CNC系統(tǒng)的軟件結構【方案】課件

3.2CNC系統(tǒng)的軟件結構

3.2.1CNC系統(tǒng)軟件概述

CNC系統(tǒng)是一個典型而又復雜的實時控制系統(tǒng)，能對信息作出快速處理和響應。一個實時控制系統(tǒng)包括受控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。受控系統(tǒng)由硬件設備組成，如電機及其驅動；

控制系統(tǒng)（在此為CNC裝置）由軟件及其支持硬件組成，

共同完成數(shù)控的基本功能。

精選3.2CNC系統(tǒng)的軟件結構3.2.1CNC系統(tǒng)軟件概述

CNC裝置的許多控制任務，如零件程序的輸入與譯碼、刀具半徑的補償、插補運算、位置控制以及精度補償?shù)?。從邏輯上講，這些任務可看成是一個個的功能模塊，模塊之間存在耦合關系；從時間上來講，各功能模塊之間存在一個時序配合。在許多情況下，某些功能模塊必須同時運行，同時運行的模塊是由具體的加工控制要求所決定。例如，在加工零件的同時，要求CNC裝置能顯示其工作狀態(tài)，如零件程序的執(zhí)行過程、參數(shù)變化和刀具運動軌跡等，以方便操作者。這時，在控制軟件運行時管理軟件中的顯示模塊也必須同時運行；在控制軟件運行過程中，其本身的一些功能也必須同時運行。為使刀具運行連續(xù)進行，在各程序段之間無停頓，則要求譯碼、刀具補償和速度處理必須與插補同時進行。CNC裝置各功能模塊之間的并行處理關系如圖3-12所示，具有并行處理的兩模塊之間用雙向箭頭表示。

精選CNC裝置的許多控制任務，如零件程序的輸入與譯碼、刀具半圖

3-12并行處理關系

精選圖3-12并行處理關系精選3.2.2CNC系統(tǒng)軟件的結構特點1．CNC裝置軟件、硬件的界面

CNC裝置的軟件結構取決于軟件和硬件的分工，也取決于軟件本身的工作性質。硬件為軟件運行提供了支持環(huán)境。軟件和硬件在邏輯上是等價的，由硬件能完成的工作原則上也可以由軟件完成。硬件處理速度快，但造價高，軟件設計靈活，適應性強，但處理速度慢。所以，在CNC裝置中，軟、硬件的分工是由性價比決定的。精選3.2.2CNC系統(tǒng)軟件的結構特點精選在現(xiàn)代CNC裝置中，軟件和硬件的界面關系是固定的。早期的NC裝置中，數(shù)控系統(tǒng)的全部功能都由硬件來實現(xiàn)，隨著計算機技術的發(fā)展，計算機參與了數(shù)控系統(tǒng)的工作，構成了計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)，數(shù)控工作便由軟件來完成。隨著產品、功能要求的不同，軟件和硬件界面是不一樣的，三種典型CNC裝置的軟、

硬件界面關系如圖3-13所示。

精選在現(xiàn)代CNC裝置中，軟件和硬件的界面關系是固定的。早期圖

3-13三種典型的軟、

硬件界面關系

精選圖3-13三種典型的軟、硬件界面關系精選

2．系統(tǒng)軟件的內容及結構類型

CNC系統(tǒng)是一個專用的實時多任務系統(tǒng)，CNC裝置通常作為一個獨立的過程控制單元用于工業(yè)自動化生產中。因此，它的系統(tǒng)軟件包括管理和控制兩大部分，如圖3-14所示。管理部分包括輸入、I／O處理、通信、顯示、診斷以及加工程序的編制管理等程序；控制部分包括譯碼、刀具補償、速度處理、插補和位置控制等軟件。數(shù)控的基本功能由這些功能子程序實現(xiàn)。

