【正文】 顯示，定時(shí)掃描鍵盤(pán)和倍率開(kāi)關(guān)狀態(tài)并送中央 CPU進(jìn)行處理； 插補(bǔ) CPU：完成插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制、 I／ O控制和 RS232通信等任務(wù)，還向中央 CPU提供機(jī)床操作面板開(kāi)關(guān)狀態(tài)及所需顯示的位置信息等。3）分布結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的帶有 CPU的功能模塊，每個(gè)功能模塊有自己獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境 (系統(tǒng)總線、存儲(chǔ)器、操作系統(tǒng)等 )，功能模塊間采用松耦合，即在空間上可以較為分散，各模塊間采用通信方式交換信息。目前多主結(jié)構(gòu)和分布結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較困難，加之主從結(jié)構(gòu)系統(tǒng)能滿足數(shù)控加工的大多數(shù)要求，故這兩種結(jié)構(gòu)的 CNC系統(tǒng)較少。 封閉式結(jié)構(gòu)和軟件開(kāi)放式結(jié)構(gòu) 封閉式結(jié)構(gòu)是早期普遍采用的結(jié)構(gòu)形式，目前在市場(chǎng)上還占有很大份額。 軟件開(kāi)放式結(jié)構(gòu)包括三種類型： PC嵌入 NC式 如： FANUC18i\16i系列， SIEMENS840D系列等 NC 嵌入 PC式 如： PMACNC系統(tǒng)， MAZATROL640CNC系統(tǒng)等 全軟件開(kāi)放式 如：美國(guó) MDSI公司的 open CNC等? 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)為典型的實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)，體系層次如圖。 數(shù)控系統(tǒng)軟件特點(diǎn)216。 數(shù)控系統(tǒng)軟件特點(diǎn)1）多任務(wù)性與并行處理 數(shù)控系統(tǒng)任務(wù)通常分為兩類：管理任務(wù)和控制任務(wù)。 工作中這些任務(wù)不是順序執(zhí)行的，而往往需要多任務(wù)并行處理。 并行處理是指軟件系統(tǒng)在同一時(shí)刻或同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)處理的方法。其方法是：在一定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，根據(jù)系統(tǒng)各任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求程度，規(guī)定它們占用 CPU的時(shí)間，使它們按規(guī)定順序和規(guī)則分時(shí)共享系統(tǒng)的資源。 圖 資源分時(shí)共享并行處理圖 并發(fā)處理和流水處理： 在多 CPU結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)中，根據(jù)各任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度，可采用以下兩種策略來(lái)提高系統(tǒng)處理速度。流水處理技術(shù)是利用重復(fù)的資源 (CPU)，將一個(gè)大的任務(wù)分成若干個(gè)子任務(wù)，這些小任務(wù)是彼此關(guān)聯(lián)的，然后按一定的順序安排每個(gè)資源執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，就像在一條生產(chǎn)線上分不同工序加工零件的流水作業(yè)一樣。 從各任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求的角度，基本上可分為強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)和弱實(shí)時(shí)性任務(wù)，強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)又可分為實(shí)時(shí)突發(fā)性任務(wù)和實(shí)時(shí)周期性任務(wù)。它們主要包括故障中斷 (急停、機(jī)械限位、硬件故障等 )、機(jī)床 PLC中斷等；實(shí)時(shí)周期性任務(wù)： 這類任務(wù)是精確地按一定時(shí)間間隔發(fā)生的。為保證加工精度和加工過(guò)程的連續(xù)性，這類任務(wù)處理的實(shí)時(shí)性是關(guān)鍵。弱實(shí)時(shí)性任務(wù)： 實(shí)時(shí)性要求相對(duì)較弱，只需要保證在某一段時(shí)間內(nèi)得以運(yùn)行即可。 優(yōu)先搶占調(diào)度機(jī)制是一種基于實(shí)時(shí)中斷技術(shù)的任務(wù)調(diào)度機(jī)制，能按任務(wù)的重要程度對(duì)其及時(shí)響應(yīng)。 優(yōu)先搶占調(diào)度機(jī)制是由硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn)的，硬件主要提供支持中斷功能的芯片和電路，如中斷管理芯片 (8259)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器(826 8254等 )等。216。前者是實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序，完成插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制、故障診斷等實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的任務(wù)。 