項目3計算機數(shù)控裝置

項目導讀本項目主要介紹計算機數(shù)控（CNC）裝置的工作原理，包括CNC裝置的組成結(jié)構(gòu)、數(shù)控加工程序的輸入、數(shù)控加工程序的預處理、插補原理等內(nèi)容。通過本章的學習，應了解CNC裝置的組成結(jié)構(gòu)，熟悉數(shù)控加工程序的處理過程，以便更好地使用、維修數(shù)控機床。3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成3.2數(shù)控加工程序的輸入3.3數(shù)控加工程序的預處理任務3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成3.1.1CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1.3零件加工程序的處理過程

CNC裝置是面向機床數(shù)控而設計的專用計算機系統(tǒng)。以計算機為核心，配有專用的I/O接口，利用軟件處理數(shù)字信息，實現(xiàn)數(shù)字控制功能。3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成

優(yōu)點：

1.靈活性和通用性CNC裝置的功能大多由軟件實現(xiàn)，且軟硬件采用模塊化的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)功能的修改、擴充變得較為靈活。CNC裝置其基本配置部分是通用的，不同的數(shù)控機床僅配置相應的特定的功能模塊，以實現(xiàn)特定的控制功能。

2.數(shù)控功能豐富插補功能：二次曲線、樣條、空間曲面插補。補償功能：運動精度補償、隨機誤差補償、非線性誤差補償?shù)?。人機對話功能：加工的動、靜態(tài)跟蹤顯示，高級人機對話窗口。編程功能：G代碼、籃圖編程、部分自動編程功能。3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成

優(yōu)點：

3.可靠性高CNC裝置采用集成度高的電子元件、芯片、采用VLSI本身就是可靠性的保證。許多功能由軟件實現(xiàn)，使硬件的數(shù)量減少。豐富的故障診斷及保護功能(大多由軟件實現(xiàn))，從而可使系統(tǒng)的故障發(fā)生的頻率和發(fā)生故障后的修復時間降低。

4.使用維護方便操作使用方便：用戶只需根據(jù)菜單的提示，便可進行正確操作。編程方便：具有多種編程的功能、程序自動校驗和模擬仿真功能。維護維修方便：部分日常維護工作自動進行(潤滑，關鍵部件的定期檢查等)，數(shù)控機床的自診斷功能，可迅速實現(xiàn)故障準確定位。3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成

優(yōu)點：

5.易于實現(xiàn)機電一體化數(shù)控系統(tǒng)控制柜的體積?。ú捎糜嬎銠C，硬件數(shù)量減少；電子元件的集成度越來越高，硬件的不斷減?。?，使其與機床在物理上結(jié)合在一起成為可能，減少占地面積，方便操作。3.1.1CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)1.物理結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成從外部特征來看，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。根據(jù)安裝形式、板卡布局等硬件物理結(jié)構(gòu)的不同，分為：專用型數(shù)控系統(tǒng)

硬件、軟件都是針對數(shù)控機床的應用而專門設計，鍵盤布局、操作方法和安裝形式都比較特別。

如：FANUC0、西門子810、西門子802S/C/D等?；赑C的數(shù)控系統(tǒng)在一臺通用的微機上，加裝運動控制卡和I/O接口卡并運行CNC系統(tǒng)軟件。3.1.1CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)2.邏輯結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成根據(jù)CNC裝置內(nèi)部邏輯電路結(jié)構(gòu)的不同，分為：單CPU結(jié)構(gòu)

采用一個CPU來集中控制，分時處理數(shù)控的各個任務。

采用兩個以上的CPU，只有其中一個能夠控制系統(tǒng)總線，其他CPU只是附屬的專用智能部件，不能控制總線，也不能訪問主存儲器，它們之間構(gòu)成主從結(jié)構(gòu)。多CPU結(jié)構(gòu)采用多個CPU來分別控制CNC裝置的各個功能模塊，以實現(xiàn)多個控制任務的并行處理和執(zhí)行，提高整個系統(tǒng)的處理速度。