這是任何一個計算機數(shù)控系統(tǒng)所必須具備的，功能增加，

自程序就增加。

精選2．系統(tǒng)軟件的內容及結構類型精選圖

3-14CNC裝置軟件任務分解

精選圖3-14CNC裝置軟件任務分解精選不同的系統(tǒng)軟件結構中對這些子程序的安排方式不同，管理方式亦不同。在單微處理器數(shù)控系統(tǒng)中，常采用前后臺型的軟件結構和中斷型的軟件結構。在多微處理器數(shù)控系統(tǒng)中將微處理器作為一個功能單元利用上面的思想構成相應的軟件結構類型，各個CPU分別承擔一定的任務，它們之間的通信依靠共享總線和共享存儲器進行協(xié)調。在子系統(tǒng)較多時，也可采用相互通信的方法。無論何種類型的結構，CNC裝置的軟件結構都具有多任務并行處理和多重實時中斷的特點。

精選不同的系統(tǒng)軟件結構中對這些子程序的安排方式不同，管理方

3．多任務并行處理

1）CNC裝置的多任務性數(shù)控加工時，CNC裝置要完成許多任務，圖3-14反映了它的多任務性。在多數(shù)情況下，管理和控制的某些工作必須同時進行。例如，為使操作人員能及時來了解CNC裝置的工作狀態(tài)，顯示模塊必須與控制軟件同時運行；當在插補加工運行時，管理軟件中的零件程序輸入模塊必須與控制軟件同時運行。而當控制軟件運行時，其本身的一些處理模塊也必須同時運行，例如，為了保證加工過程的連續(xù)性，即刀具在各程序之間不停刀，譯碼、刀具補償和速度處理模塊必須與插補模塊同時運行，而插補程序又必須與位置控制程序同時進行。

精選3．多任務并行處理精選

2）并行處理并行處理是指計算機在同一時刻或同一時間間隔內完成兩種或兩種以上性質相同或不同的工作。并行處理的優(yōu)點能提高運行速度。在單CPU的CNC裝置中，主要采用CPU分時共享的原則來解決多任務的同時運行。各任務何時占用CPU及各任務占用CPU時間的長短，是首先要解決的兩個時間分配問題。在CNC裝置中，各任務占用CPU使用循環(huán)輪流和中斷優(yōu)先相結合的辦法來解決。圖3-15是一個典型的CNC裝置各任務分享CPU的時間分配圖

精選2）并行處理精選圖3-15CNC裝置分時共享CPU的時間分配

精選圖3-15CNC裝置分時共享CPU的時間分配精選在完成初始化任務后，系統(tǒng)自動進入時間分配循環(huán)中，在循環(huán)中依次輪流處理各任務。而對系統(tǒng)中一些實時性很強的任務則按優(yōu)先級排隊，分別處于不同中斷優(yōu)先級上作為環(huán)外任務，環(huán)外任務可以隨時中斷環(huán)內任務的執(zhí)行。每個任務允許占用CPU的時間受到一定的限制，對于某些占有CPU時間較多的任務，如插補準備（包括譯碼、刀具半徑補償和速度處理等）可以在其中的某些地方設置斷點，當程序運行到斷點處時，自動讓出CPU，等到下一個運行時間里自動跳到斷點處繼續(xù)執(zhí)行。

精選在完成初始化任務后，系統(tǒng)自動進入時間分配循環(huán)中，在循環(huán)

4．實時中斷處理

CNC系統(tǒng)軟件結構的另一個特點是實時中斷處理。CNC系統(tǒng)程序以零件加工為對象，每個程序有許多子程序，它們按預定的順序反復執(zhí)行，各步驟間關系十分密切，有許多子程序實時性很強，這就決定了中斷成為整個系統(tǒng)不可少的重要組成部分。CNC系統(tǒng)的中斷管理主要靠硬件完成，而系統(tǒng)的終端結構決定了軟件結構。1）CNC系統(tǒng)的中斷類型

