第五章CNC系統(tǒng)的基本原理

第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）

系統(tǒng)的基本原理

本章重點(diǎn)內(nèi)容CNC裝置的硬件系統(tǒng)CNC裝置的軟件系統(tǒng)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）

系統(tǒng)的基本原理

第一節(jié)概述

第二節(jié)

CNC的數(shù)據(jù)處理第三節(jié)CNC的軟件系統(tǒng)第四節(jié)

CNC的硬件系統(tǒng)第五節(jié)典型CNC系統(tǒng)實(shí)例第一節(jié)概述

一、CNC系統(tǒng)的組成第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理程序輸入設(shè)備輸出設(shè)備CNC裝置PC位置檢測(cè)器進(jìn)給電機(jī)機(jī)床主軸電機(jī)主軸控制單元速度控制單元二、CNC裝置的結(jié)構(gòu)(一)CNC裝置的一般硬件結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理設(shè)備層機(jī)床機(jī)器人測(cè)量機(jī)………顯示設(shè)備輸入/輸出設(shè)備其他設(shè)備接口計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)設(shè)備支持層人機(jī)控制運(yùn)動(dòng)控制PMC其他I/OCNC裝置硬件組成第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理CPUEPROMRAMIN接口OUT接口紙帶閱讀機(jī)MDI/CRT接口位置控制其它接口總線(二)CNC裝置軟件的功能性結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理操作系統(tǒng)管理軟件零件操作系統(tǒng)顯示處理人機(jī)交互輸入輸出管理編譯處理刀具半徑補(bǔ)償速度處理插補(bǔ)運(yùn)算控制軟件…………(三)CNC硬件、軟件的作用和相互關(guān)系CNC裝置的硬件和軟件構(gòu)成了CNC裝置的系統(tǒng)平臺(tái)：第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理數(shù)控加工系統(tǒng)

CNC裝置的系統(tǒng)平臺(tái)被控設(shè)備機(jī)床機(jī)器人測(cè)量機(jī)……根據(jù)用戶要求開發(fā)應(yīng)用軟件控制軟件管理程序

操作系統(tǒng)硬件接口第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理＊

該平臺(tái)提供CNC裝置基本配置的必備功能＊

該平臺(tái)根據(jù)用戶要求進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和開發(fā)

CNC平臺(tái)的建構(gòu)方式就是CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)。該平臺(tái)由以下兩個(gè)方面的含義:三、CNC裝置的功能基本功能選擇功能數(shù)控系統(tǒng)基本配置的功能，即必備的功能用戶可以根據(jù)要求選擇的功能四.CNC系統(tǒng)的特點(diǎn)☆靈活性大第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理只要改變系統(tǒng)軟件，就可改變和擴(kuò)展其功能，補(bǔ)充新技術(shù)，延長(zhǎng)硬件結(jié)構(gòu)的使用期☆通用性強(qiáng)硬件有多種通用的模塊化結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)展☆可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能如高次曲線插補(bǔ)、動(dòng)靜態(tài)圖形顯示等功能☆可靠性高☆使用維修方便第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理許多功能由軟件實(shí)現(xiàn)，硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化,用大規(guī)模和特大規(guī)模通用和專用集成電路CNC的診斷程序使維修非常方便☆易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用先進(jìn)的制造安裝技術(shù),使CNC裝置尺寸大為縮小。K9M銑床數(shù)控系統(tǒng)K9M銑床數(shù)控系統(tǒng)（立式1）K9M銑床數(shù)控系統(tǒng)（箱式）K9T銑床數(shù)控系統(tǒng)（箱式）四、幾個(gè)典型的CNC系統(tǒng)♂美國艾倫?勃蘭特雷公司本世紀(jì)70年代中期生產(chǎn)的7360系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)CNC系統(tǒng)，是該公司于1971年公布的。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理♂世界著名控制系統(tǒng)制造商日本富士通法努克在本世界70年代中期生產(chǎn)的System7，包括7T和7M

兩種。♂美國著名的飛機(jī)制造公司麥克唐納?道格拉斯公司生產(chǎn)的ActrionⅢ，是一個(gè)典型的分布式微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。返回第二節(jié)CNC的數(shù)據(jù)處理§2.1CNC的輸入第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理CNC的輸入主要是指零件加工程序的輸入。穿孔輸出存儲(chǔ)器修正刪除插入閱讀機(jī)鍵盤無帶運(yùn)轉(zhuǎn)CNC裝置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程如圖所示第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理加工程序譯碼刀補(bǔ)處理速度預(yù)處理插補(bǔ)處理位置處理伺服驅(qū)動(dòng)刀補(bǔ)緩沖區(qū)運(yùn)行緩沖區(qū)PLC控制譯碼緩沖區(qū)位置反饋插補(bǔ)緩沖區(qū)存數(shù)過程取數(shù)過程第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理紙帶零件程序零件程序緩沖器零件程序存儲(chǔ)器零件程序存儲(chǔ)器零件程序緩沖器譯碼