一般采用共享總線的互連方式。磁帶軟盤CRT/LED磁帶機磁盤驅(qū)動器MDI鍵盤操作控制面板上位機/編程機外部存儲器I/O接口電路I/O緩沖與接口通道CPURAMROM機床位置控制機床邏輯控制與檢測開關量/數(shù)控量出開關量/數(shù)控量入位置檢測A/D入D/A出速度控制電動機ABDBCB3.1.1CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成3.1.1CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成FANUCBUS操作面板圖形顯示模塊(CPU)通訊模塊(CPU)自動編程模塊(CPU)主存儲器模塊插補模塊(CPU)PLC模塊(CPU)位置控制模塊(CPU)主軸控制模塊CRT/MDII/O單元伺服驅(qū)動單元主軸單元帶CPU的為主模塊，不帶CPU的為從模塊。3.1.1CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成CNC管理模塊管理和組織整個CNC系統(tǒng)各功能協(xié)調(diào)工作。主要包括系統(tǒng)的初始化、中斷管理、總線裁決、系統(tǒng)出錯識別和處理、系統(tǒng)軟硬件診斷等功能。插補模塊完成零件程序的譯碼、坐標計算和轉(zhuǎn)換、刀具半徑補償和進給速度處理等插補前的預處理，然后按給定的插補類型和軌跡坐標進行插補計算，為各坐標軸提供位置給定值。位置控制模塊執(zhí)行件的位移值通過檢測元件測得并進行模擬轉(zhuǎn)換，然后作為反饋信號輸入比較電路，經(jīng)與位置給定值比較進行自動的加減速調(diào)節(jié)去控制伺服電機運行。3.1.1CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成PLC控制模塊零件程序中的輔助開關功能和來自機床的開關信號等都在這個模塊中進行邏輯處理，實現(xiàn)各功能操作方式之間的聯(lián)鎖控制。如機床電氣設備的起、停，刀具轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)臺分度，工件數(shù)量和運轉(zhuǎn)時間的計數(shù)等。人-機接口模塊用于操作控制及數(shù)據(jù)的輸入、輸出和顯示，包括零件程序、參數(shù)和數(shù)據(jù)、各種操作命令的輸入與輸出，顯示所需要的加工信息等。主存儲器模塊系統(tǒng)的存儲器，主要用來存放程序和數(shù)據(jù)，也可作為各功能模塊間數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓蚕泶鎯ζ鳌?.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成為完成數(shù)控系統(tǒng)的各項功能而專門設計的是一種專用軟件：稱為系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)程序）其管理作用類似于計算機的操作系統(tǒng)的功能。CNC裝置軟件結(jié)構(gòu)的特點：多任務并行處理和多重實時中斷。

CNC系統(tǒng)是一個專用的實時多任務系統(tǒng)，它的系統(tǒng)軟件必須完成管理和控制兩大任務。CNC裝置的軟件控制軟件管理軟件零件輸入輸出I/O處理通信診斷顯示開關量I/O控制位置控制插補運算速度預處理刀具補償譯碼3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成1.多任務并行處理（1）多任務性數(shù)控加工時在很多情況下，為了保證控制的連續(xù)性和各任務執(zhí)行的時序配合要求，CNC裝置管理和控制的某些工作必須同時進行，而不能逐一處理。*機床進行切削加工時，為了使操作人員能時地了解CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)，管理軟件中的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。*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。如為了保證加工過程的連續(xù)性，即刀具在各程序段之間不停刀，譯碼、刀具補償和速度處理模塊必須與插補模塊同時運行，而插補又必須與位置控制同時進行?！岸嗳蝿招浴?.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成計算機在同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不相同的工作。優(yōu)點：1.提高CNC系統(tǒng)的處理速度2.有利于合理使用和調(diào)配CNC系統(tǒng)的資源并行處理的方法：資源重復資源共享時間重疊在CNC系統(tǒng)的硬件設計中，應用較多的并行處理技術；它采用增加硬件資源的辦法來提高運算速度(如采用多CPU的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)來提高系統(tǒng)的速度）。根據(jù)“分時共享”的原則，使多個用戶按時間順序使用同一套設備。根據(jù)流水線處理技術，使多個處理過程在時間上相互錯開，輪流使用同一套設備的幾個部分。（2）并行處理1)資源分時共享并行處理用在單CPU的CNC裝置中,根據(jù)“分時共享”的原則，使多個用戶按時間順序使用同一套設備；一般是采用CPU分時共享的原則來解決多任務的同時運行。該技術要解決的主要問題：各任務占用CPU時間的分配原則采用循環(huán)輪流和中斷優(yōu)先相結(jié)合的方法來解決。3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成各任務何時占用CPU（各任務的優(yōu)先級分配問題）；允許各任務占用CPU的時間長短（各任務時間片的分配問題）。

