計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)課件

第二章

計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)CNC的結(jié)構(gòu)第三節(jié)CNC的信息處理過程第四節(jié)PLC與數(shù)控機(jī)床的輔助功能思考題第五節(jié)FANUC數(shù)控系統(tǒng)第六節(jié)開放式CNC第二章計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)C1第一節(jié)概述一、CNC數(shù)控機(jī)床CNC是數(shù)控機(jī)床的核心。CNC數(shù)控機(jī)床由以下幾部分組成：加工程序、輸入/輸出設(shè)備、CNC裝置、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)床。第一節(jié)概述一、CNC數(shù)控機(jī)床2CNC數(shù)控機(jī)床的組成框圖加工程序輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器主軸驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)床CNC數(shù)控機(jī)床的組成框圖加工程序輸入/輸出C可編程主軸驅(qū)進(jìn)給3

CNC數(shù)控機(jī)床的組成

CNC數(shù)控機(jī)床的組成4二、CNC的組成從自動(dòng)控制的角度來看，CNC系統(tǒng)是一種位置（軌跡）、速度（還包括電流）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件(各運(yùn)動(dòng)軸)的位移量、速度為控制對(duì)象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。從外部特征來看，CNC系統(tǒng)是由硬件（通用硬件和專用硬件）和軟件（專用）兩大部分組成的。它們二者是相互支持，不可分割的。CNC的工作是在硬件的支持下，由軟件來實(shí)現(xiàn)部分或大部分?jǐn)?shù)控功能。硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂。二、CNC的組成從自動(dòng)控制的角度來看，CNC系統(tǒng)是一種位置（5

CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測量機(jī)

......CNC裝置的組成CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測量機(jī)

......CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測量機(jī)

......CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測量機(jī)

......CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工6

該平臺(tái)有以下兩方面的含義：提供CNC系統(tǒng)基本配置的必備功能；在平臺(tái)上可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和開發(fā)。CNC裝置的組成該平臺(tái)有以下兩方面的含義：CNC裝置的組成7CNC的硬件系統(tǒng)組成框圖CPUROMRAMIN接口OUT接口閱讀機(jī)

接口MDI/CRT

接口位置

控制其它接口總線CNC的硬件系統(tǒng)組成框圖ROMRAMIN接口OUT接口閱讀機(jī)8CNC的軟件系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)軟件管理軟件程序輸入輸出顯示診斷控制軟件刀具補(bǔ)償速度控制插補(bǔ)運(yùn)算位置控制譯碼CNC的軟件系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)軟件管理軟件程顯診控制軟件刀速插9三、CNC的工作過程工作過程就是指在硬件的支持下，軟件完成控制功能的過程。包括：1．加工程序的輸入2．譯碼3．刀具補(bǔ)償4．對(duì)進(jìn)給速度進(jìn)行處理5．插補(bǔ)6．位置處理7．Ｉ/Ｏ處理8．顯示9．診斷CNC單元

三、CNC的工作過程工作過程就是指在硬件的支持下，軟件完成控10四、CNC的功能CNC裝置的功能是指滿足用戶操作和機(jī)床控制要求的方法和手段。數(shù)控裝置的功能包括基本功能和選擇功能?；竟δ堋獢?shù)控系統(tǒng)基本配置的功能，即必備功能；選擇功能——用戶可根據(jù)實(shí)際要求選擇的功能。四、CNC的功能CNC裝置的功能是指滿足用戶操作和機(jī)床控制要111．對(duì)軸數(shù)的控制功能控制功能——CNC能控制和能聯(lián)動(dòng)控制的進(jìn)給軸數(shù)。CNC的進(jìn)給軸分類：移動(dòng)軸（X、Y、Z）和回轉(zhuǎn)軸（A、B、C）；基本軸和附加軸（U、V、W）。聯(lián)動(dòng)控制軸數(shù)越多，CNC系統(tǒng)就越復(fù)雜，編程也越困難。1．對(duì)軸數(shù)的控制功能控制功能122．點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)與移動(dòng)功能(G功能)

準(zhǔn)備功能（G功能）

——指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能。如：基本移動(dòng)、程序暫停、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、基準(zhǔn)點(diǎn)返回和固定循環(huán)等。2．點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)與移動(dòng)功能(G功能)準(zhǔn)備功能（G功能）133．插補(bǔ)功能插補(bǔ)功能——插補(bǔ)功能是數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件輪廓(平面或空間)加工軌跡運(yùn)算的功能。3．插補(bǔ)功能插補(bǔ)功能144．固定循環(huán)加工功能固定循環(huán)功能——固定循環(huán)功能是數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)典型加工循環(huán)（如：鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削和切螺紋等）的功能。4．固定循環(huán)加工功能固定循環(huán)功能155．進(jìn)給功能(F功能)進(jìn)給功能——進(jìn)給速度的控制功能。進(jìn)給速度——控制刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)速度，單位為mm/min。同步進(jìn)給速度——實(shí)現(xiàn)切削速度和進(jìn)給速度的同步，單位為mm/r?？焖龠M(jìn)給速度——一般為進(jìn)給速度的最高速度，它通過參數(shù)設(shè)定，用G00指令執(zhí)行快速。

進(jìn)給倍率（進(jìn)給修調(diào)率）——人工實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)先給定的進(jìn)給速度。5．進(jìn)給功能(F功能)進(jìn)給功能166．主軸的轉(zhuǎn)速功能主軸功能——數(shù)控系統(tǒng)的主軸的控制功能。主軸轉(zhuǎn)速——主軸轉(zhuǎn)速的控制功能，單位為r/min。恒線速度控制——刀具切削點(diǎn)的切削速度為恒速的控制功能。主軸定向控制——主軸周向定位于特定位置控制的功能。C軸控制——主軸周向任意位置控制的功能。主軸修調(diào)率——人工實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)先設(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速。6．主軸的轉(zhuǎn)速功能主軸功能177．刀具功能及工作臺(tái)分度功能刀具管理功能——實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具幾何尺寸和壽命的管理功能。刀具幾何尺寸（半徑和長度），供刀具補(bǔ)償功能使用；刀具壽命是指時(shí)間壽命，當(dāng)?shù)毒邏勖狡跁r(shí)，CNC系統(tǒng)將提示用戶更換刀具；CNC系統(tǒng)都具有刀具號(hào)（T）管理功能，用于標(biāo)識(shí)刀庫中的刀具和自動(dòng)選擇加工刀具。7．刀具功能及工作臺(tái)分度功能刀具管理功能188．輔助功能(M功能)輔助功能（M功能）——用于指令機(jī)床輔助操作的功能。如：主軸起停、主軸轉(zhuǎn)向、切削液的開關(guān)或刀庫的起停等。8．輔助功能(M功能)輔助功能（M功能）199．補(bǔ)償功能補(bǔ)償功能刀具半徑和長度補(bǔ)償功能：實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心軌跡的功能。傳動(dòng)鏈誤差：包括螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙誤差補(bǔ)償功能。非線性誤差補(bǔ)償功能：對(duì)諸如熱變形、靜態(tài)彈性變形、空間誤差以及由刀具磨損所引起的加工誤差等，采用AI、專家系統(tǒng)等新技術(shù)進(jìn)行建模，利用模型實(shí)施在線補(bǔ)償。9．補(bǔ)償功能補(bǔ)償功能2010．字符和圖形顯示功能人機(jī)對(duì)話功能在CNC裝置中這類功能有：菜單結(jié)構(gòu)操作界面；零件加工程序的編輯環(huán)境；系統(tǒng)和機(jī)床參數(shù)、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢或修改畫面等。10．字符和圖形顯示功能人機(jī)對(duì)話功能2111．自診斷功能自診斷功能——CNC自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)報(bào)和故障定位的功能。開機(jī)自診斷；在線自診斷；離線自診斷；遠(yuǎn)程通訊診斷。11．自診斷功能自診斷功能2212．輸入、輸出和通信功能通訊功能——CNC與外界進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換的功能。RS232C接口，可傳送零件加工程序，DNC接口，可實(shí)現(xiàn)直接數(shù)控，MAP(制造自動(dòng)化協(xié)議)模塊，網(wǎng)卡：適應(yīng)FMS、CIMS、IMS等制造系統(tǒng)集成的要求。12．輸入、輸出和通信功能通訊功能2313．程序編制功能手工編程背景（后臺(tái)）編程

