【文章內(nèi)容簡介】 序和數(shù)據(jù)的主存儲(chǔ)器，或功能模塊間數(shù)據(jù)傳送的共享存儲(chǔ)器。 多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)的 CNC裝置的優(yōu)點(diǎn) 與單微處理機(jī)結(jié)構(gòu) CNC裝置相比，多微處理機(jī)結(jié)構(gòu) CNC裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：2023/3/9 星期二星期二 42現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)三、多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)的 CNC裝置（ 1）運(yùn)算速度快，性能價(jià)格比高。 多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)中每一微處理機(jī)完成某一特定功能，相互獨(dú)立，并且并行工作，所以運(yùn)算速度快。它適應(yīng)多軸控制，高進(jìn)給速度、高精度、高效率的數(shù)控要求，由于系統(tǒng)共享資源，故性能價(jià)格比高。（ 2）適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展容易。 多微處理機(jī)結(jié)構(gòu) CNC裝置大都采用模塊化結(jié)構(gòu)。可將微處理機(jī)、存儲(chǔ)器、輸入輸出控制分別作成插件板，或?qū)⑵浣M成獨(dú)立的硬件模塊，相應(yīng)的軟件也是模塊結(jié)構(gòu)，固化在硬件模塊中，這樣可以積木式組成 CNC裝置，具有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，維修也方便。（ 3）可靠性高。 由于多微處理機(jī)功能模塊獨(dú)立完成某一任務(wù)，所以某一功能模塊出故障，其它模塊照常工作，不至于整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，只要換上正常模塊就解決問題，提高系統(tǒng)可靠性。（ 4）硬件易于組織規(guī)模生產(chǎn) 一般硬件是通用的，易于配置，只要開發(fā)新的軟件就可以構(gòu)成不同的 CNC裝置，便于組織規(guī)模生產(chǎn)，保證質(zhì)量，形成批量。2023/3/9 星期二星期二 43現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)軟件是一個(gè)典型而又復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。本節(jié)將首先介紹系統(tǒng)軟硬件界面的關(guān)系，然后從系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)流的角度來分析 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程，并從 多任務(wù)性和實(shí)時(shí)性 的角度來分析 CNC系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，CNC裝置的軟件是為完成 CNC數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)功能而專門設(shè)計(jì)和編制的，是一種專用軟件，其結(jié)構(gòu)取決于軟件的分工，也取決于軟件本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。軟件功能是 CNC裝置的功能體現(xiàn)。一些廠商生產(chǎn)的 CNC裝置，硬件設(shè)計(jì)好后基本不變，而軟件功能不斷升級(jí)，以滿足制造業(yè)發(fā)展的要求 。2023/3/9 星期二星期二 44現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)軟件與硬件實(shí)現(xiàn)各種功能的特點(diǎn)和關(guān)系關(guān)系：從理論上講，硬件能完成的功能也可以用軟件來完成。從實(shí)現(xiàn)功能的角度看，軟件與硬件在邏輯上是等價(jià)的。特點(diǎn)：硬件處理速度快，但靈活性差，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制的功能困難軟件設(shè)計(jì)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但處理速度相對(duì)較慢 。軟、硬件實(shí)現(xiàn)功能的分配 —— 軟件硬件功能界面劃分功能界面劃分的準(zhǔn)則：系統(tǒng)的性能價(jià)格比一、一、 CNC裝置軟件和硬件的功能界面裝置軟件和硬件的功能界面2023/3/9 星期二星期二 45現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)功能界面的幾種劃分：輸 入預(yù)處理位置檢測插補(bǔ)運(yùn)算 位置控制 速度控制 伺服電機(jī)程序硬件硬件硬件硬件軟件軟件軟件軟件 軟件和硬件的功能界面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ一、一、 CNC裝置軟件和硬件的功能界面裝置軟件和硬件的功能界面2023/3/9 星期二星期二 46現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)一、 CNC裝置軟件和硬件的功能界面 四種功能界面的劃分，代表了不同時(shí)期的數(shù)控裝置產(chǎn)品。