3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成

初始化輸入插補準備I/O處理診斷顯示位置控制插補運算背景程序中斷優(yōu)先級高循環(huán)調(diào)度背景程序優(yōu)先搶占調(diào)度中斷優(yōu)先級低8ms16ms0ms3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成資源分時共享的并行處理只具有宏觀上的意義，即從微觀上來看，各個任務還是逐一執(zhí)行的。3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成2）資源重復流水處理

流水處理技術是利用重復的資源（CPU），將一個大的任務分成若干個子任務(任務的分法與資源重復的多少有關)，這些子任務是彼此關系的，然后按一定的順序安排每個資源執(zhí)行一個子任務，就象在一條生產(chǎn)線上分不同工序加工零件的流水作業(yè)一樣。CNC裝置在自動加工工作方式時，其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程由4個子過程組成：零件程序輸入插補準備(包括譯碼、刀具補償和速度處理)插補位置控制3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成另：在單CPU的CNC裝置中，流水處理的時間重疊只有宏觀的意義，即在一段時間內(nèi)，CPU處理多個子程序，但從微觀上看，各子過程是分時占用CPU時間。采用資源重復流水處理：1.在任何時刻（流水處理除開始和結(jié)束外）均有兩個或兩個以上的任務在同時執(zhí)行。2.流水處理的關鍵是時間重疊，是以資源重復的代價(多個CPU)換得時間上的重疊，或者說以空間復雜性的代價換得時間上的快速性。3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成2.實時中斷處理CNC系統(tǒng)是一個專用的實時多任務系統(tǒng)，該系統(tǒng)中各任務的執(zhí)行或強或弱都具有實時性要求。（1）實時性：某任務的執(zhí)行有嚴格時間要求（即任務必須在規(guī)定時間內(nèi)完成或響應），否則將導致執(zhí)行結(jié)果錯誤或系統(tǒng)故障。實時性任務分類：強實時性任務弱實時性任務實時突發(fā)性任務實時周期性任務3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成強實時性任務實時突發(fā)性任務：任務的發(fā)生具有隨機性和突發(fā)性，是一種異步中斷事件，有很強的實時性要求。主要包括故障中斷(急停,機械限位,硬件故障等)、機床PLC中斷、硬件(按鍵)操作中斷等。實時周期性任務：任務是精確地按一定時間間隔發(fā)生的，包括插補運算、位置控制等任務。這類任務處理的實時性是保證加工精度和加工過程的連續(xù)性關鍵。在任務的執(zhí)行過程中，除系統(tǒng)故障外，不允許被其它任何任務中斷。弱實時性任務：這類任務的實時性要求相對較弱，只需要保證在某一段時間內(nèi)得以運行即可。如背景程序/優(yōu)先級別較低的任務。包括：CRT顯示、零件程序的編輯、加工狀態(tài)和加工軌跡的動態(tài)顯示、譯碼、刀補。（2）CNC裝置的中斷類型外部中斷：紙帶光電閱讀機讀孔中斷外部監(jiān)控中斷(如急停）鍵盤操作面板輸入中斷內(nèi)部定時中斷：插補周期定時中斷位置采樣定時中斷硬件故障中斷：CNC裝置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。程序性中斷：程序中出現(xiàn)的各種異常情況的報警中斷，如各種溢出、除零。CNC系統(tǒng)的多任務性和實時性決定了中斷是整個系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。CNC裝置的中斷管理主要靠硬件完成，而系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)決定了CNC裝置軟件的結(jié)構(gòu)。3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成根據(jù)CNC系統(tǒng)軟件中各模塊之間組織關系的不同，可分為：前后臺型結(jié)構(gòu)多重中斷型結(jié)構(gòu)指系統(tǒng)軟件的組織管理方式；系統(tǒng)軟件通過一定的結(jié)構(gòu)模式，來組織和協(xié)調(diào)各個任務的執(zhí)行，使各任務滿足一定的時序配合要求和邏輯關系，從而實現(xiàn)CNC系統(tǒng)的各種控制要求。結(jié)構(gòu)模式：前臺程序:主要完成插補運算、位置控制、故障處理等實時性很強的任務，它