CNC系統(tǒng)有外部中斷、

內部定時中斷、

硬件故障中斷和程序性中斷等幾種類型。

精選4．實時中斷處理精選

(1)外部中斷主要有光電閱讀機中斷、外部監(jiān)控中斷（如緊急停、量儀到位等）和鍵盤、操作面板輸入中斷。前兩種中斷的實時性要求很高，將它們放在較高的優(yōu)先級上。(2)內部定時中斷主要有插補周期定時中斷和位置采樣定時中斷。在有些系統(tǒng)中這兩種定時中斷合二為一。但在處理時，總是先處理位置控制，然后處理插補運算。(3)硬件故障中斷是各種硬件故障檢測裝置發(fā)出的中斷。如存儲器出錯、定時器出錯、插補運算超時等。(4)程序性中斷是程序出現(xiàn)的異常情況的報警中斷。如各種溢出、除零等。精選(1)外部中斷主要有光電閱讀機中斷、外部監(jiān)控中斷（如緊

2）CNC系統(tǒng)的中斷結構模式在前后臺軟件結構中，前臺程序是一個中斷服務程序，完成全部的實時功能。后臺（背景）程序是一個循環(huán)運行程序，管理軟件和插補準備在這里完成，后臺程序運行中，實時中斷程序不斷插入，與后臺程序相配合，共同完成零件加工任務。在中斷型軟件結構中，其軟件結構的特點除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各種任務模塊分別安排在不同級別的中斷服務程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。其管理的功能主要通過各級中斷服務程序之間的相互通信來解決。

精選2）CNC系統(tǒng)的中斷結構模式精選3.2.3CNC系統(tǒng)軟件的結構模式

1．前后臺型結構在前后臺型結構的CNC裝置中，整個系統(tǒng)分為兩大部分，即前臺程序和后臺程序。前臺程序是一個實時中斷服務程序，幾乎承擔了全部的實時功能（如插補、位置控制、機床相關邏輯和監(jiān)控等），實現(xiàn)與機床動作直接相關的功能。后臺程序是一個循環(huán)執(zhí)行程序，一些實時性要求不高的功能，如輸入譯碼、數(shù)據處理等插補準備工作和管理程序等均由后臺程序承擔，

后臺程序又稱背景程序。

精選3.2.3CNC系統(tǒng)軟件的結構模式1．前后臺型結構在后臺程序循環(huán)運行的過程中，前臺的實時中斷程序不停地定時插入，二者密切配合，共同完成零件的加工任務。如圖3-15所示，程序一經啟動，經過一段初始化程序后便進入背景（后臺）程序循環(huán)。同時開放定時中斷，每隔一定時間間隔發(fā)生一次中斷，執(zhí)行完畢后返回背景程序，如此循環(huán)往復，共同完成數(shù)控的全部功能。前后臺型軟件結構中的信息流動過程如圖3-16所示。零件程序段進入系統(tǒng)后，經過圖中的流動處理，輸出運動軌跡信息和輔助信息。

精選在后臺程序循環(huán)運行的過程中，前臺的實時中斷程序不停地定時圖

3-16前后臺型軟件結構中的信息流

精選圖3-16前后臺型軟件結構中的信息流精選

1）背景程序背景程序的主要功能是進行插補前的準備和任務的管理調度。它一般由三個主要服務組成，為鍵盤、單段、自動和手動四種工作方式服務，如圖3-17所示。各服務方式的功能見表3-1。

精選1）背景程序精選圖

3-17背景程序結構

精選圖3-17背景程序結構精選表3-1背景程序四種工作方式的功能

精選表3-1背景程序四種工作方式的功能精選加工工作方式在背景程序中處于主導地位。在操作前的準備工作（如由鍵盤方式調零件程序、由手動方式使刀架回到機床原點）完成后，一般便進入加工方式。在加工工作方式下，背景程序要完成程序段的讀入、譯碼和數(shù)據處理（如刀具補償）等插補前的準備工作，如此逐個程序段地進行處理，直到整個零件程序執(zhí)行完畢為止。自動循環(huán)工作方式如圖3-18所示，

在正常情況下，背景程序在1→2→3→4中循環(huán)。

精選加工工作方式在背景程序中處于主導地位。在操作前的準備工作圖3-18自動循環(huán)工作方式

精選圖3-18自動循環(huán)工作方式精選圖3-19實時中斷服務程序流程

精選圖3-19實時中斷服務程序流程精選

2）實時中斷服務程序實時中斷服務程序是系統(tǒng)的核心。實時控制的任務包括位置伺服、面板掃描、PLC控制、實時診斷和插補。在實時中斷服務程序中，各種程序優(yōu)先級排隊，按時間先后順序執(zhí)行。每次中斷有嚴格的最大運行時間限制，