自動(dòng)編程利用CAM系統(tǒng)，可以在線完成和修改零件的三維模型圖設(shè)計(jì)，并可以通過網(wǎng)絡(luò)直接傳給機(jī)床進(jìn)行加工。13．程序編制功能手工編程24五、CNC的特點(diǎn)1．具有比NC更高的柔性2．具有良好的通用性3．?dāng)?shù)控功能不斷增強(qiáng)和擴(kuò)展4．可靠性越來越高5．方便了系統(tǒng)的維修和使用6．易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化

五、CNC的特點(diǎn)1．具有比NC更高的柔性25第二節(jié)CNC的結(jié)構(gòu)一、CNC的硬件結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)硬件的層次結(jié)構(gòu)由計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)、設(shè)備支持層、設(shè)備層三部分組成。第二節(jié)CNC的結(jié)構(gòu)一、CNC的硬件結(jié)構(gòu)261.單微處理器的CNC單微處理器的CNC是指系統(tǒng)只有一個(gè)微處理器作為核心，這個(gè)CPU通過總線連接存儲(chǔ)器和各種接口，采用集中控制、分時(shí)處理的方法來完成諸如輸入/輸出、插補(bǔ)計(jì)算、伺服控制等各種任務(wù)。這種系統(tǒng)硬件和軟件結(jié)構(gòu)都比較簡單。單微處理器CNC的結(jié)構(gòu)是以微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，微處理器和三總線結(jié)構(gòu)、I/O接口、存儲(chǔ)器、串行接口和各種顯示器接口等；另外還包括了機(jī)床的控制部分。1.單微處理器的CNC單微處理器的CNC是指系統(tǒng)只有一個(gè)微處27CPU外部存儲(chǔ)設(shè)備接口RS-232接口人機(jī)交互接口選件接口ROMRAMPLC接口位控單元位控單元位控單元位控單元速度控制單元D/A轉(zhuǎn)換電路MMMMM、S、T微機(jī)系統(tǒng)機(jī)床的控制部分

X軸Y軸Z軸主軸總線典型的單微處理器裝置結(jié)構(gòu)框圖CPU外部存儲(chǔ)RS-232人機(jī)交互選件ROMRAMPLC位位28單微處理器CNC特點(diǎn)⑴CNC裝置內(nèi)只有一個(gè)微處理器，對(duì)存儲(chǔ)、插補(bǔ)運(yùn)算、輸入/輸出控制、CRT顯示等功能實(shí)現(xiàn)集中控制分時(shí)處理。⑵微處理器通過總線與存儲(chǔ)器、輸入/輸出控制等接口電路相連，構(gòu)成CNC裝置。⑶結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。單微處理器CNC特點(diǎn)⑴CNC裝置內(nèi)只有一個(gè)微處理器，對(duì)存儲(chǔ)292.多微處理器的CNC⑴多微處理器CNC的優(yōu)點(diǎn)

①較高的性價(jià)比；②適應(yīng)能力強(qiáng)；③可靠性高；④易于組織規(guī)模化生產(chǎn)。2.多微處理器的CNC⑴多微處理器CNC的優(yōu)點(diǎn)30⑵多微處理器的CNC主要功能模塊①CNC管理模塊；②CNC插補(bǔ)模塊；③位置控制模塊；④PLC模塊；⑤人機(jī)接口模塊；⑥存儲(chǔ)器模塊。⑵多微處理器的CNC主要功能模塊①CNC管理模塊；31⑶多微處理器的CNC結(jié)構(gòu)共享總線結(jié)構(gòu)在共享總線結(jié)構(gòu)中，將各功能模塊插在配有總線插座的機(jī)框內(nèi)，由系統(tǒng)總線把各個(gè)模塊有效地連接在一起，按照要求交換各種控制指令和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各種預(yù)定的功能。共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)在這種多微處理器結(jié)構(gòu)，采用多端口存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)各微處理器之間的互連和通信，每個(gè)端口都配有一套數(shù)據(jù)、地址、控制線，以供端口訪問。由專門的多端口控制邏輯電路解決訪問的沖突問題。當(dāng)微處理器數(shù)量增多時(shí)，往往會(huì)由于爭用共享而造成信息傳輸?shù)淖枞?，降低系統(tǒng)效率。⑶多微處理器的CNC結(jié)構(gòu)共享總線結(jié)構(gòu)32共享總線結(jié)構(gòu)框圖CNC管理模塊（CPU）主存儲(chǔ)器模塊操作面板顯示模塊CNC插補(bǔ)模塊（CPU）PLC功能模塊（CPU）位置控制模塊（CPU）主軸控制模塊總線共享總線結(jié)構(gòu)框圖CNC管理主存儲(chǔ)器操作面板CNC插補(bǔ)PLC功33共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖插補(bǔ)（CPU2）來自機(jī)床的控制信號(hào)輸?shù)綑C(jī)床的控制信號(hào)軸控制（CPU3）I/OCPU1CRT（CPU4）共享存儲(chǔ)器共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖插補(bǔ)來自機(jī)床的輸?shù)綑C(jī)床的軸控制I/OCRT343.CNC的接口⑴紙帶的光電閱讀機(jī)接口⑵輸入/輸出（I/O）接口①進(jìn)行必要的信號(hào)隔離②進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大③數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換⑶通信接口3.CNC的接口⑴紙帶的光電閱讀機(jī)接口35軟件與硬件在實(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。軟件、硬件實(shí)現(xiàn)功能的分配就是——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)格比二、CNC的軟件結(jié)構(gòu)軟件與硬件在實(shí)現(xiàn)各種功能的特點(diǎn)和關(guān)系二、CNC的軟件結(jié)構(gòu)36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幾種劃分

ⅠⅡⅢⅣ1．CNC的軟、硬件界面輸入預(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372．CNC的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)⑴CNC裝置的多任務(wù)并行處理

CNC的任務(wù)并行處理示意圖輸入顯示控制I/O診斷譯碼刀具補(bǔ)償速度處理位置控制插補(bǔ)2．CNC的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)⑴CNC裝置的多任務(wù)并行處理輸入38⑵前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)前臺(tái)程序故障處理位置控制插補(bǔ)運(yùn)算……后臺(tái)程序譯碼刀補(bǔ)處理速度預(yù)處理輸入/輸出顯示中斷執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行前后臺(tái)程序運(yùn)行關(guān)系圖⑵前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)前臺(tái)程序……后臺(tái)程序中斷執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行前后39前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)制:優(yōu)先搶占調(diào)度和循環(huán)調(diào)度。前臺(tái)程序的調(diào)度是優(yōu)先搶占式的；前臺(tái)和后臺(tái)程序內(nèi)部各子任務(wù)采用的是順序調(diào)度。信息交換:緩沖區(qū)。前臺(tái)和后臺(tái)程序之間以及內(nèi)部各子任務(wù)之間的。實(shí)時(shí)性差。在前臺(tái)和后臺(tái)程序內(nèi)無優(yōu)先級(jí)等級(jí)、也無搶占機(jī)制。

該結(jié)構(gòu)僅適用于控制功能較簡單的系統(tǒng)。早期的CNC系統(tǒng)大都采用這種結(jié)構(gòu)。前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)制:優(yōu)先搶占調(diào)度和循環(huán)調(diào)40⑶中斷型軟件結(jié)構(gòu)初始化中斷管理系統(tǒng)（硬件+軟件）0級(jí)中斷服務(wù)程序1級(jí)中斷服務(wù)程序