CNC系統(tǒng)中通常的工作方式為存儲(chǔ)器工作方式。用鍵盤命令調(diào)出零件程序存儲(chǔ)器中指定的零件程序。但在工作中還允許用鍵盤輸入修正程序。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理閱讀機(jī)零件程序存儲(chǔ)器MDI鍵盤零件程序緩沖器MDI緩沖器譯碼§2.2CNC的數(shù)據(jù)處理§2.2.1概述第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)行前的準(zhǔn)備。譯碼、運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算、F值計(jì)算零件程序中每個(gè)程序段所經(jīng)歷的過程是：

零件程序緩沖區(qū)譯碼結(jié)果寄存器數(shù)據(jù)結(jié)果緩沖器插補(bǔ)工作寄存器譯碼程序數(shù)據(jù)處理程序傳送內(nèi)容目的

§2.2.2譯碼

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將標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控代碼翻譯成本系統(tǒng)能識(shí)別的形式。

如N042

G01X40

Y20F80。識(shí)別代碼，翻譯成具有具體意義的數(shù)據(jù)形式，并存入對(duì)應(yīng)單元。取識(shí)→拼數(shù)→分存過程任務(wù)概念§2.3管理程序與診斷程序一、管理程序第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理管理程序主要是對(duì)CNC系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)控功能與零件加工過程的管理。初始化、接受命令、執(zhí)行命令、返回待命狀態(tài)工作流程數(shù)控功能編輯、自動(dòng)、空運(yùn)行、單段手動(dòng)1、手動(dòng)2、手動(dòng)3、（一）運(yùn)行中診斷診斷程序常包含在主控程序、中斷處理程序等各部分中。接口、伺服系統(tǒng)和機(jī)床方面的都包含在CNC裝置軟件的相應(yīng)部分。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理二、診斷程序1.用代碼和檢查內(nèi)存。2.格式檢查。3.雙向傳送數(shù)據(jù)檢驗(yàn)。4.電壓、溫度、速度等模擬量監(jiān)控。（二）停機(jī)診斷第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理概念當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或系統(tǒng)開始運(yùn)行前，利用診斷程序進(jìn)行診斷稱為停機(jī)診斷。商業(yè)化的CNC裝置多數(shù)配有自診斷程序。概念診斷時(shí)，將自診斷程序裝入運(yùn)行，CNC系統(tǒng)無故障，檢查程序連續(xù)進(jìn)行，不停機(jī)。如發(fā)現(xiàn)故障，則停機(jī)，從停機(jī)地址即可找到故障部位。自診斷程序包括：

內(nèi)存檢查程序、邏輯檢查程序、算術(shù)檢查程序、接口、外設(shè)檢查程序、位置控制測(cè)試程序，以及掉電處理檢查程序等。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理

對(duì)接口電路也可以設(shè)立獨(dú)立診斷程序，就是使接口與外圍設(shè)備脫離，將某些接口的輸出線與另一接口的輸入線適當(dāng)連接，以進(jìn)行信息傳送并進(jìn)行檢查。（三）通訊診斷用戶CNC系統(tǒng)經(jīng)電話線路與診斷中心通訊，由診斷中心發(fā)出診斷程序，指示CNC進(jìn)行某種運(yùn)行，同時(shí)收集數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的狀態(tài)。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理

故障發(fā)生時(shí)，NC機(jī)床操作者打電話給診斷中心，接通NC系統(tǒng)與診斷系統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)系的按鈕，中心計(jì)算機(jī)把診斷程序送入NC系統(tǒng)，由該程序檢驗(yàn)NC機(jī)床各單元回路和機(jī)構(gòu)，檢驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)回送到中心計(jì)算機(jī)，給操作者提出一整套消除故障的措施。返回第三節(jié)CNC的軟件結(jié)構(gòu)§3.1概述第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理CNC是一個(gè)實(shí)時(shí)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。數(shù)控的基本功能是由各種功能子程序?qū)崿F(xiàn)的。特點(diǎn)1.CNC系統(tǒng)軟、硬件的界面紙帶輸入插補(bǔ)準(zhǔn)備插補(bǔ)位控軟件硬件硬件第一種介質(zhì)輸入插補(bǔ)準(zhǔn)備插補(bǔ)位控2.系統(tǒng)軟件的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)類型