實時中斷服務程序流程如圖3-19所示。

精選2）實時中斷服務程序精選

2．中斷型結構中斷型結構的系統(tǒng)軟件除初始化程序之外，將CNC的各種功能模塊分別安排在不同級別的中斷服務程序中，然后由中斷管理系統(tǒng)（由軟件和硬件組成）對各級中斷服務程序實施調度管理。也就是說，所有功能子程序均安排成級別不同的中斷程序，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)，其管理功能通過各級中斷程序之間的相互通信來解決。各中斷服務程序的優(yōu)先級別與其作用和執(zhí)行時間密切相關。級別高的中斷程序可以打斷級別低的中斷程序。

優(yōu)先級及其功能見表3-2。

精選2．中斷型結構精選表3-2中斷服務程序的優(yōu)先級及其功能

精選表3-2中斷服務程序的優(yōu)先級及其功能精選中斷服務程序的中斷有兩種來源：外部設備產生的中斷請求信號，稱為硬件中斷（如第0、1、4、6、7、8、9、10級）；另一種是由程序產生的中斷信號，稱為軟件中斷，這是由2ms的實時時鐘在軟件中分頻得出的（如第2、3、5級）。硬件中斷請求又稱為外中斷，要求受中斷控制器（如Intel8259A）的統(tǒng)一管理，由中斷控制器進行優(yōu)先排隊和鑲嵌處理；而軟件中斷是由中斷指令產生的中斷，每出現(xiàn)4次2ms時鐘中斷時，產生第5級8ms軟件中斷，每出現(xiàn)8次2ms時鐘中斷時，分別產生第3級和第2級16ms軟件中斷，各軟件中斷的優(yōu)先順序由程序決定。因為軟件中斷有既不使用中斷控制器也不能被屏蔽的特點，因此為了將軟件中斷的優(yōu)先嵌入硬件中斷的優(yōu)先級中，在軟件中斷服務程序的開始處，要通過改變屏蔽優(yōu)先級比其低的中斷，

軟件中斷返回前，

再恢復初始屏蔽狀態(tài)。

精選中斷服務程序的中斷有兩種來源：外部設備產生的中斷請求信號

3．功能模塊軟件結構當前，為實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中的實時性和并行性的任務，越來越多地采用多微處理器結構，從而使數(shù)控裝置的功能進一步增強，結構更加緊湊，更適合于多軸控制、高速進給速度、高精度和高效率的數(shù)控系統(tǒng)的要求。

多微處理器CNC裝置多采用模塊化結構，每個微處理器分管各自的任務，形成特定的功能模塊。相應的軟件也模塊化，形成功能模塊軟件結構，固化在對應的硬件功能模塊中。各功能模塊之間有明確的軟、硬件接口。

精選3．功能模塊軟件結構精選圖3-20所示的功能模塊軟件結構主要由三大模塊組成，即人機通信（MMC）模塊、數(shù)控通道（NCK）模塊和可編程控制器（PLC）模塊。每個模塊都有一個微處理器系統(tǒng)，三者可以互相通信。

各模塊的功能見表3-3。

精選圖3-20所示的功能模塊軟件結構主要由三大模塊組成，即圖3-20功能模塊軟件結構精選圖3-20功能模塊軟件結構精選表3-3三大模塊的功能

精選表3-3三大模塊的功能精選3.2CNC系統(tǒng)的軟件結構

3.2.1CNC系統(tǒng)軟件概述

CNC系統(tǒng)是一個典型而又復雜的實時控制系統(tǒng)，能對信息作出快速處理和響應。一個實時控制系統(tǒng)包括受控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。受控系統(tǒng)由硬件設備組成，如電機及其驅動；