2

級(jí)中斷服務(wù)程序級(jí)中斷服務(wù)程序………………中斷型軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖n⑶中斷型軟件結(jié)構(gòu)初始化中斷管理系統(tǒng)（硬件+軟件）0級(jí)中41中斷型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)制：搶占式優(yōu)先調(diào)度。信息交換：緩沖區(qū)。實(shí)時(shí)性好。由于中斷級(jí)別較多（最多可達(dá)8級(jí)），強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)可安排在優(yōu)先級(jí)較高的中斷服務(wù)程序中。模塊間的關(guān)系復(fù)雜，耦合度大，不利于對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充。80～90年代初的CNC系統(tǒng)大多采用這種結(jié)構(gòu)。中斷型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)制：搶占式優(yōu)先調(diào)度。42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控制第三節(jié)CNC的信息處理過程

CNC裝置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程示意圖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431.輸入過程零件程序的輸入過程流程圖2.鍵盤輸入送出譯碼外存或通信接口零件程序緩沖區(qū)MDI鍵盤MDI緩沖區(qū)零件程序存儲(chǔ)區(qū)一、輸入1.輸入過程送出譯碼外存或通信接口零件程序緩沖區(qū)MDI鍵盤M44二、存儲(chǔ)

目錄區(qū)零件程序區(qū)程序號(hào)零件程序1程序首址程序終址程序號(hào)零件程序2程序首址程序終址……空白目錄區(qū)零件程序1零件程序2零件程序3…零件程序I…零件程序n空白程序區(qū)零件程序存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖二、存儲(chǔ)目錄區(qū)45三、譯碼定義：譯碼程序是以程序段為單位對(duì)信息進(jìn)行處理，把其中的各種工件輪廓信息（如起點(diǎn)、終點(diǎn)，直線和圓?。?、加工速度F和其它輔助信息（M.S.T）依照計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)間。在譯碼過程中，還要完成對(duì)程序段的語法檢查，若發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤立即報(bào)警。方法：解釋和編譯。內(nèi)容：整理和存放。1）不按字符格式的整理與存放方法。2）保留字符格式的整理與存放。1.代碼的識(shí)別2.功能碼譯碼開始讀取緩沖器中的字符處理數(shù)字代碼處理N代碼處理G代碼處理X代碼處理Y代碼＜10H?=10H?=11H?=12H?=13H?無法識(shí)別、錯(cuò)誤處理結(jié)束YNNNNYNYYY軟件識(shí)別代碼的流程圖三、譯碼定義：譯碼程序是以程序段為單位對(duì)信息進(jìn)行處理，把其中46四、譯碼后的數(shù)據(jù)處理1．刀具補(bǔ)償定義：將編程時(shí)工件輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡數(shù)據(jù)。種類：長度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償。四、譯碼后的數(shù)據(jù)處理1．刀具補(bǔ)償472．速度處理（1）進(jìn)給速度計(jì)算開環(huán)系統(tǒng):速度通過控制向步進(jìn)電機(jī)輸出脈沖的頻率來實(shí)現(xiàn)。速度計(jì)算的方法是根據(jù)程編的F值來確定該頻率值。半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng):采用數(shù)據(jù)采樣方法進(jìn)行插補(bǔ)加工速度計(jì)算是根據(jù)程編的F值，將輪廓曲線分割為采樣周期的輪廓步長。2．速度處理（1）進(jìn)給速度計(jì)算48開環(huán)系統(tǒng)進(jìn)給速度的計(jì)算VSVS

脈沖的頻率決定進(jìn)給速度。

為脈沖當(dāng)量，單位：mm，則兩軸聯(lián)動(dòng)時(shí)，各坐標(biāo)軸速度為:

合成速度（即進(jìn)給速度）V為

開環(huán)系統(tǒng)進(jìn)給速度的計(jì)算VSVS脈沖的頻率決定進(jìn)給速度。49（2）進(jìn)給速度控制VSVS常用的控制方法：計(jì)時(shí)法

用于脈沖增量插補(bǔ)。時(shí)鐘中斷法

用軟件控制每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)的插補(bǔ)次數(shù)，達(dá)到速度控制的目的。積分法

（2）進(jìn)給速度控制VSVS常用的控制方法：503．插補(bǔ)根據(jù)速度倍率值計(jì)算本次插補(bǔ)周期的實(shí)際合成位移量；計(jì)算新的坐標(biāo)位置；將合成位移分解到各個(gè)坐標(biāo)方向，得到各個(gè)坐標(biāo)軸的位置控制指令。插補(bǔ)程序的實(shí)時(shí)性。3．插補(bǔ)根據(jù)速度倍率值計(jì)算本次插補(bǔ)周期的實(shí)際合成位移量；511．計(jì)算新的指令坐標(biāo)位置X2新=X2舊+Δx2Y2新=Y2舊+Δy22．計(jì)算實(shí)際坐標(biāo)位置X1新=X1舊+Δx1Y1新=Y1舊+Δy13．計(jì)算位置控制輸出值Δx3=X2新-

X1新

Δy3=Y2新–Y1新位置控制是強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)，所有計(jì)算必須在位置控制周期（伺服周期）內(nèi)完成。伺服周期可以等于插補(bǔ)周期，也可以是插補(bǔ)周期的整數(shù)分之一。4位置控制位置控制計(jì)算VSVS+++-插補(bǔ)輸出△X2△Y2指令位置X2新Y2新位控輸出△X3△Y3實(shí)際位置X1新Y1新反饋位置增量△X1、△Y1X2舊Y2舊X1舊Y1舊++1．計(jì)算新的指令坐標(biāo)位置4位置控制位置控制計(jì)算VSVS++52

第四節(jié)PLC與數(shù)控機(jī)床的輔助功能一、PLC1．PLC的基本組成和工作原理⑴硬件系統(tǒng)⑵軟件系統(tǒng)第四節(jié)PLC與數(shù)控機(jī)床的輔助功能一、PLC53接收現(xiàn)場信號(hào)輸入部件外設(shè)接口擴(kuò)展接口輸出部件電源運(yùn)算器控制器微處理器RAM用戶程序EPROM系統(tǒng)程序盒式磁帶機(jī)驅(qū)動(dòng)受控元件I/O擴(kuò)展單元存儲(chǔ)器打印機(jī)EPROM寫入器PLC或上位計(jì)算機(jī)編程器通用型PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖接輸外擴(kuò)輸電源運(yùn)算器控制器微處理器RAMEPROM盒式磁帶機(jī)54PLC程序執(zhí)行過程圖輸入端器件輸入映象元件映象寄存輸出鎖存輸入端器件輸入輸出輸入采樣階段輸出刷新階段程序執(zhí)行階段⑶PLC的基本控制原理PLC程序執(zhí)行過程圖輸入端器件輸入映象元件552．PLC的特點(diǎn)：⑴可靠性高⑵編程簡單，使用方便⑶靈活性好⑷直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力強(qiáng)⑸便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化⑹網(wǎng)絡(luò)通信

2．PLC的特點(diǎn)：⑴可靠性高563．?dāng)?shù)控機(jī)床用PLC⑴數(shù)控機(jī)床PLC的控制對(duì)象CNC系統(tǒng)數(shù)控裝置可編程控制器操作面板主軸控制輔助動(dòng)作換刀動(dòng)作冷卻排屑......數(shù)控裝置、可編程控制器、機(jī)床之間的關(guān)系圖3．?dāng)?shù)控機(jī)床用PLC⑴數(shù)控機(jī)床PLC的控制對(duì)象CNC系統(tǒng)數(shù)57CNC、PLC、機(jī)床之間的信號(hào)處理過程CNC裝置→機(jī)床：CNC裝置CNC裝置的RAMPLC的RAM中。PLC軟件對(duì)其RAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理。處理后的數(shù)據(jù)仍在PLC的RAM中，對(duì)內(nèi)裝型PLC，PLC將已處理好的數(shù)據(jù)通過CNC的輸出接口送至機(jī)床；對(duì)獨(dú)立型PLC，其RAM中已處理好的數(shù)據(jù)通過PLC的輸出接口送至機(jī)床。CNC、PLC、機(jī)床之間的信號(hào)處理過程CNC裝置→機(jī)床：58機(jī)床→CNC裝置對(duì)于內(nèi)裝型PLC，信號(hào)傳送處理如下：從機(jī)床輸入開關(guān)量數(shù)據(jù)CNC裝置的RAMPLC的RAM。PLC的軟件進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理。處理后的數(shù)據(jù)仍在PLC的RAM中，同時(shí)傳送到CNC裝置的RAM中。CNC裝置軟件讀取RAM中數(shù)據(jù)。對(duì)于獨(dú)立型PLC，輸入的第一步，數(shù)據(jù)通過PLC的輸入接口送到PLC的RAM中，然后進(jìn)行上述的第2步，以下均相同。機(jī)床→CNC裝置對(duì)于內(nèi)裝型PLC，信號(hào)傳送處理如下：59PLC