是一個實時中斷服務程序。后臺程序(背景程序):完成顯示、零件加工程序的編輯管理、系統(tǒng)的輸入/輸出、

插補預處理（譯碼、刀補處理、速度預處理)等弱實時性的

任務，它是一個循環(huán)運行的程序，1.前后臺型結(jié)構(gòu)3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成前臺程序故障處理位置控制插補運算……后臺程序譯碼刀補處理速度預處理輸入/輸出顯示中斷執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行后臺程序在運行過程中，不斷地定時被前臺實時中斷程序打斷；前后相互配合來完成零件的加工任務。初始化中斷管理系統(tǒng)（硬件+軟件）0級中斷服務程序

級中斷服務程序

級中斷服務程序級中斷服務程序………………3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成2.中斷型結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各個任務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)（由硬件和軟件組成）對各級中斷服務程序?qū)嵤┱{(diào)度管理。整個軟件就是一個大的中斷管理系統(tǒng)。3.1.2CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成優(yōu)點：由于中斷級別較多，強實時性任務可安排在優(yōu)先級較高的中斷服務程序中。缺點：模塊間的關系復雜，耦合度大，不利于對系統(tǒng)的維護和擴充。優(yōu)先級主要功能中斷源優(yōu)先級主要功能中斷源0初始化開機后進入5插補運算8ms軟件定時1CRT顯示，ROM校驗硬件6監(jiān)控和急停信號2ms軟件定時2工作方式選擇，插補準備16ms軟件定時7RS-232C輸入中斷硬件隨機3PLC控制16ms軟件定時8紙帶閱讀機硬件隨機4參數(shù)、變量、數(shù)據(jù)存儲器控制硬件9報警串行傳送報警10非屏蔽中斷非屏蔽中斷產(chǎn)生3.1.3零件加工程序的處理過程3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成數(shù)控加工是由CNC裝置根據(jù)零件加工程序控制數(shù)控機床自動完成的。

處理順序：輸入→譯碼→刀具補償→進給速度處理→插補→位置控制零件程序緩沖器如G01、X、Y、F譯碼程序譯碼結(jié)果寄存器置標志位“1”數(shù)據(jù)處理結(jié)果緩沖器算刀補值及各軸分速度插補工作寄存器△X2，△Y2，段值數(shù)據(jù)處理程序插補程序速度指令跟隨誤差伺服程序輸出△X3，△Y3△X1△Y1反饋