數(shù)控裝置發(fā)展的趨勢(shì)是 軟件承擔(dān)的任務(wù)越來越多 。這主要是由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理能力不斷增強(qiáng)，使軟件運(yùn)行的速度大大提高的結(jié)果。這種趨勢(shì)并不是一成不變的，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，硬件的成本也在不斷降低，如果硬件的制造可以做到象軟件一樣靈活，能夠根據(jù)特殊需求，專門制做的時(shí)候，硬件所擔(dān)負(fù)的功能還會(huì)逐步增加。2023/3/9 星期二星期二 47現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) CNC裝置系統(tǒng)軟件的主要任務(wù)：如何將由零件加工程序表達(dá)的加工信息，變換成各進(jìn)給軸的位移指令、主軸轉(zhuǎn)速指令和輔助動(dòng)作指令，控制加工設(shè)備的軌跡運(yùn)動(dòng)和邏輯動(dòng)作，加工出符合要求的零件。二、二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程2023/3/9 星期二星期二 48現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)加工程序 譯 碼譯碼緩沖區(qū)刀補(bǔ)處理刀補(bǔ)緩沖區(qū)速度預(yù)處理插補(bǔ)緩沖區(qū)插補(bǔ)處理運(yùn)行緩沖區(qū)伺服驅(qū)動(dòng)位控處理位置反饋PLC控制CNC裝置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程示意圖 二、二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程2023/3/9 星期二星期二 49現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)在系統(tǒng)軟件中各程序間的數(shù)據(jù)交換方式一般都是 通過緩沖區(qū)進(jìn)行的。 該緩沖區(qū)由若干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，當(dāng)前程序段被解釋完后便將該段的數(shù)據(jù)信息送入緩沖區(qū)組中空閑的一個(gè)。后續(xù)程序（如刀補(bǔ)程序）從該緩沖區(qū)組中獲取程序信息進(jìn)行工作。二、二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程2023/3/9 星期二星期二 50現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)一、零件程序的輸入零件程序的輸入零件程序的輸入對(duì)于早期的數(shù)控裝置是用紙帶閱讀機(jī)鍵盤進(jìn)行?，F(xiàn)代的數(shù)控裝置可通過通信方式或其它輸入裝置實(shí)現(xiàn)。紙帶閱讀機(jī)中斷服務(wù)程序執(zhí)行一次只讀入一個(gè)字符，而且要經(jīng)過一系列的檢查判別，認(rèn)為合格后才能存入緩沖區(qū)。鍵盤中斷服務(wù)程序執(zhí)行一次讀入一個(gè)按鍵的信息，即按下一個(gè)鍵就向 CPU 申請(qǐng)一次中斷。在鍵盤服務(wù)程序中將鍵盤上打入的字符送入MDI緩沖器，然后再送入零件程序存儲(chǔ)器。 (圖 433）數(shù)據(jù)存放形式在零件程序存儲(chǔ)器中可以儲(chǔ)存多個(gè)零件程序，零件程序一般是按順序存放的，為了方便零件程序的調(diào)用，2023/3/9 星期二星期二 51現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)在零件程序存儲(chǔ)器中還開辟了目錄區(qū)，在目錄區(qū)中按固定格式存放著相應(yīng)零件程序的有關(guān)信息，形成目錄表，目錄表的每一項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)零件程序。（圖 434）儲(chǔ)存的零件程序通常已不用 ISO代碼或 EIA代碼表示，而是將它轉(zhuǎn)換為某些數(shù)控內(nèi)部代碼。（如表 42）例如：程序 N10 G91 G01 X100 Y50 F150 M03 LF 轉(zhuǎn)換成數(shù)控內(nèi)部碼如表 43，為該零件程序段存儲(chǔ)器中的信息。零件加工程序的編輯將零件加工程序輸入后，常常需對(duì)該程序編輯，編輯工作主要有插入、刪除、替換和修改等操作。2023/3/9 星期二星期二 52現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)二、 譯碼 (解釋 )將用文本格式（通常用 ASCII碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成數(shù)控系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)格式（本例是指刀補(bǔ)處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式））。并按系統(tǒng)規(guī)定的格式放在譯碼結(jié)果緩沖器中為后續(xù)程序使用。譯碼有解釋和編譯兩種方法。解釋方法是將輸入程序整改成某種形式，在執(zhí)行時(shí)由計(jì)算機(jī)順序取出進(jìn)行分析、判斷和處理，即一邊解釋一邊執(zhí)行。