、CNC、機(jī)床間的信息交換PLCCNC的信號(hào)：主要有機(jī)床各坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)信號(hào)，M、S、T功能的應(yīng)答信號(hào)等。PLC機(jī)床的信號(hào)：主要是控制機(jī)床執(zhí)行件的執(zhí)行信號(hào)，如電磁鐵、接觸器、繼電器的動(dòng)作信號(hào)以及確保機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件狀態(tài)的信號(hào)及故障指示。機(jī)床PLC的信息：主要有機(jī)床操作面板上各開關(guān)、按鈕等信息，其中包括機(jī)床的起動(dòng)、停止，機(jī)械變速選擇，主軸正/反轉(zhuǎn)、停止，冷卻液的開/關(guān)，各坐標(biāo)的點(diǎn)動(dòng)和刀架、夾盤的松/夾等信號(hào)，以及上述各部件的限位開關(guān)等保護(hù)裝置、主軸伺服保護(hù)監(jiān)視信號(hào)和伺服系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備等信號(hào)。PLC、CNC、機(jī)床間的信息交換PLCCNC的信號(hào)60⑵數(shù)控機(jī)床PLC的形式按結(jié)構(gòu)形式分類：內(nèi)裝型（Built-inType）PLC（或稱集成式、內(nèi)含式）。它是為數(shù)控設(shè)備順序控制而設(shè)計(jì)制造的專用PLC。獨(dú)立型（Stand-aloneType）PLC，或稱為“通用型”PLC它是適應(yīng)范圍較廣、功能齊全、通用化程度較高的PLC。按規(guī)模分類：小型：輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)<128點(diǎn)；中型：128點(diǎn)<輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)<512點(diǎn)；大型：輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)>512點(diǎn)⑵數(shù)控機(jī)床PLC的形式按結(jié)構(gòu)形式分類：61PLC的規(guī)模及其應(yīng)用PLC的規(guī)模及其應(yīng)用62①內(nèi)裝型PLC此類是CNC系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的順序控制，而將CNC和PLC綜合起來設(shè)計(jì)，稱為內(nèi)裝型（Built-inType）PLC（或稱集成式、內(nèi)含式）。內(nèi)裝型PLC是CNC裝置的一部分，它與CNC中CPU的信息交換是在CNC內(nèi)部進(jìn)行的。這種類型的PLC一般不能獨(dú)立工作，它是CNC裝置的一個(gè)功能模塊，是CNC裝置功能的擴(kuò)展，兩者是不能分離的。在硬件上，內(nèi)裝型PLC既可與CNC裝置共用一個(gè)CPU，如西門子的SINUMERIK810、820等數(shù)控系統(tǒng)；也可以是單獨(dú)的CPU，如FANUC的0系統(tǒng)和15系統(tǒng)、美國A-B公司的8400系統(tǒng)和8600系統(tǒng)等。①內(nèi)裝型PLC此類是CNC系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的順63由于CNC裝置的功能和PLC的功能在設(shè)計(jì)時(shí)就統(tǒng)一考慮，因而這種類型的PLC在硬件和軟件的整體結(jié)構(gòu)上合理、實(shí)用，性能價(jià)格比高，適用于類型變化不大的數(shù)控機(jī)床。由于PLC與CNC之間的連線較少，且PLC內(nèi)的信息也能通過CNC裝置的顯示器顯示，使PLC的編程更為方便，而且故障診斷的功能也有提高，從而提高了CNC系統(tǒng)的可靠性。①內(nèi)裝型PLC由于CNC裝置的功能和PLC的功能在設(shè)計(jì)時(shí)就統(tǒng)一考慮，因而這64

NCPLCI/O電路伺服驅(qū)動(dòng)單元主軸驅(qū)動(dòng)單元強(qiáng)電電路機(jī)床操作面板MDI/CR面板進(jìn)給電動(dòng)機(jī)主軸電動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作換刀冷卻排屑內(nèi)裝型PLC結(jié)構(gòu)框圖CNC裝置伺服驅(qū)動(dòng)單元主軸驅(qū)動(dòng)單元強(qiáng)電電路機(jī)床65②獨(dú)立型PLC此類是由專業(yè)化生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)順序控制，稱為獨(dú)立型（Stand-aloneType）PLC，或稱為“通用型”PLC。獨(dú)立型PLC是獨(dú)立于CNC裝置的，它具有完備的硬件和軟件功能，能夠獨(dú)立完成規(guī)定的控制任務(wù)。在數(shù)控機(jī)床選用獨(dú)立型PLC時(shí)，主要考慮能滿足以下要求：輸入/輸出信號(hào)接口技術(shù)規(guī)范、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、程序存儲(chǔ)容量以及運(yùn)算和控制功能等。由于這種類型PLC的生產(chǎn)廠家較多，品種、類型豐富，使用戶有較大的選擇余地，可以選擇自己熟悉地產(chǎn)品，而且其功能的擴(kuò)展也較方便。獨(dú)立型PLC與CNC裝置之間是通過輸入/輸出接口連接的。國內(nèi)已引進(jìn)應(yīng)用的獨(dú)立型PLC有：西門子公司的SIMATICS5、S7系列產(chǎn)品；A-B公司的PLC系列產(chǎn)品；FANUC公司的PMC-J系列產(chǎn)品等。②獨(dú)立型PLC此類是由專業(yè)化生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)66獨(dú)立型PLC結(jié)構(gòu)框圖

NCPLC伺服驅(qū)動(dòng)單元主軸驅(qū)動(dòng)單元強(qiáng)電電路機(jī)床操作面板MDI/CRT面板伺服電動(dòng)機(jī)主軸電動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作換刀冷卻排屑I/O電路I/O電路I/O電路PLC裝置獨(dú)立型PLC結(jié)構(gòu)框圖伺服驅(qū)動(dòng)單元主軸驅(qū)動(dòng)67二、數(shù)控機(jī)床的輔助功能1．?dāng)?shù)控機(jī)床的輔助功能是指數(shù)控機(jī)床的冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等功能。對(duì)于加工中心類的數(shù)控機(jī)床還有刀庫的管理功能。2．?dāng)?shù)控機(jī)床的輔助功能的控制就是數(shù)控機(jī)床的冷卻、潤滑的啟停；控制工件和機(jī)床部件的松開、夾緊；控制分度工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位等。對(duì)于加工中心類數(shù)控機(jī)床還有刀庫中選擇刀具和交換刀具。輔助功能的控制還可以由PLC來完成。二、數(shù)控機(jī)床的輔助功能1．?dāng)?shù)控機(jī)床的輔助功能68第五節(jié)FANUC數(shù)控系統(tǒng)

一、FANUC數(shù)控系統(tǒng)介紹二、FANUC數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)三、FANUC系統(tǒng)典型系列1．0系列2．10/11/12系列3．15系列4．16系列5．18系列

第五節(jié)FANUC數(shù)控系統(tǒng)一、FANUC數(shù)控系統(tǒng)介紹69FANUC數(shù)控系統(tǒng)（顯示器及操作面板）FANUC數(shù)控系統(tǒng)（顯示器及操作面板）70FANUC系列150iB型數(shù)控裝置FANUC系列150iB型數(shù)控裝置71第六節(jié)開放式CNC