輸入：通過鍵盤將零件程序輸入到CNC裝置并完成無效代碼的刪除、代碼校驗和代碼轉(zhuǎn)換等功能。譯碼：將零件程序中的零件輪廓信息、進給速度信息和輔助開關信息翻譯成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，以方便后續(xù)處理程序的分析、計算；還要對程序段進行語法檢查。刀具補償：將編程輪廓軌跡轉(zhuǎn)化為刀具中心軌跡，以保證刀具按其中心軌跡移動，能加工出所要求的零件輪廓，并實現(xiàn)程序段之間的自動轉(zhuǎn)接。進給速度處理：根據(jù)編程進給速度確定脈沖源頻率或者確定每次插補的位移增量，以保證各坐標方向運動的合成速度滿足編程速度的要求。插補：在已知曲線的類型、起點、終點和進給速度的條件下，在曲線的起、止點之間補足中間點的過程，即“數(shù)據(jù)點的密集化”過程。位置控制：在每個插補周期內(nèi)，將插補輸出的指令位置與實際位置相比較，用差值控制伺服驅(qū)動裝置帶動機床刀具相對工件運動。3.1.3零件加工程序的處理過程3.1計算機數(shù)控（CNC）裝置的組成任務3.2數(shù)控加工程序的輸入3.2.1輸入裝置3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入數(shù)控加工程序的輸入就是把已經(jīng)編制好的數(shù)控加工程序通過輸入裝置輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，供其存儲和執(zhí)行。3.2.1輸入裝置根據(jù)數(shù)控加工程序外部存儲介質(zhì)的不同，可以選用不同的輸入裝置輸入程序。常用的輸入裝置有MDI鍵盤、紙帶閱讀機、串行通信接口、以太網(wǎng)接口等。1.MDI鍵盤MDI鍵盤是手動數(shù)據(jù)輸入（ManualDataInput，即MDI）鍵盤的簡稱，是數(shù)控系統(tǒng)中最常用的輸入裝置。MDI鍵盤有兩種：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入編碼鍵盤除按鍵外，還包括產(chǎn)生鍵碼的硬件電路。這種鍵盤每按下一鍵，鍵盤的硬件邏輯電路自動識別并提供被按鍵的ASCII代碼或其他編碼，產(chǎn)生一個選通脈沖向CPU申請中斷，CPU相應后將鍵的代碼輸入內(nèi)存，通過譯碼執(zhí)行該鍵的功能。此外，鍵盤中還有消除抖動電路、多鍵和串鍵的保護電路等。常用作微機鍵盤等。非編碼鍵盤的硬件僅包括鍵盤的行、列矩陣，按鍵的識別、譯碼等工作由軟件來完成。鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，廣泛應用于數(shù)控系統(tǒng)中。設有m*n個鍵，其中m行由一個輸出端口控制，n列由一個輸入端口控制。當某一行輸出為低電平時，如果有鍵按下，則某一列輸入也為低電平，其狀態(tài)在列輸入端口可讀到。通過識別行和列線上的電平狀態(tài)，即可識別鍵的閉合與否。3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入先使第0行為低電平，其余行為高電平。查詢列線電平狀態(tài)，若某一列變?yōu)榈?，則表示第0行和此列相交的位置上的鍵按下。若沒有一條列線為低電平，則說明第0行上沒有鍵閉合。再將第1行輸出為低電平，然后檢查列線中是否有變低的。一行一行掃描，直到最后一行。3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入（1）鍵盤輸入功能要求顯示器同步顯示鍵盤輸入的內(nèi)容。鍵盤輸入通過中斷方式來實現(xiàn)。中斷服務程序讀入鍵盤輸入的內(nèi)容。（2）鍵盤的輸入處理輸入的字符轉(zhuǎn)存入MDI緩沖器。輸入的命令轉(zhuǎn)入相應鍵盤命令處理程序。鍵盤編輯處理功能包括數(shù)控加工程序的插入、刪除、替換、修改等操作。3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入2.紙帶閱讀機紙帶閱讀機是早期的數(shù)控系統(tǒng)所用的輸入裝置，用來讀入以穿孔紙帶為介質(zhì)的零件加工程序。通過光電轉(zhuǎn)換技術將穿孔紙帶上記載的數(shù)控加工程序信息（有孔或無孔）轉(zhuǎn)換成相應電信號，經(jīng)過放大、整形后送入數(shù)控裝置。3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入紙帶閱讀機由三部分組成，即機械傳動部分（主動輪、壓輪、導輪）、信號采集部分（光源、透鏡、光敏管）、起?？刂撇糠郑ㄆ?、停銜鐵、觸發(fā)器）?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都帶有標準串行通信接口，能與微型計算機相連，進行點對點通信，實現(xiàn)零件程序和參數(shù)的傳送。廣泛應用的標準是RS-232C標準。是美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）頒布的數(shù)據(jù)通信推薦標準。RS：推薦標準（RecommendedStandard）的英文縮寫232C：標準號該標準定義了數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設備（DCE）之間的連接信號的含義及其電壓信號規(guī)范等參數(shù)。DTE：可以是計算機或數(shù)控系統(tǒng)DCE：一般指調(diào)制解調(diào)器3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入3.串行通信接口3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入遠程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)零Modem數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入

