【正文】 統(tǒng)而定 。 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 。 該數(shù)供插補(bǔ)程序判斷減速起點(diǎn)和終點(diǎn)之用 。 2. 刀補(bǔ)處理 (計(jì)算刀具中心軌跡 ) 二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 Pe（ 200， 300） X R P0（ 72， 48） Pe” Pe’ G41 G42 Y 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 75 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒊ 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 。 ? 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 。 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、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 71 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 以標(biāo)志形式存放 G指令示例 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0G00 0 ：無該指令； 1 ：有該指令G01 0 ：無該指令； 1 ：有該指令G02 0 ：無該指令； 1 ：有該指令G03 0 ：無該指令； 1 ：有該指令G9 0/G9 1 0 ： G 90 ； 1 ： G91｝G06 0 ：無該指令； 1 ：有該指令00 ： G40 ；11 ： G4001 ： G41 ；10 ； G42 二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 72 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 。 char M1； char T； //存放本段換刀的刀具號 。 char G0； //以標(biāo)志形式存放 G指令 。 double COOR[20]； //存放尺寸指令的數(shù)值 （ μ m） 。 二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 * 70 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示例： Struct PROG_BUFFER { char buf_state； //緩沖區(qū)狀態(tài) ， 0 空； 1 準(zhǔn)備好 。 4. 功能界面劃分的準(zhǔn)則：系統(tǒng)的性能價(jià)格比 一、 CNC裝置軟件和硬件的功能界面 * 66 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 5. 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 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、 CNC裝置軟件和硬件的功能界面 * 67 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 。 ? 軟件設(shè)計(jì)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但處理速度相對較慢。 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 。 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) ， 最后介紹一個(gè)典型 CNC裝置系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu) 。 由于多端口存儲器設(shè)計(jì)較復(fù)雜，而且對兩個(gè)以上的主模塊，會因爭用存儲器可能造成存儲器傳輸信息的阻塞，所以這種結(jié)構(gòu)一般采用雙端口存儲器（雙端口 RAM）。 四 . 多主結(jié)構(gòu)的 CNC系統(tǒng)硬件簡介 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) * 60 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 共享總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單 、 系統(tǒng)組配靈活 、 成本相對較低 、 可靠性高 ? 共享總線結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn) ? 總線是系統(tǒng)的 “ 瓶頸 ” ， 一旦系統(tǒng)總線出現(xiàn)故障 ， 將使整個(gè)系統(tǒng)受到影響； ? 由于使用總線要經(jīng)仲裁 ， 使信息傳輸率降低 。 ? 容錯(cuò)能力強(qiáng)，在某模塊出了故障后，通過系統(tǒng)重組仍可斷繼續(xù)工作 2. 多主結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 ： ? 共享總線結(jié)構(gòu)型 ? 共享存儲器結(jié)構(gòu)型。 三 . 華中 Ⅰ 型數(shù)控系統(tǒng) (硬件 )簡介 * 53 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 1. 采用模擬式交流 /直流伺服單元 ALLINONE CPU卡 顯 示 卡 位置控制板 n 位置控制板 1 電 子 盤 速度控制單元 1 速度控制單元 n 無 源 母 板（系 統(tǒng) 總 線 BUS) 標(biāo)準(zhǔn) PC計(jì)算機(jī) CNC裝置 光隔 I/O板 機(jī)床開關(guān)量 I/O 按鈕站、狀態(tài)燈 NC鍵盤 CNC系統(tǒng) 多功能板 主軸控制模板 主軸編碼器 手搖脈沖發(fā)生器 定制功能接口 網(wǎng)絡(luò)卡 COM2串口 … … … 華中 Ⅰ 型數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 三 . 