一、概述計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展和普及先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的要求CNC開發(fā)周期和開發(fā)成本的要求PC文化的滲入二、開放式CNC的定義目前可以認(rèn)為開放式CNC就是指PC-NC。它是指在機(jī)械加工專用的CNC中，引入PC所具有的開放特性和文化，達(dá)到CNC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造的開放性、通用性和模塊化。

FMSCIMS第六節(jié)開放式CNC一、概述FMSCIMS72三、開放式CNC的基本結(jié)構(gòu)1．PC的特點(diǎn)⑴中央處理器的可選性⑵PC采用標(biāo)準(zhǔn)的總線和模塊化結(jié)構(gòu)⑶通用和標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)⑷豐富的軟硬件資源和眾多開發(fā)商的支持⑸性能價(jià)格比高

三、開放式CNC的基本結(jié)構(gòu)1．PC的特點(diǎn)732．PC-NC的基本組成PC-NC的基本組成框圖PC系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)數(shù)字輸入輸出DIO伺服驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)2．PC-NC的基本組成PC-NC的基本組成框圖PC伺服控制74硬件配置單元軟件配置單元標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)控系統(tǒng)基本硬件數(shù)控功能應(yīng)用程序DOS(WINDOWS)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTM應(yīng)用程序接口NC構(gòu)件庫開放式數(shù)控裝置的概念結(jié)構(gòu)硬件配置軟件配置標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控功能DOS(WIN753．PC-NC系統(tǒng)的構(gòu)成方式⑴連接PC的CNC⑵內(nèi)部加裝PC的CNC⑶裝入PC系統(tǒng)的CNC⑷軟件控制型CNC的所有處理功能都由PC完成，PC通過安裝在擴(kuò)展槽中的接口卡來完成對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)等的控制。上面幾種基本結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)。連接PC的CNC實(shí)現(xiàn)起來容易，無需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大的改動(dòng)，但速度慢，不能實(shí)現(xiàn)開放化；內(nèi)部加裝PC的CNC速度較快，但還不能直接利用PC，開放性仍然受到限制；裝入PC系統(tǒng)的CNC和軟件控制型CNC兩種情況雖然具有較好的開放性，但技術(shù)不過關(guān)。3．PC-NC系統(tǒng)的構(gòu)成方式⑴連接PC的CNC76四、開放式CNC的發(fā)展國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究進(jìn)展美國：NGC(TheNextGenerationWork-station/MachineController)和OMAC(OpenModularArchitectureController)計(jì)劃歐共體：OSACA（OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)計(jì)劃日本：OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)計(jì)劃華中I型——基于IPC的CNC開放體系結(jié)構(gòu)航天I型CNC系統(tǒng)——基于PC的多機(jī)CNC開放體系結(jié)構(gòu)四、開放式CNC的發(fā)展國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究進(jìn)展77思考題什么是單微處理器結(jié)構(gòu)？多微處理器有哪些功能模塊，各功能模塊的作用是什么？什么是譯碼？CNC系統(tǒng)中的PLC有哪些特點(diǎn)？目前PC-NC的構(gòu)成方式有幾種？思考題78本章結(jié)束

！請(qǐng)各位同學(xué)認(rèn)真復(fù)習(xí)本章內(nèi)容！本章結(jié)束！請(qǐng)各位同學(xué)79計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)課件80計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)課件81

第二章

計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)CNC的結(jié)構(gòu)第三節(jié)CNC的信息處理過程第四節(jié)PLC與數(shù)控機(jī)床的輔助功能思考題第五節(jié)FANUC數(shù)控系統(tǒng)第六節(jié)開放式CNC第二章計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)C82第一節(jié)概述一、CNC數(shù)控機(jī)床CNC是數(shù)控機(jī)床的核心。CNC數(shù)控機(jī)床由以下幾部分組成：加工程序、輸入/輸出設(shè)備、CNC裝置、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)床。第一節(jié)概述一、CNC數(shù)控機(jī)床83CNC數(shù)控機(jī)床的組成框圖加工程序輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器主軸驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)床CNC數(shù)控機(jī)床的組成框圖加工程序輸入/輸出C可編程主軸驅(qū)進(jìn)給84

CNC數(shù)控機(jī)床的組成

CNC數(shù)控機(jī)床的組成85二、CNC的組成從自動(dòng)控制的角度來看，CNC系統(tǒng)是一種位置（軌跡）、速度（還包括電流）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件(各運(yùn)動(dòng)軸)的位移量、速度為控制對(duì)象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。從外部特征來看，CNC系統(tǒng)是由硬件（通用硬件和專用硬件）和軟件（專用）兩大部分組成的。它們二者是相互支持，不可分割的。CNC的工作是在硬件的支持下，由軟件來實(shí)現(xiàn)部分或大部分?jǐn)?shù)控功能。硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂。二、CNC的組成從自動(dòng)控制的角度來看，CNC系統(tǒng)是一種位置（86

CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測量機(jī)

......CNC裝置的組成CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測量機(jī)

......CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測量機(jī)

......CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測量機(jī)

......CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工87

該平臺(tái)有以下兩方面的含義：提供CNC系統(tǒng)基本配置的必備功能；在平臺(tái)上可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和開發(fā)。CNC裝置的組成該平臺(tái)有以下兩方面的含義：CNC裝置的組成88CNC的硬件系統(tǒng)組成框圖CPUROMRAMIN接口OUT接口閱讀機(jī)

接口MDI/CRT

接口位置

控制其它接口總線CNC的硬件系統(tǒng)組成框圖ROMRAMIN接口OUT接口閱讀機(jī)89CNC的軟件系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)軟件管理軟件程序輸入輸出顯示診斷控制軟件刀具補(bǔ)償速度控制插補(bǔ)運(yùn)算位置控制譯碼CNC的軟件系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)軟件管理軟件程顯診控制軟件刀速插90三、CNC的工作過程工作過程就是指在硬件的支持下，軟件完成控制功能的過程。包括：1．加工程序的輸入2．譯碼3．刀具補(bǔ)償4．對(duì)進(jìn)給速度進(jìn)行處理5．插補(bǔ)6．位置處理7．Ｉ/Ｏ處理8．顯示9．診斷CNC單元

三、CNC的工作過程工作過程就是指在硬件的支持下，軟件完成控91四、CNC的功能CNC裝置的功能是指滿足用戶操作和機(jī)床控制要求的方法和手段。數(shù)控裝置的功能包括基本功能和選擇功能?；竟δ堋獢?shù)控系統(tǒng)基本配置的功能，即必備功能；選擇功能——用戶可根據(jù)實(shí)際要求選擇的功能。四、CNC的功能CNC裝置的功能是指滿足用戶操作和機(jī)床控制要921．對(duì)軸數(shù)的控制功能控制功能——CNC能控制和能聯(lián)動(dòng)控制的進(jìn)給軸數(shù)。CNC的進(jìn)給軸分類：移動(dòng)軸（X、Y、Z）和回轉(zhuǎn)軸（A、B、C）；基本軸和附加軸（U、V、W）。聯(lián)動(dòng)控制軸數(shù)越多，CNC系統(tǒng)就越復(fù)雜，編程也越困難。1．對(duì)軸數(shù)的控制功能控制功能932．點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)與移動(dòng)功能(G功能)