控制系統(tǒng)（在此為CNC裝置）由軟件及其支持硬件組成，

共同完成數(shù)控的基本功能。

精選3.2CNC系統(tǒng)的軟件結構3.2.1CNC系統(tǒng)軟件概述

CNC裝置的許多控制任務，如零件程序的輸入與譯碼、刀具半徑的補償、插補運算、位置控制以及精度補償?shù)?。從邏輯上講，這些任務可看成是一個個的功能模塊，模塊之間存在耦合關系；從時間上來講，各功能模塊之間存在一個時序配合。在許多情況下，某些功能模塊必須同時運行，同時運行的模塊是由具體的加工控制要求所決定。例如，在加工零件的同時，要求CNC裝置能顯示其工作狀態(tài)，如零件程序的執(zhí)行過程、參數(shù)變化和刀具運動軌跡等，以方便操作者。這時，在控制軟件運行時管理軟件中的顯示模塊也必須同時運行；在控制軟件運行過程中，其本身的一些功能也必須同時運行。為使刀具運行連續(xù)進行，在各程序段之間無停頓，則要求譯碼、刀具補償和速度處理必須與插補同時進行。CNC裝置各功能模塊之間的并行處理關系如圖3-12所示，具有并行處理的兩模塊之間用雙向箭頭表示。

精選CNC裝置的許多控制任務，如零件程序的輸入與譯碼、刀具半圖

3-12并行處理關系

精選圖3-12并行處理關系精選3.2.2CNC系統(tǒng)軟件的結構特點1．CNC裝置軟件、硬件的界面

CNC裝置的軟件結構取決于軟件和硬件的分工，也取決于軟件本身的工作性質。硬件為軟件運行提供了支持環(huán)境。軟件和硬件在邏輯上是等價的，由硬件能完成的工作原則上也可以由軟件完成。硬件處理速度快，但造價高，軟件設計靈活，適應性強，但處理速度慢。所以，在CNC裝置中，軟、硬件的分工是由性價比決定的。精選3.2.2CNC系統(tǒng)軟件的結構特點精選在現(xiàn)代CNC裝置中，軟件和硬件的界面關系是固定的。早期的NC裝置中，數(shù)控系統(tǒng)的全部功能都由硬件來實現(xiàn)，隨著計算機技術的發(fā)展，計算機參與了數(shù)控系統(tǒng)的工作，構成了計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)，數(shù)控工作便由軟件來完成。隨著產品、功能要求的不同，軟件和硬件界面是不一樣的，三種典型CNC裝置的軟、

硬件界面關系如圖3-13所示。

精選在現(xiàn)代CNC裝置中，軟件和硬件的界面關系是固定的。早期圖

3-13三種典型的軟、

硬件界面關系

精選圖3-13三種典型的軟、硬件界面關系精選

2．系統(tǒng)軟件的內容及結構類型

CNC系統(tǒng)是一個專用的實時多任務系統(tǒng)，CNC裝置通常作為一個獨立的過程控制單元用于工業(yè)自動化生產中。因此，它的系統(tǒng)軟件包括管理和控制兩大部分，如圖3-14所示。管理部分包括輸入、I／O處理、通信、顯示、診斷以及加工程序的編制管理等程序；控制部分包括譯碼、刀具補償、速度處理、插補和位置控制等軟件。數(shù)控的基本功能由這些功能子程序實現(xiàn)。

這是任何一個計算機數(shù)控系統(tǒng)所必須具備的，功能增加，

自程序就增加。

精選2．系統(tǒng)軟件的內容及結構類型精選圖

3-14CNC裝置軟件任務分解

精選圖3-14CNC裝置軟件任務分解精選不同的系統(tǒng)軟件結構中對這些子程序的安排方式不同，管理方式亦不同。在單微處理器數(shù)控系統(tǒng)中，常采用前后臺型的軟件結構和中斷型的軟件結構。在多微處理器數(shù)控系統(tǒng)中將微處理器作為一個功能單元利用上面的思想構成相應的軟件結構類型，各個CPU分別承擔一定的任務，它們之間的通信依靠共享總線和共享存儲器進行協(xié)調。在子系統(tǒng)較多時，也可采用相互通信的方法。無論何種類型的結構，CNC裝置的軟件結構都具有多任務并行處理和多重實時中斷的特點。