華中 Ⅰ 型數(shù)控系統(tǒng) (硬件 )簡介 * 54 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 2. 采用數(shù)字式交流伺服單元 ALLINONE CPU卡 顯 示 卡 電 子 盤 數(shù)字交流伺服單元 1 數(shù)字交流伺服單元 4 無 源 母 板（系 統(tǒng) 總 線 BUS) 標(biāo)準(zhǔn) PC計(jì)算機(jī) CNC裝置 光隔 I/O板 機(jī)床開關(guān)量 I/O 按鈕站、狀態(tài)燈 NC鍵盤 CNC系統(tǒng) 多功能板 主軸控制模快 主軸編碼器 手搖脈沖發(fā)生器 定制功能接口 網(wǎng)絡(luò)卡 COM2串口 … … 華中 Ⅰ 型數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 四串口通信板 三 . 華中 Ⅰ 型數(shù)控系統(tǒng) (硬件 )簡介 * 55 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 3. 教學(xué)型 (經(jīng)濟(jì)型 )數(shù)控系統(tǒng) 打印機(jī)接口 計(jì)算機(jī)主板 顯 示 卡 多功能板 步進(jìn)電機(jī)單元 1 步進(jìn)電機(jī)單元 8 系 統(tǒng) 總 線 （BUS) 標(biāo)準(zhǔn) PC計(jì)算機(jī) 機(jī)床開關(guān)量 I/O 操作面板 主軸編碼器 手搖脈沖發(fā)生器控制面板 定制功能接口 網(wǎng)絡(luò)卡 … … 多功能NC接口板 光隔I/O接口 軟 /硬盤 驅(qū)動(dòng)器 控制柜 華中 Ⅰ 型教學(xué)數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 三 . 華中 Ⅰ 型數(shù)控系統(tǒng) (硬件 )簡介 * 56 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 多主 CPU結(jié)構(gòu)中 ， 有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 CPU部件 ， 部件之間采用緊耦合 ， 有集中的操作系統(tǒng) ， 通過總線仲裁器 (由硬件和軟件組成 )來解決總線爭用問題 ， 通過公共存儲器來進(jìn)行信息交換 。 它以通用的工業(yè) PC機(jī) （ IPC） 為基礎(chǔ) ， 采用開放式的體系結(jié)構(gòu) ， 從而使華中 Ⅰ 型數(shù)控系統(tǒng)的可靠性和質(zhì)量得到了保證 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 51 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒎ 功能接口模塊 ? 實(shí)現(xiàn)用戶特定功能要求的接口板 ， ? 實(shí)例： ? 仿形控制器接口； ? 激光加工焦點(diǎn)自動(dòng)跟蹤器接口； ? 刀具監(jiān)控系統(tǒng)中的信號采集器接口板 。 ? 獨(dú)立型 （ Standalone Type） PLC（ 或通用型） 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 50 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒍ 位置控制模塊 ? 位置控制模塊是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分 ， 是實(shí)現(xiàn)軌跡控制時(shí) ， CNC裝置與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接的接口模塊 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 47 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? PMC模塊實(shí)現(xiàn)方式有以幾種： ? 簡單 I/O接口板： 系 統(tǒng) 總 線 數(shù) 字 接 口 光電隔離器件 A/D D/A 轉(zhuǎn)換 調(diào)理電路 功率放大 傳 感 元 件 功 率 放 大 光電隔離器件 計(jì) 數(shù) 器 計(jì)數(shù)脈沖 濾波、倍頻 整形 PMC模塊硬件邏輯框圖 開關(guān)量轉(zhuǎn)換 脈沖量轉(zhuǎn)換 模擬量轉(zhuǎn)換 * 48 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? PLC（ Programmable Logic Controller） 控制：它是目前CNC系統(tǒng)用得最廣泛的方式 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 46 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? PLC模塊變換處理其目的 ： ? 滿足 CNC系統(tǒng)的輸入輸出要求。 ? CNC裝置與被控設(shè)備交換的信息有三類： 開關(guān)信號 、 模擬信號 、 脈沖信號 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 44 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒌ PLC(Programmable Logic Controller) 模塊 ? PLC模塊 ： CNC裝置實(shí)現(xiàn)順序控制的模塊 。 ? 因電子器件組成的存儲單元是按磁盤的管理方式進(jìn)行的，故稱其為 電子盤 。這類器件有： ? E2PROM； FLASH； 帶后備電池的 RAM。若按其讀寫性能來看，它又可分為三類 ? 只讀存儲元件（ ROM、 PROM、 EPROM） ? 易失性隨機(jī)讀寫存儲元件（ RAM）。 