這種結(jié)構(gòu)在前臺(tái)和后臺(tái)程序內(nèi)無(wú)優(yōu)先級(jí)等級(jí)，也無(wú)搶占機(jī)制，實(shí)時(shí)性差。圖 前后臺(tái)程序運(yùn)行關(guān)系圖2）中斷型結(jié)構(gòu)模式 除了初始化程序，整個(gè)系統(tǒng)軟件的各個(gè)任務(wù)模塊分別安排在不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序中，然后由中斷管理系統(tǒng) (由硬件和軟件組成 )對(duì)各級(jí)中斷服務(wù)程序?qū)嵤┱{(diào)度管理。 由于系統(tǒng)的中斷級(jí)別較多 (最多可達(dá) 8級(jí) )，可將強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)安排在優(yōu)先級(jí)較高的中斷服務(wù)程序中，因此這類系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性好。 20世紀(jì) 80年代至 90年代初的 CNC系統(tǒng)大多采用的是這種結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)在于：弱化功能模塊間的耦合關(guān)系，系統(tǒng)的開(kāi)放性和可維護(hù)性好 ，減少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工作量。目前國(guó)內(nèi)有些生產(chǎn)廠家就是采用的這種方法。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的基本數(shù)據(jù)（直線起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)，圓弧圓心、起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)、進(jìn)給速度等）運(yùn)用一定的算法，自動(dòng)的在有限坐標(biāo)點(diǎn)之間形成一系列的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而自動(dòng)的對(duì)各坐標(biāo)軸進(jìn)行脈沖分配，完成整個(gè)線段的軌跡分析。 完成插補(bǔ)運(yùn)算的裝置或程序稱為插補(bǔ)器，有：硬件插補(bǔ)器，軟件插補(bǔ)器，軟硬件結(jié)合插補(bǔ)器。脈沖頻率代表坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的速度，而數(shù)量代表運(yùn)動(dòng)位移的大小。數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) （時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)） 采用時(shí)間分割思想，根據(jù)編程的進(jìn)給速度將輪廓曲線分割為每個(gè)插補(bǔ)周期的進(jìn)給直線段（又稱輪廓步長(zhǎng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，以此來(lái)逼近輪廓曲線。該裝置按伺服檢測(cè)采樣周期采集實(shí)際位移，并反饋給插補(bǔ)器與指令比較，完成閉環(huán)控制。n 逐點(diǎn)比較法 早期數(shù)控機(jī)床廣泛采用的方法，適用于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)平面直線、圓弧、二次曲線插補(bǔ)。如果加工點(diǎn)走到圖形外面，那么下一步就要向圖形里面走；如果加工點(diǎn)在圖形里面，則下一步就要向圖形外面走，以縮小偏差。 特點(diǎn)：運(yùn)算直觀，脈沖輸出均勻，調(diào)節(jié)方便，精度高。（ 2）坐標(biāo)進(jìn)給 根據(jù)偏差情況，控制 X坐標(biāo)或 Y坐標(biāo)進(jìn)給一步，使加工點(diǎn)向規(guī)定圖形靠攏，縮小偏差。（ 4）終點(diǎn)判別 根據(jù)這一步的進(jìn)給結(jié)果，判定（比較）終點(diǎn)是否到達(dá)。216。+△△ x進(jìn)給：進(jìn)給：計(jì)算，直到計(jì)數(shù)器為零為止。 終點(diǎn)判別是判斷進(jìn)給總步數(shù)N=6+4=10， 將其存入終點(diǎn)判別計(jì)數(shù)器中，每進(jìn)給一步減 1，若 N=0， 則停止插補(bǔ)。 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)（第 Ⅰ 象限逆圓?。?）偏差判別yo xA(x0,y0)F0F0P(xi,yj)圓弧上圓弧上圓弧外圓弧外圓弧內(nèi)圓弧內(nèi)偏差判別函數(shù)偏差判別函數(shù)2）坐標(biāo)進(jìn)給圓弧上圓弧上圓弧外圓弧外圓弧內(nèi)圓弧內(nèi)△ y方向方向△ y方向方向yo xF0F0P(x0,y0)3） 新偏差計(jì)算4） 終點(diǎn)比較 用 (X0Xe)+(YeY0 )作為計(jì)數(shù)器，每走一步對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行減 1計(jì)算，直到計(jì)數(shù)器為零為止。 逐點(diǎn)比較法的象限處理 Differential 采用該方法進(jìn)行插補(bǔ)，具有運(yùn)算速度快，邏輯功能強(qiáng)，脈沖分配均勻等特點(diǎn)，且只輸入很少的數(shù)據(jù)，就能加工出直線、圓弧等較復(fù)雜的曲線軌跡，精度也能滿足要求。 數(shù)字積分的基本原理如圖：從時(shí)刻 t=0到 t， 函數(shù) Y=f(t)曲線所包圍的面積可表示為：S=∫f(t)dt∑Δt即積分運(yùn)算可用一系列微小矩形面積累加求和來(lái)近似。tti=0n1若 Δt取 最小基本單位 “1”，則上式可簡(jiǎn)化為：Yi(累加求和公式或矩形公式）這種累加求和運(yùn)算，即積分運(yùn)算可用數(shù)字積分器來(lái)實(shí)現(xiàn)，n1i=0被積函數(shù)寄