精選不同的系統(tǒng)軟件結構中對這些子程序的安排方式不同，管理方

3．多任務并行處理

1）CNC裝置的多任務性數(shù)控加工時，CNC裝置要完成許多任務，圖3-14反映了它的多任務性。在多數(shù)情況下，管理和控制的某些工作必須同時進行。例如，為使操作人員能及時來了解CNC裝置的工作狀態(tài)，顯示模塊必須與控制軟件同時運行；當在插補加工運行時，管理軟件中的零件程序輸入模塊必須與控制軟件同時運行。而當控制軟件運行時，其本身的一些處理模塊也必須同時運行，例如，為了保證加工過程的連續(xù)性，即刀具在各程序之間不停刀，譯碼、刀具補償和速度處理模塊必須與插補模塊同時運行，而插補程序又必須與位置控制程序同時進行。

精選3．多任務并行處理精選

2）并行處理并行處理是指計算機在同一時刻或同一時間間隔內完成兩種或兩種以上性質相同或不同的工作。并行處理的優(yōu)點能提高運行速度。在單CPU的CNC裝置中，主要采用CPU分時共享的原則來解決多任務的同時運行。各任務何時占用CPU及各任務占用CPU時間的長短，是首先要解決的兩個時間分配問題。在CNC裝置中，各任務占用CPU使用循環(huán)輪流和中斷優(yōu)先相結合的辦法來解決。圖3-15是一個典型的CNC裝置各任務分享CPU的時間分配圖

精選2）并行處理精選圖3-15CNC裝置分時共享CPU的時間分配

精選圖3-15CNC裝置分時共享CPU的時間分配精選在完成初始化任務后，系統(tǒng)自動進入時間分配循環(huán)中，在循環(huán)中依次輪流處理各任務。而對系統(tǒng)中一些實時性很強的任務則按優(yōu)先級排隊，分別處于不同中斷優(yōu)先級上作為環(huán)外任務，環(huán)外任務可以隨時中斷環(huán)內任務的執(zhí)行。每個任務允許占用CPU的時間受到一定的限制，對于某些占有CPU時間較多的任務，如插補準備（包括譯碼、刀具半徑補償和速度處理等）可以在其中的某些地方設置斷點，當程序運行到斷點處時，自動讓出CPU，等到下一個運行時間里自動跳到斷點處繼續(xù)執(zhí)行。

精選在完成初始化任務后，系統(tǒng)自動進入時間分配循環(huán)中，在循環(huán)

4．實時中斷處理

CNC系統(tǒng)軟件結構的另一個特點是實時中斷處理。CNC系統(tǒng)程序以零件加工為對象，每個程序有許多子程序，它們按預定的順序反復執(zhí)行，各步驟間關系十分密切，有許多子程序實時性很強，這就決定了中斷成為整個系統(tǒng)不可少的重要組成部分。CNC系統(tǒng)的中斷管理主要靠硬件完成，而系統(tǒng)的終端結構決定了軟件結構。1）CNC系統(tǒng)的中斷類型

CNC系統(tǒng)有外部中斷、

內部定時中斷、

硬件故障中斷和程序性中斷等幾種類型。

精選4．實時中斷處理精選

(1)外部中斷主要有光電閱讀機中斷、外部監(jiān)控中斷（如緊急停、量儀到位等）和鍵盤、操作面板輸入中斷。前兩種中斷的實時性要求很高，將它們放在較高的優(yōu)先級上。(2)內部定時中斷主要有插補周期定時中斷和位置采樣定時中斷。在有些系統(tǒng)中這兩種定時中斷合二為一。但在處理時，總是先處理位置控制，然后處理插補運算。(3)硬件故障中斷是各種硬件故障檢測裝置發(fā)出的中斷。如存儲器出錯、定時器出錯、插補運算超時等。(4)程序性中斷是程序出現(xiàn)的異常情況的報警中斷。如各種溢出、除零等。精選(1)外部中斷主要有光電閱讀機中斷、外部監(jiān)控中斷（如緊