前兩類一般用作外存儲器，其特點(diǎn)是容量大，價(jià)格低。 ? 光存儲器件，如：光盤（只讀）。 在 CNC裝置中它用來存放下列數(shù)據(jù)和參數(shù)： ? 系統(tǒng)軟件 、 系統(tǒng)固有數(shù)據(jù)； ? 系統(tǒng)的配置參數(shù) (系統(tǒng)所能控制的進(jìn)給軸數(shù) ， 軸的定義 ， 系統(tǒng)增益等 )； ? 用戶的零件加工程序 。 因此 ， CNC裝置中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的合理選用是至關(guān)重要的 。 如果計(jì)算機(jī)主板選用的是 ALLINONE 主板 ， 則此板可省略 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 38 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒊ 輸入 /出模塊 (多功能卡 ) ? 它是 CNC裝置與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交換的接口板 ， 即 CNC裝置通過該接口可以從輸入設(shè)備獲取數(shù)據(jù) ， 也可以將 CNC裝置中的數(shù)據(jù)送給輸出設(shè)備 。 ? 顯示卡是一個(gè)通用性很強(qiáng)的模塊。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 36 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒉ 顯示模塊 (顯示卡 ) ? 顯示卡的主要作用 ：接收來自 CPU的控制命令和顯示用的數(shù)據(jù) ， 經(jīng)與 CRT的掃描信號調(diào)制后 ， 產(chǎn)生 CRT顯示器所需要的視頻信號 ， 在 CRT上產(chǎn)生所需要的畫面 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 35 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 系統(tǒng)總線 (母板 )：由一組傳送數(shù)字信息的物理導(dǎo)線組成，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)或信息交換的通道： ? 數(shù)據(jù)總線 ? 地址總線： ? 控制總線： ? 工業(yè)用 PC機(jī)的總線母板是獨(dú)立的無源四層板（走線面、元件面、電源層和地線層），它的可靠性高于兩層板。 ? 軟 、 硬驅(qū)動(dòng)器接口 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 34 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 計(jì)算機(jī)主板的主要作用 ：對輸入到 CNC裝置中的種種數(shù)據(jù)、信息 (零件加工程序，各種 I/O信息等 )進(jìn)行相應(yīng)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 32 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) I/O設(shè)備 計(jì)算機(jī)主板 顯 示 卡 功能模板 m 功能模板 1 電 子 盤 多功能卡 位置控制板 n 位置控制板 1 PLC模塊 主軸控制模板 機(jī)床 I/O 控制面板 速度控制單元 1 速度控制單元 n 功能驅(qū)動(dòng) 1 功能驅(qū)動(dòng) m … … … … 系 統(tǒng) 總 線（BUS） 標(biāo)準(zhǔn) PC計(jì)算機(jī) CNC裝置 CNC系統(tǒng) 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 33 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 1. 計(jì)算機(jī)主板和系統(tǒng)總線 (母板 ) 計(jì)算機(jī)主板是 CNC裝置的核心 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 31 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 實(shí)現(xiàn) CNC系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的條件是總線 (BUS)標(biāo)準(zhǔn)化 。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)按功能的要求選擇不同的功能模塊 ， 并將其插入控制單元母板上 ， 即可組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)的方法 。 ? 分布式結(jié)構(gòu) ：系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上帶 CPU的功能模塊，各模塊有自己獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，模塊間采用松耦合，且采用通訊方式交換信息 。 一、概述 硬件體系結(jié)構(gòu) * 29 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 多機(jī)系統(tǒng) : CNC裝置中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 CPU， 即系統(tǒng)中的某些功能模塊自身也帶有 CPU， 根據(jù)部件間的相互關(guān)系又可將其分為： ? 多主結(jié)構(gòu) ：系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上帶 CPU的模塊部件對系統(tǒng)資源有控制或使用權(quán)。 ? 主從結(jié)構(gòu) ， 系統(tǒng)中只有一個(gè) CPU(稱為主 CPU)對系統(tǒng)的資源有控制和