RS-232C標準規(guī)定使用有25根插針的DB型連接器，并定義了其中21個插針的功能。在微機和數(shù)控系統(tǒng)中，RS-232C接口有25針和9針兩種，實際只使用其中的8個引腳。3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入數(shù)控系統(tǒng)和微型計算機串行通信時，根據(jù)其RS-232C接口所用連接器不同有三種連接形式。圖中實線必須連接，虛線的連接與否可根據(jù)通信雙方的傳輸控制（握手）方式而定。當采用RTS/CTS握手時，虛線必須連接；當采用同步字符XON/XOFF（11H/13H）握手時，虛線可以不連。3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入在異步串行傳輸中，以字符為單位進行傳送，字符與字符之間沒有固定的時間間隔要求。傳輸時，每個字符前都要有一位起始位；接著是該字符的5~8位數(shù)據(jù)位，具體位數(shù)依字符編碼類型而定；隨后是一位奇偶校驗位（也可沒有）；最后是1~2位的終止位。起始位取低電平（邏輯“0”），終止位和空閑位取高電平（邏輯“1”），這就保證起始位開始處有一個下降沿。接收端就是靠檢測這個下降沿得知一個字符的開始的，并以此沿作為采樣后面各位的定時基準。。3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入在進行計算機與CNC控制器的連線時，連接電纜一般要求是帶屏蔽的雙絞線電纜計算機與數(shù)控系統(tǒng)之間的通信距離一般能達到30m。如果通信距離較長，可在計算機與數(shù)控機床的RS-232C接頭上分別加裝遠程驅(qū)動模塊，此時通信距離可增加到1~10km。在計算機與數(shù)控機床之間進行串行通信時，需要在計算機上運行專門的軟件，如PCIN、Multi-DNC等，大多數(shù)CAD/CAM集成軟件系統(tǒng)也都直接提供傳輸模塊。3.2.1輸入裝置3.2數(shù)控加工程序的輸入在進行通信時，需要對這些軟件和數(shù)控系統(tǒng)進行串行通信參數(shù)設置，這些參數(shù)包括設備（RTS/CTS、XON/XOFF）、波特率（BaudRate）、奇偶校驗（ParityCheck）、數(shù)據(jù)位（DataBit）和停止位（StopBit）。西門子802S系列數(shù)控系統(tǒng)與計算機串行連接時，其參數(shù)設置如下：3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入通過輸入裝置輸入到數(shù)控系統(tǒng)中的程序段，一般先存放在MDI鍵盤緩沖器或零件加工程序緩沖器中，然后再根據(jù)控制要求將其傳送到零件加工程序存儲器中，或者直接送譯碼器執(zhí)行。3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入事實上，零件加工程序緩沖器和零件加工程序存儲器都是CNC裝置中內(nèi)部存儲器的一部分，只是兩者的作用和規(guī)模不同而已。零件加工程序緩沖器規(guī)模較小，只能存放一個或幾個程序數(shù)據(jù)段，主要用作輸入裝置和CNC裝置之間的速度匹配，它是零件加工程序輸入通路的重要組成部分。零件加工程序存儲器規(guī)模較大，用于存放整個零件加工程序。