編輯方法是將輸入程序作為源程序，對(duì)它進(jìn)行編譯，形成由機(jī)器指令組成的目的程序，然后計(jì)算機(jī)執(zhí)行這個(gè)目的程序。譯碼工作主要有：代碼識(shí)別和各項(xiàng)功能的譯碼2023/3/9 星期二星期二 53現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)代碼識(shí)別在 CNC系統(tǒng)中，代碼識(shí)別由軟件完成。譯碼程序從零件緩沖器中逐個(gè)輸入字符代碼，將其與相應(yīng)數(shù)字作比較，若相等就說明輸入了該字符。（圖 435）各功能碼的譯碼經(jīng)代碼識(shí)別設(shè)立了各功能代碼的標(biāo)志后，就可以分別對(duì)各功能碼進(jìn)行處理了。 對(duì)于不同的 CNC系統(tǒng)來說，編程格式有自己的規(guī)定，所以可以將譯碼結(jié)果緩沖器的設(shè)置與零件程序段格式相對(duì)應(yīng)。（如表 44）各個(gè)功能代碼的處理方式是不盡相同的，表 44，除 G代碼和 M代碼分組外，其與功能代碼只有一項(xiàng)，其地址在內(nèi)存中是指定的，因此，譯碼程序根據(jù)代碼識(shí)別設(shè)置的各功能碼的標(biāo)志，確定其存放其相應(yīng)數(shù)碼的地址，以便送入數(shù)據(jù)。 （圖 436）2023/3/9 星期二星期二 54現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 刀補(bǔ)處理的主要工作：根據(jù) G90/G91計(jì)算零件輪廓的終點(diǎn)坐標(biāo)值。根據(jù) R和 G41/42， 計(jì)算本段刀具中心軌跡的終點(diǎn)（ P’ e/P〃 e） 坐標(biāo)值。根據(jù)本段與前段連接關(guān)系，進(jìn)行段間連接處理。2. 刀補(bǔ)處理 (計(jì)算刀具中心軌跡 )二、二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程Pe（ 200， 300）XRP0（ 72， 48）Pe”Pe’G41G42Y2023/3/9 星期二星期二 55現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)速度預(yù)處理 主要功能是根據(jù)加工程序給定的進(jìn)給速度，計(jì)算在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)的合成移動(dòng)量，供插補(bǔ)程序使用。二、二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程2023/3/9 星期二星期二 56現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 速度處理程序主要完成以下幾步計(jì)算：計(jì)算本段總位移量：直線：合成位移量 L；園?。嚎偨俏灰屏?α 。計(jì)算每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)的合成進(jìn)給量： Δ L= F*Δ t/60 （ μ m） 式中： F進(jìn)給速度值（ mm/min）； △ t數(shù)控系統(tǒng)的插 補(bǔ)周期（ ms）Lα二、二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程2023/3/9 星期二星期二 57現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)插補(bǔ)計(jì)算 主要功能：根據(jù)操作面板上 “ 進(jìn)給修調(diào) ” 開關(guān)的設(shè)定值，計(jì)算本次插補(bǔ)周期的實(shí)際合成位移量：△ L1=△L* 修調(diào)值將 △ L1按插補(bǔ)的線形（直線，園弧等）和本插補(bǔ)點(diǎn)所在的位置分解到各個(gè)進(jìn)給軸，作為各軸的位置控制指令（ △ X △ Y1）。 經(jīng)插補(bǔ)計(jì)算后的數(shù)據(jù)存放在運(yùn)行緩沖區(qū)中，以供位置控制程序 之用。本程序以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期 △ t定時(shí)運(yùn)行。二、二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程2023/3/9 星期二星期二 58現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 位置控制處理f（）+++++插補(bǔ)輸出△ X1△ Y1指令位置X1新 Y1新跟隨誤差△ X3△ Y3實(shí)際位置X2新 Y2新反饋位置增量△ X △ Y2X1舊 Y1舊X2舊 Y2舊速度指令VX、 VY位置控制轉(zhuǎn)換流程二、二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程2023/3/9 星期二星期二 59現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 位置控制完成以下幾步計(jì)算 ：計(jì)算新的位置指令坐標(biāo)值： X1新 = X1舊 +△ X1； Y1新 = Y1舊 +△ Y1；計(jì)算新的位置實(shí)際坐標(biāo)值： X2新 = X2舊 +△ X2； Y2新 = Y2舊 +△ Y2計(jì)算跟隨誤差 (指令位置值 — 實(shí)際位置值