部分仍使用多年積累的專用技術(shù)。 ? 對(duì)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展、改變和維修，都必須求助于系統(tǒng)供應(yīng)商。 ? 但硬件之間彼此不能交換和替代，沒(méi)有通用性。 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) （ 2）單處理器結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu) – 總線式多處理器數(shù)控系統(tǒng) ? 各微處理器從邏輯上分不出主從。 – 緊耦合有集中的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)共享資源； – 松耦合采用多重操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)并行處理。 ?一種功能模塊式結(jié)構(gòu)的全功能型車床數(shù)控系統(tǒng)框圖 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) （ 2）單處理器結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu) 單處理器結(jié)構(gòu) ? 在單處理器 CNC中， CPU采用集中控制和軟件實(shí)時(shí)調(diào)度的方式，分時(shí)處理數(shù)控中的編輯、譯碼、插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、位置控制、加工過(guò)程監(jiān)控、顯示等各個(gè)任務(wù)。 工程實(shí)例 31 ?FANUC 6 MB CNC的大板式數(shù)控裝置 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) （ 1）大板式結(jié)構(gòu)和功能模板式結(jié)構(gòu) 功能模塊式結(jié)構(gòu) ? 現(xiàn)代 CNC采用總線式、模塊化結(jié)構(gòu) – 日本 FANUC的 15/16/18系統(tǒng)、德國(guó)西門子的 840/880系列及美國(guó) AB公司的 8600系列等。 – 準(zhǔn)備功能： 指定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式 – 插補(bǔ)功能： 完成零件輪廓 (平面或曲面 )加工軌跡運(yùn)算 – 進(jìn)給、主軸、刀具和輔助功能 – 補(bǔ)償功能：常見(jiàn)的有 刀具的尺寸補(bǔ)償和傳動(dòng)鏈誤差補(bǔ)償 – 自診斷功能 – 通信功能： 與外界進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換的功能 數(shù)控系統(tǒng)功能 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) ? 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由硬件和軟件共同完成數(shù)控任務(wù)。 概述 計(jì) 算 機(jī)（ 軟 件 功 能 ）硬 件 電 路（ 硬 件 功 能 ）伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機(jī) 床指 令 輸 入數(shù)控裝置 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) ? 從自動(dòng)控制角度看，數(shù)控系統(tǒng)是 一種軌跡控制系統(tǒng) ，本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件（各運(yùn)動(dòng)軸）的位移量為控制對(duì)象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu) CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu) 數(shù)控機(jī)床用可編程控制器 CNC裝置的 I/O接口及通信 典型的 CNC裝置 概述 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 【 內(nèi)容提示 】 介紹數(shù)控系統(tǒng)組成、功能和工作流程、CNC裝置的硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床用可編程控制器（ PLC）、數(shù)控系統(tǒng)的輸入 /輸出及通信接口，以及幾種典型的 CNC系統(tǒng)。 – CNC與硬線數(shù)控 NC的區(qū)別 ： CNC的許多數(shù)控功能由軟件實(shí)現(xiàn)的，很容易通過(guò)軟件的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能的更改或擴(kuò)展，因此具有更大的柔性。 ? CNC系統(tǒng)的主要功能如下： – 控制功能： 通過(guò)軸的聯(lián)動(dòng)完成輪廓軌跡的加工。 數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作流程 機(jī) 床 電 器位 置 檢 測(cè)進(jìn) 給 電 機(jī)主 軸 電 機(jī)主 軸 控 制 單 元可 編 程 控 制 器（ P L C ）速 度 控 制 單 元電 氣 控 制 單 元計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置輸 入裝 置程 序 清 單信 息 載 體通 信系 統(tǒng)編 程 器C A D / C A M 系 統(tǒng)上 位 機(jī)輸 出裝 置打 印 機(jī)顯 示 設(shè) 備第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) ?CNC系統(tǒng)的工作流程 數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作流程 坐 標(biāo) 軸 運(yùn) 動(dòng) 與 位 置 檢 測(cè) F指 令速 度 處 理坐 標(biāo) 及 刀 補(bǔ) 處 理主 軸 電 動(dòng) 機(jī)和 電 氣 控 制主 軸 控 制 與輔 助 操 作 處 理伺 服 驅(qū) 動(dòng)進(jìn) 給 電 動(dòng) 機(jī)位 置 控 制輸 出插 補(bǔ) 運(yùn) 算S 、 M 、 T執(zhí) 行 完 信 號(hào)可 編 程 控 制 器 P L CS 、 M 、 T指 令 處 理插 補(bǔ) 預(yù) 處 理G指 令處 理輸 入譯 碼零 件 程 序第 3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)類型 ： （ 1）大板式結(jié)構(gòu)和功能模板式結(jié)構(gòu) – 按 CNC裝置中各印制電路板的插接方式 （ 2）單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu) – 按 CNC裝置中微處理器的個(gè)數(shù) （ 3）專用型結(jié)構(gòu)和個(gè)人計(jì)算機(jī)型結(jié)構(gòu) – 按 CNC裝置硬件的制造方式 （ 4）封閉式結(jié)構(gòu)、 PC嵌入 NC式結(jié)構(gòu)、 NC
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