當同時需存放多個完整的零件加工程序時，為了便于零件加工程序的調(diào)用或編輯操作，一般在存儲區(qū)中開辟一個目錄區(qū)，在目錄區(qū)中按規(guī)定格式存放著對應數(shù)控加工程序的相關信息。3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入1.輸入工作方式在自動譯碼執(zhí)行零件加工程序時，根據(jù)譯碼程序段的來源不同，可以分為四種工作方式。（a）紙帶工作方式（b）存儲器工作方式

（c）DNC工作方式（d）鍵盤工作方式3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入（1）紙帶工作方式

在此工作方式下，按下“起動”按鈕后紙帶機開始工作，一邊將紙帶上的零件程序逐段讀到零件加工程序緩沖器中，一邊從緩沖器中讀出，連續(xù)自動譯碼執(zhí)行，直到程序結(jié)束。（2）存儲器工作方式

這是最常用的一種工作方式，工作時用鍵盤命令調(diào)出零件加工程序存儲器中指定的零件程序，逐段裝入零件加工程序緩沖器中供譯碼執(zhí)行，直到程序結(jié)束。3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入（3）DNC工作方式DNC是直接數(shù)字控制的簡稱，即通過RS-232C串行接口與上位微型計算機相連，用微機中的零件加工程序直接控制機床的加工過程，一般用于有較長程序的復雜零件盒模具的加工。其工作過程和紙帶工作方式類似，一邊逐段傳送，一邊連續(xù)執(zhí)行。（4）鍵盤工作方式

鍵盤工作方式又稱MDA方式或MDI方式，MDA是手動數(shù)據(jù)輸入自動執(zhí)行的英文縮寫。在這種工作方式下可以直接用鍵盤上的輸入程序段并立即執(zhí)行，通常用于機床的調(diào)整。3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入2.零件加工程序的存儲編碼在穿孔紙帶或數(shù)控裝置的內(nèi)部存儲器中，零件程序的字母、數(shù)字和各種符號是以二進制代碼來表示的，這種二進制代碼稱為零件加工程序的編碼。（1）外碼

外碼是零件加工程序的外部存儲編碼，記錄在紙帶等介質(zhì)上。為防止記錄、傳輸過程中出現(xiàn)差錯，外碼必須有校驗位。為保證零件程序具有互換性，其外碼格式必須統(tǒng)一，為此國際上制定了ISO和EIA兩種標準格式。3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入（2）內(nèi)碼

內(nèi)碼是零件加工程序在數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲代碼。因為內(nèi)碼存儲在CNC裝置內(nèi)部存儲器中，可靠性較高，所以不需要校驗位。為簡化后續(xù)程序的處理，內(nèi)碼在CNC裝置內(nèi)部應以統(tǒng)一的編碼格式存放，不應再分ISO碼和EIA碼。通常可按照ASCII代碼格式存放，也可以根據(jù)情況，由CNC研制者自行定義內(nèi)碼格式以便其更具有規(guī)律性、易用性。3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入例如：零件加工程序段N05G90G01X-60Y-60F46M05假設該程序段采用ISO代碼記錄在穿孔紙帶上，輸入CNC裝置后存儲在以2000H單位為首地址的內(nèi)存緩沖區(qū)中。根據(jù)外碼與內(nèi)碼之間的對應關系，可將該程序段轉(zhuǎn)換成內(nèi)碼存儲在零件加工程序緩沖器中。這一轉(zhuǎn)換和存儲過程是由輸入中斷服務軟件來完成的。在此過程中，還要刪除無效代碼并進行代碼校驗。3.2.2數(shù)控加工程序輸入過程3.2數(shù)控加工程序的輸入3.3數(shù)控加工程序的預處理數(shù)控加工程序輸入到緩沖器中，下一步就要進行數(shù)據(jù)預處理，為后續(xù)的插補運算工作做好一切準備。預