準(zhǔn)備功能（G功能）

——指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能。如：基本移動(dòng)、程序暫停、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、基準(zhǔn)點(diǎn)返回和固定循環(huán)等。2．點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)與移動(dòng)功能(G功能)準(zhǔn)備功能（G功能）943．插補(bǔ)功能插補(bǔ)功能——插補(bǔ)功能是數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件輪廓(平面或空間)加工軌跡運(yùn)算的功能。3．插補(bǔ)功能插補(bǔ)功能954．固定循環(huán)加工功能固定循環(huán)功能——固定循環(huán)功能是數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)典型加工循環(huán)（如：鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削和切螺紋等）的功能。4．固定循環(huán)加工功能固定循環(huán)功能965．進(jìn)給功能(F功能)進(jìn)給功能——進(jìn)給速度的控制功能。進(jìn)給速度——控制刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)速度，單位為mm/min。同步進(jìn)給速度——實(shí)現(xiàn)切削速度和進(jìn)給速度的同步，單位為mm/r?？焖龠M(jìn)給速度——一般為進(jìn)給速度的最高速度，它通過參數(shù)設(shè)定，用G00指令執(zhí)行快速。

進(jìn)給倍率（進(jìn)給修調(diào)率）——人工實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)先給定的進(jìn)給速度。5．進(jìn)給功能(F功能)進(jìn)給功能976．主軸的轉(zhuǎn)速功能主軸功能——數(shù)控系統(tǒng)的主軸的控制功能。主軸轉(zhuǎn)速——主軸轉(zhuǎn)速的控制功能，單位為r/min。恒線速度控制——刀具切削點(diǎn)的切削速度為恒速的控制功能。主軸定向控制——主軸周向定位于特定位置控制的功能。C軸控制——主軸周向任意位置控制的功能。主軸修調(diào)率——人工實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)先設(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速。6．主軸的轉(zhuǎn)速功能主軸功能987．刀具功能及工作臺(tái)分度功能刀具管理功能——實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具幾何尺寸和壽命的管理功能。刀具幾何尺寸（半徑和長度），供刀具補(bǔ)償功能使用；刀具壽命是指時(shí)間壽命，當(dāng)?shù)毒邏勖狡跁r(shí)，CNC系統(tǒng)將提示用戶更換刀具；CNC系統(tǒng)都具有刀具號(hào)（T）管理功能，用于標(biāo)識(shí)刀庫中的刀具和自動(dòng)選擇加工刀具。7．刀具功能及工作臺(tái)分度功能刀具管理功能998．輔助功能(M功能)輔助功能（M功能）——用于指令機(jī)床輔助操作的功能。如：主軸起停、主軸轉(zhuǎn)向、切削液的開關(guān)或刀庫的起停等。8．輔助功能(M功能)輔助功能（M功能）1009．補(bǔ)償功能補(bǔ)償功能刀具半徑和長度補(bǔ)償功能：實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心軌跡的功能。傳動(dòng)鏈誤差：包括螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙誤差補(bǔ)償功能。非線性誤差補(bǔ)償功能：對(duì)諸如熱變形、靜態(tài)彈性變形、空間誤差以及由刀具磨損所引起的加工誤差等，采用AI、專家系統(tǒng)等新技術(shù)進(jìn)行建模，利用模型實(shí)施在線補(bǔ)償。9．補(bǔ)償功能補(bǔ)償功能10110．字符和圖形顯示功能人機(jī)對(duì)話功能在CNC裝置中這類功能有：菜單結(jié)構(gòu)操作界面；零件加工程序的編輯環(huán)境；系統(tǒng)和機(jī)床參數(shù)、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢或修改畫面等。10．字符和圖形顯示功能人機(jī)對(duì)話功能10211．自診斷功能自診斷功能——CNC自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)報(bào)和故障定位的功能。開機(jī)自診斷；在線自診斷；離線自診斷；遠(yuǎn)程通訊診斷。11．自診斷功能自診斷功能10312．輸入、輸出和通信功能通訊功能——CNC與外界進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換的功能。RS232C接口，可傳送零件加工程序，DNC接口，可實(shí)現(xiàn)直接數(shù)控，MAP(制造自動(dòng)化協(xié)議)模塊，網(wǎng)卡：適應(yīng)FMS、CIMS、IMS等制造系統(tǒng)集成的要求。12．輸入、輸出和通信功能通訊功能10413．程序編制功能手工編程背景（后臺(tái)）編程

自動(dòng)編程利用CAM系統(tǒng)，可以在線完成和修改零件的三維模型圖設(shè)計(jì)，并可以通過網(wǎng)絡(luò)直接傳給機(jī)床進(jìn)行加工。13．程序編制功能手工編程105五、CNC的特點(diǎn)1．具有比NC更高的柔性2．具有良好的通用性3．?dāng)?shù)控功能不斷增強(qiáng)和擴(kuò)展4．可靠性越來越高5．方便了系統(tǒng)的維修和使用6．易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化

五、CNC的特點(diǎn)1．具有比NC更高的柔性106第二節(jié)CNC的結(jié)構(gòu)一、CNC的硬件結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)硬件的層次結(jié)構(gòu)由計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)、設(shè)備支持層、設(shè)備層三部分組成。第二節(jié)CNC的結(jié)構(gòu)一、CNC的硬件結(jié)構(gòu)1071.單微處理器的CNC單微處理器的CNC是指系統(tǒng)只有一個(gè)微處理器作為核心，這個(gè)CPU通過總線連接存儲(chǔ)器和各種接口，采用集中控制、分時(shí)處理的方法來完成諸如輸入/輸出、插補(bǔ)計(jì)算、伺服控制等各種任務(wù)。這種系統(tǒng)硬件和軟件結(jié)構(gòu)都比較簡單。單微處理器CNC的結(jié)構(gòu)是以微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，微處理器和三總線結(jié)構(gòu)、I/O接口、存儲(chǔ)器、串行接口和各種顯示器接口等；另外還包括了機(jī)床的控制部分。1.單微處理器的CNC單微處理器的CNC是指系統(tǒng)只有一個(gè)微處108CPU外部存儲(chǔ)設(shè)備接口RS-232接口人機(jī)交互接口選件接口ROMRAMPLC接口位控單元位控單元位控單元位控單元速度控制單元D/A轉(zhuǎn)換電路MMMMM、S、T微機(jī)系統(tǒng)機(jī)床的控制部分

X軸Y軸Z軸主軸總線典型的單微處理器裝置結(jié)構(gòu)框圖CPU外部存儲(chǔ)RS-232人機(jī)交互選件ROMRAMPLC位位109單微處理器CNC特點(diǎn)⑴CNC裝置內(nèi)只有一個(gè)微處理器，對(duì)存儲(chǔ)、插補(bǔ)運(yùn)算、輸入/輸出控制、CRT顯示等功能實(shí)現(xiàn)集中控制分時(shí)處理。⑵微處理器通過總線與存儲(chǔ)器、輸入/輸出控制等接口電路相連，構(gòu)成CNC裝置。⑶結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。單微處理器CNC特點(diǎn)⑴CNC裝置內(nèi)只有一個(gè)微處理器，對(duì)存儲(chǔ)1102.多微處理器的CNC⑴多微處理器CNC的優(yōu)點(diǎn)