2）CNC系統(tǒng)的中斷結構模式在前后臺軟件結構中，前臺程序是一個中斷服務程序，完成全部的實時功能。后臺（背景）程序是一個循環(huán)運行程序，管理軟件和插補準備在這里完成，后臺程序運行中，實時中斷程序不斷插入，與后臺程序相配合，共同完成零件加工任務。在中斷型軟件結構中，其軟件結構的特點除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各種任務模塊分別安排在不同級別的中斷服務程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。其管理的功能主要通過各級中斷服務程序之間的相互通信來解決。

精選2）CNC系統(tǒng)的中斷結構模式精選3.2.3CNC系統(tǒng)軟件的結構模式

1．前后臺型結構在前后臺型結構的CNC裝置中，整個系統(tǒng)分為兩大部分，即前臺程序和后臺程序。前臺程序是一個實時中斷服務程序，幾乎承擔了全部的實時功能（如插補、位置控制、機床相關邏輯和監(jiān)控等），實現(xiàn)與機床動作直接相關的功能。后臺程序是一個循環(huán)執(zhí)行程序，一些實時性要求不高的功能，如輸入譯碼、數(shù)據處理等插補準備工作和管理程序等均由后臺程序承擔，

后臺程序又稱背景程序。

精選3.2.3CNC系統(tǒng)軟件的結構模式1．前后臺型結構在后臺程序循環(huán)運行的過程中，前臺的實時中斷程序不停地定時插入，二者密切配合，共同完成零件的加工任務。如圖3-15所示，程序一經啟動，經過一段初始化程序后便進入背景（后臺）程序循環(huán)。同時開放定時中斷，每隔一定時間間隔發(fā)生一次中斷，執(zhí)行完畢后返回背景程序，如此循環(huán)往復，共同完成數(shù)控的全部功能。前后臺型軟件結構中的信息流動過程如圖3-16所示。零件程序段進入系統(tǒng)后，經過圖中的流動處理，輸出運動軌跡信息和輔助信息。

精選在后臺程序循環(huán)運行的過程中，前臺的實時中斷程序不停地定時圖

3-16前后臺型軟件結構中的信息流

精選圖3-16前后臺型軟件結構中的信息流精選

1）背景程序背景程序的主要功能是進行插補前的準備和任務的管理調度。它一般由三個主要服務組成，為鍵盤、單段、自動和手動四種工作方式服務，如圖3-17所示。各服務方式的功能見表3-1。

精選1）背景程序精選圖

3-17背景程序結構

精選圖3-17背景程序結構精選表3-1背景程序四種工作方式的功能

精選表3-1背景程序四種工作方式的功能精選加工工作方式在背景程序中處于主導地位。在操作前的準備工作（如由鍵盤方式調零件程序、由手動方式使刀架回到機床原點）完成后，一般便進入加工方式。在加工工作方式下，背景程序要完成程序段的讀入、譯碼和數(shù)據處理（如刀具補償）等插補前的準備工作，如此逐個程序段地進行處理，直到整個零件程序執(zhí)行完畢為止。自動循環(huán)工作方式如圖3-18所示，

在正常情況下，背景程序在1→2→3→4中循環(huán)。

精選加工工作方式在背景程序中處于主導地位。在操作前的準備工作圖3-18自動循環(huán)工作方式

精選圖3-18自動循環(huán)工作方式精選圖3-19實時中斷服務程序流程

精選圖3-19實時中斷服務程序流程精選

2）實時中斷服務程序實時中斷服務程序是系統(tǒng)的核心。實時控制的任務包括位置伺服、面板掃描、PLC控制、實時診斷和插補。在實時中斷服務程序中，各種程序優(yōu)先級排隊，按時間先后順序執(zhí)行。每次中斷有嚴格的最大運行時間限制，

實時中斷服務程序流程如圖3-19所示。

精選2）實時中斷服務程序精選

2．中斷型結構中斷型結構的