①較高的性價(jià)比；②適應(yīng)能力強(qiáng)；③可靠性高；④易于組織規(guī)?；a(chǎn)。2.多微處理器的CNC⑴多微處理器CNC的優(yōu)點(diǎn)111⑵多微處理器的CNC主要功能模塊①CNC管理模塊；②CNC插補(bǔ)模塊；③位置控制模塊；④PLC模塊；⑤人機(jī)接口模塊；⑥存儲(chǔ)器模塊。⑵多微處理器的CNC主要功能模塊①CNC管理模塊；112⑶多微處理器的CNC結(jié)構(gòu)共享總線結(jié)構(gòu)在共享總線結(jié)構(gòu)中，將各功能模塊插在配有總線插座的機(jī)框內(nèi)，由系統(tǒng)總線把各個(gè)模塊有效地連接在一起，按照要求交換各種控制指令和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各種預(yù)定的功能。共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)在這種多微處理器結(jié)構(gòu)，采用多端口存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)各微處理器之間的互連和通信，每個(gè)端口都配有一套數(shù)據(jù)、地址、控制線，以供端口訪問。由專門的多端口控制邏輯電路解決訪問的沖突問題。當(dāng)微處理器數(shù)量增多時(shí)，往往會(huì)由于爭用共享而造成信息傳輸?shù)淖枞?，降低系統(tǒng)效率。⑶多微處理器的CNC結(jié)構(gòu)共享總線結(jié)構(gòu)113共享總線結(jié)構(gòu)框圖CNC管理模塊（CPU）主存儲(chǔ)器模塊操作面板顯示模塊CNC插補(bǔ)模塊（CPU）PLC功能模塊（CPU）位置控制模塊（CPU）主軸控制模塊總線共享總線結(jié)構(gòu)框圖CNC管理主存儲(chǔ)器操作面板CNC插補(bǔ)PLC功114共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖插補(bǔ)（CPU2）來自機(jī)床的控制信號(hào)輸?shù)綑C(jī)床的控制信號(hào)軸控制（CPU3）I/OCPU1CRT（CPU4）共享存儲(chǔ)器共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖插補(bǔ)來自機(jī)床的輸?shù)綑C(jī)床的軸控制I/OCRT1153.CNC的接口⑴紙帶的光電閱讀機(jī)接口⑵輸入/輸出（I/O）接口①進(jìn)行必要的信號(hào)隔離②進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大③數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換⑶通信接口3.CNC的接口⑴紙帶的光電閱讀機(jī)接口116軟件與硬件在實(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。軟件、硬件實(shí)現(xiàn)功能的分配就是——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)格比二、CNC的軟件結(jié)構(gòu)軟件與硬件在實(shí)現(xiàn)各種功能的特點(diǎn)和關(guān)系二、CNC的軟件結(jié)構(gòu)117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幾種劃分

ⅠⅡⅢⅣ1．CNC的軟、硬件界面輸入預(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1182．CNC的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)⑴CNC裝置的多任務(wù)并行處理

CNC的任務(wù)并行處理示意圖輸入顯示控制I/O診斷譯碼刀具補(bǔ)償速度處理位置控制插補(bǔ)2．CNC的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)⑴CNC裝置的多任務(wù)并行處理輸入119⑵前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)前臺(tái)程序故障處理位置控制插補(bǔ)運(yùn)算……后臺(tái)程序譯碼刀補(bǔ)處理速度預(yù)處理輸入/輸出顯示中斷執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行前后臺(tái)程序運(yùn)行關(guān)系圖⑵前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)前臺(tái)程序……后臺(tái)程序中斷執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行前后120前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)制:優(yōu)先搶占調(diào)度和循環(huán)調(diào)度。前臺(tái)程序的調(diào)度是優(yōu)先搶占式的；前臺(tái)和后臺(tái)程序內(nèi)部各子任務(wù)采用的是順序調(diào)度。信息交換:緩沖區(qū)。前臺(tái)和后臺(tái)程序之間以及內(nèi)部各子任務(wù)之間的。實(shí)時(shí)性差。在前臺(tái)和后臺(tái)程序內(nèi)無優(yōu)先級(jí)等級(jí)、也無搶占機(jī)制。

該結(jié)構(gòu)僅適用于控制功能較簡單的系統(tǒng)。早期的CNC系統(tǒng)大都采用這種結(jié)構(gòu)。前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)制:優(yōu)先搶占調(diào)度和循環(huán)調(diào)121⑶中斷型軟件結(jié)構(gòu)初始化中斷管理系統(tǒng)（硬件+軟件）0級(jí)中斷服務(wù)程序1級(jí)中斷服務(wù)程序

2

級(jí)中斷服務(wù)程序級(jí)中斷服務(wù)程序………………中斷型軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖n⑶中斷型軟件結(jié)構(gòu)初始化中斷管理系統(tǒng)（硬件+軟件）0級(jí)中122中斷型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)制：搶占式優(yōu)先調(diào)度。信息交換：緩沖區(qū)。實(shí)時(shí)性好。由于中斷級(jí)別較多（最多可達(dá)8級(jí)），強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)可安排在優(yōu)先級(jí)較高的中斷服務(wù)程序中。模塊間的關(guān)系復(fù)雜，耦合度大，不利于對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充。80～90年代初的CNC系統(tǒng)大多采用這種結(jié)構(gòu)。中斷型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)任務(wù)調(diào)度機(jī)制：搶占式優(yōu)先調(diào)度。123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控制第三節(jié)CNC的信息處理過程

CNC裝置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程示意圖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1241.輸入過程零件程序的輸入過程流程圖2.鍵盤輸入送出譯碼外存或通信接口零件程序緩沖區(qū)MDI鍵盤MDI緩沖區(qū)零件程序存儲(chǔ)區(qū)一、輸入1.輸入過程送出譯碼外存或通信接口零件程序緩沖區(qū)MDI鍵盤M125二、存儲(chǔ)

目錄區(qū)零件程序區(qū)程序號(hào)零件程序1程序首址程序終址程序號(hào)零件程序2程序首址程序終址……空白目錄區(qū)零件程序1零件程序2零件程序3…零件程序I…零件程序n空白程序區(qū)零件程序存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖二、存儲(chǔ)目錄區(qū)126三、譯碼定義：譯碼程序是以程序段為單位對(duì)信息進(jìn)行處理，把其中的各種工件輪廓信息（如起點(diǎn)、終點(diǎn)，直線和圓弧）、加工速度F和其它輔助信息（M.S.T）依照計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)間。在譯碼過程中，還要完成對(duì)程序段的語法檢查，若發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤立即報(bào)警。方法：解釋和編譯。內(nèi)容：整理和存放。1）不按字符格式的整理與存放方法。2）保留字符格式的整理與存放。1.代碼的識(shí)別2.功能碼譯碼開始讀取緩沖器中的字符處理數(shù)字代碼處理N代碼處理G代碼處理X代碼處理Y代碼＜10H?=10H?=11H?=12H?=13H?無法識(shí)別、錯(cuò)誤處理結(jié)束YNNNNYNYYY軟件識(shí)別代碼的流程圖三、譯碼定義：譯碼程序是以程序段為單位對(duì)信息進(jìn)行處理，把其中127四、譯碼后的數(shù)據(jù)處理1．刀具補(bǔ)償定義：將編程時(shí)工件輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡數(shù)據(jù)。種類：長度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償。四、譯碼后的數(shù)據(jù)處理1．刀具補(bǔ)償1282．速度處理（1）進(jìn)給速度計(jì)算開環(huán)系統(tǒng):速度通過控制向步進(jìn)電機(jī)輸出脈沖的頻率來實(shí)現(xiàn)。速度計(jì)算的方法是根據(jù)程編的F值來確定該頻率值。半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng):采用數(shù)據(jù)采樣方法進(jìn)行插補(bǔ)加工速度計(jì)算是根據(jù)程編的F值，將輪廓曲線分割為采樣周期的輪廓步長。2．速度處理（1）進(jìn)給速度計(jì)算129開環(huán)系統(tǒng)進(jìn)給速度的計(jì)算VSVS

脈沖的頻率決定進(jìn)給速度。

為脈沖當(dāng)量，單位：mm，則兩軸聯(lián)動(dòng)時(shí)，各坐標(biāo)軸速度為:

合成速度（即進(jìn)給速度）V為

開環(huán)系統(tǒng)進(jìn)給速度的計(jì)算VSVS脈沖的頻率決定進(jìn)給速度。130（2）進(jìn)給速度控制VSVS常用的控制方法：計(jì)時(shí)法

用于脈沖增量插補(bǔ)。時(shí)鐘中斷法

用軟件控制每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)的插補(bǔ)次數(shù)，達(dá)到速度控制的目的。積分法

（2）進(jìn)給速度控制VSVS常用的控制方法：1313．插補(bǔ)根據(jù)速度倍率值計(jì)算本次插補(bǔ)周期的實(shí)際合成位移量；計(jì)算新的坐標(biāo)位置；將合成位移分解到各個(gè)坐標(biāo)方向，得到各個(gè)坐標(biāo)軸的位置控制指令。插補(bǔ)程序的實(shí)時(shí)性。3．插補(bǔ)根據(jù)速度倍率值計(jì)算本次插補(bǔ)周期的實(shí)際合成位移量；1321．計(jì)算新的指令坐標(biāo)位置X2新=X2舊+Δx2Y2新=Y2舊+Δy22．計(jì)算實(shí)際坐標(biāo)位置X1新=X1舊+Δx1Y1新=Y1舊+Δy13．計(jì)算位置控制輸出值Δx3=X2新-

X1新

Δy3=Y2新–Y1新位置控制是強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)，所有計(jì)算必須在位置控制周期（伺服周期）內(nèi)完成。伺服周期可以等于插補(bǔ)周期，也可以是插補(bǔ)周期的整數(shù)分之一。4位置控制位置控制計(jì)算VSVS+++-插補(bǔ)輸出△X2△Y2指令位置X2新Y2新位控輸出△X3△Y3實(shí)際位置X1新Y1新反饋位置增量△X1、△Y1X2舊Y2舊X1舊Y1舊++1．計(jì)算新的指令坐標(biāo)位置4位置控制位置控制計(jì)算VSVS++133

第四節(jié)PLC與數(shù)控機(jī)床的輔助功能一、PLC1．PLC的基本組成和工作原理⑴硬件系統(tǒng)⑵軟件系統(tǒng)第四節(jié)PLC與數(shù)控機(jī)床的輔助功能一、PLC134接收現(xiàn)場信號(hào)輸入部件外設(shè)接口擴(kuò)展接口輸出部件電源運(yùn)算器控制器微處理器RAM用戶程序EPROM系統(tǒng)程序盒式磁帶機(jī)驅(qū)動(dòng)受控元件I/O擴(kuò)展單元存儲(chǔ)器打印機(jī)EPROM寫入器PLC或上位計(jì)算機(jī)編程器通用型PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖接輸外擴(kuò)輸電源運(yùn)算器控制器微處理器RAMEPROM盒式磁帶機(jī)135PLC程序執(zhí)行過程圖輸入端器件輸入映象元件映象寄存輸出鎖存輸入端器件輸入輸出輸入采樣階段輸出刷新階段程序執(zhí)行階段⑶PLC的基本控制原理PLC程序執(zhí)行過程圖輸入端器件輸入映象元件1362．PLC的特點(diǎn)：⑴可靠性高⑵編程簡單，使用方便⑶靈活性好⑷直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力強(qiáng)⑸便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化⑹網(wǎng)絡(luò)通信

2．PLC的特點(diǎn)：⑴可靠性高1373．?dāng)?shù)控機(jī)床用PLC⑴數(shù)控機(jī)床PLC的控制對(duì)象CNC系統(tǒng)數(shù)控裝置可編程控制器操作面板主軸控制輔助動(dòng)作換刀動(dòng)作冷卻排屑......數(shù)控裝置、可編程控制器、機(jī)床之間的關(guān)系圖3．?dāng)?shù)控機(jī)床用PLC⑴數(shù)控機(jī)床PLC的控制對(duì)象CNC系統(tǒng)數(shù)138CNC、PLC、機(jī)床之間的信號(hào)處理過程CNC裝置→機(jī)床：CNC裝置CNC裝置的RAMPLC的RAM中。PLC軟件對(duì)其RAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理。處理后的數(shù)據(jù)仍在PLC的RAM中，對(duì)內(nèi)裝型PLC，PLC將已處理好的數(shù)據(jù)通過CNC的輸出接口送至機(jī)床；對(duì)獨(dú)立型PLC，其RAM中已處理好的數(shù)據(jù)通過PLC的輸出接口送至機(jī)床。CNC、PLC、機(jī)床之間的信號(hào)處理過程CNC裝置→機(jī)床：139機(jī)床→CNC裝置對(duì)于內(nèi)裝型PLC，信號(hào)傳送處理如下：從機(jī)床輸入開關(guān)量數(shù)據(jù)CNC裝置的RAMPLC的RAM。PLC的軟件進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理。處理后的數(shù)據(jù)仍在PLC的RAM中，同時(shí)傳送到CNC裝置的RAM中。CNC裝置軟件讀取RAM中數(shù)據(jù)。對(duì)于獨(dú)立型PLC，輸入的第一步，數(shù)據(jù)通過PLC的輸入接口送到PLC的RAM中，然后進(jìn)行上述的第2步，以下均相同。機(jī)床→CNC裝置對(duì)于內(nèi)裝型PLC，信號(hào)傳送處理如下：140PLC

、CNC、機(jī)床間的信息交換PLCCNC的信號(hào)：主要有機(jī)床各坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)信號(hào)，M、S、T功能的應(yīng)答信號(hào)等。PLC機(jī)床的信號(hào)：主要是控制機(jī)床執(zhí)行件的執(zhí)行信號(hào)，如電磁鐵、接觸器、繼電器的動(dòng)作信號(hào)以及確保機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件狀態(tài)的信號(hào)及故障指示。機(jī)床PLC的信息：主要有機(jī)床操作面板上各開關(guān)、按鈕等信息，其中包括機(jī)床的起動(dòng)、停止，機(jī)械變速選擇，主軸正/反轉(zhuǎn)、停止，冷卻液的開/關(guān)，各坐標(biāo)的點(diǎn)動(dòng)和刀架、夾盤的松/夾等信號(hào)，以及上述各部件的限位開關(guān)等保護(hù)裝置、主軸伺服保護(hù)監(jiān)視信號(hào)和伺服系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備等信號(hào)。PLC、CNC、機(jī)床間的信息交換PLCCNC的信號(hào)141⑵數(shù)控機(jī)床PLC的形式按結(jié)構(gòu)形式分類：內(nèi)裝型（Built-inType）PLC（或稱集成式、內(nèi)含式）。它是為數(shù)控設(shè)備順序控制而設(shè)計(jì)制造的專用PLC。獨(dú)立型（Stand-aloneType）PLC，或稱為“通用型”PLC它是適應(yīng)范圍較廣、功能齊全、通用化程度較高的PLC。按規(guī)模分類：小型：輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)<128點(diǎn)；中型：128點(diǎn)<輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)<512點(diǎn)；大型：輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)>512點(diǎn)⑵數(shù)控機(jī)床PLC的形式按結(jié)構(gòu)形式分類：142PLC的規(guī)模及其應(yīng)用PLC的規(guī)模及其應(yīng)用143①內(nèi)裝型PLC此類是CNC系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的順序控制，而將CNC和PLC綜合起來設(shè)計(jì)，稱為內(nèi)裝型（Built-inType）PLC（或稱集成式、內(nèi)含式）。內(nèi)裝型PLC是CNC裝置的一部分，它與CNC中CPU的信息交換是在CNC內(nèi)部進(jìn)行的。這種類型的PLC一般不能獨(dú)立工作，它是CNC裝置的一個(gè)功能模塊，是CNC裝置功能的擴(kuò)展，兩者是不能分離的。在硬件上，內(nèi)裝型PLC既可與CNC裝置共用一個(gè)CPU，如西門子的SINUMERIK810、820等數(shù)控系統(tǒng)；也可以是單獨(dú)的CPU，如FANUC的0系統(tǒng)和15系統(tǒng)、美國A-B公司的8400系統(tǒng)和8600系統(tǒng)等。①內(nèi)裝型PLC此類是CNC系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的順144由于CNC裝置的功能和PLC的功能在設(shè)計(jì)時(shí)就統(tǒng)一考慮，因而這種類型的PLC在硬件和軟件的整體結(jié)構(gòu)上合理、實(shí)用，性能價(jià)格比高，適用于類型變化不大的數(shù)控機(jī)床。由于PLC與CNC之間的連線較少，且PLC內(nèi)的信息也能通過CNC裝置的顯示器顯示，使PLC的編程更為方便，而且故障診斷的功能也有提高，從而提高了CNC系統(tǒng)的可靠性。①內(nèi)裝型PLC由于CNC裝置的功能和PLC的功能在設(shè)計(jì)時(shí)就統(tǒng)一考慮，因而這145