前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)中斷型軟件結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理硬件硬件介質(zhì)輸入插補(bǔ)準(zhǔn)備插補(bǔ)位控速控電機(jī)測(cè)量軟件硬件軟件硬件第二種第三種3.多任務(wù)并行處理第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理輸入顯示位控診斷I/O譯碼↓刀補(bǔ)↓速度處理插補(bǔ)位控資源分時(shí)共享并行處理第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理顯示診斷輸入插補(bǔ)準(zhǔn)備I/O處理初始化插補(bǔ)位控鍵盤中斷優(yōu)先級(jí)由高到低§3.2前后臺(tái)型的軟件結(jié)構(gòu)

§3.2.1概述第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理作用系統(tǒng)的核心，承擔(dān)幾乎全部實(shí)時(shí)功能如插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制、故障診斷。

━前臺(tái)程序(實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序)━后臺(tái)程序(背景程序)作用完成插補(bǔ)前的準(zhǔn)備工作和調(diào)度管理，如顯示、插補(bǔ)預(yù)處理、程序編輯。前后臺(tái)運(yùn)行的相互關(guān)系如圖所示第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理中斷執(zhí)行前臺(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..循環(huán)執(zhí)行§3.2.2后臺(tái)程序的調(diào)度管理功能

程序段經(jīng)過輸入譯碼、數(shù)據(jù)處理后，已進(jìn)入就緒狀態(tài)，等待插補(bǔ)進(jìn)行。背景程序有一個(gè)數(shù)據(jù)段執(zhí)行程序，專門管理數(shù)據(jù)段的執(zhí)行。數(shù)據(jù)處理后兩種信息的傳遞如圖所示：第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理數(shù)據(jù)處理程序插補(bǔ)用信息輔助信息數(shù)據(jù)處理結(jié)果緩沖器系統(tǒng)工作寄存器數(shù)據(jù)段執(zhí)行程序的功能：

將數(shù)據(jù)處理結(jié)果緩沖器中的插補(bǔ)用信息傳送到插補(bǔ)緩沖器，并把系統(tǒng)工作寄存器的輔助信息待送到系統(tǒng)標(biāo)志單元。在完成了兩種傳送后，背景程序設(shè)立了兩個(gè)標(biāo)志：第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理數(shù)據(jù)段傳送結(jié)束標(biāo)志開放插補(bǔ)標(biāo)志在一個(gè)中斷周期，實(shí)時(shí)中斷程序進(jìn)行插補(bǔ)及伺服輸出，背景程序進(jìn)行下一段的數(shù)據(jù)處理。的調(diào)度管理功能框圖

正常狀態(tài)下背景程序第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理初始化按了啟動(dòng)按鈕否？停機(jī)循環(huán)停處理程序數(shù)據(jù)段執(zhí)行程序零件程序結(jié)束否？輸入，譯碼并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理NNYY一、什么是中斷型軟件結(jié)構(gòu)

§3.3中斷型軟件結(jié)構(gòu)

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指除了初始化程序外，整個(gè)控制程序分成若干各不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序。所有的各種功能子程序均被安排成級(jí)別不同的中斷程序，管理功能主要通過各級(jí)中斷程序之間的相互通訊來解決。二、中斷型軟件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

實(shí)時(shí)性好，但模塊關(guān)系復(fù)雜，耦合度大該模式的軟件結(jié)構(gòu)如圖所示第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理初始化中斷程序0級(jí)服務(wù)中斷程序1級(jí)服務(wù)中斷程序2級(jí)服務(wù)中斷管理系統(tǒng)(軟件+硬件)中斷程序n級(jí)服務(wù)………三、CNC系統(tǒng)的中斷類型1.外部中斷第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理2.內(nèi)部定時(shí)中斷3.硬件故障中斷：各種硬件故障檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)出的中斷.4.程序性中斷：程序中出現(xiàn)異常情況的報(bào)警中斷。插補(bǔ)周期定時(shí)中斷位置采樣定時(shí)中斷閱讀機(jī)中斷和外部監(jiān)控中斷鍵盤操作面板輸入中斷

§3.4基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

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除了具有通用操作系統(tǒng)的功能外，還具有任務(wù)管理、多種實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度機(jī)制、任務(wù)間的通訊機(jī)制等功能。1.弱化功能模塊間的耦合關(guān)系2.系統(tǒng)的開放性和科維護(hù)性好3.減少系統(tǒng)開發(fā)的工作量功能優(yōu)點(diǎn)§3.5華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)軟件介紹華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)軟件以工業(yè)PC和DOS操作系統(tǒng)為軟硬件支持環(huán)境，其底層運(yùn)動(dòng)控制軟件實(shí)現(xiàn)開放，構(gòu)成開放式的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，提供一個(gè)二次開發(fā)環(huán)境，能夠供不同的數(shù)控系統(tǒng)靈活配置、使用，并提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格的軟件界面。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理

過程層軟件相當(dāng)與前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)中的背景程序，通過NCBIOS把它與底層軟件隔開，使得過程層不依賴于硬件。華中Ⅰ型

軟件結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理MS-DOSRTMNCBIOS位置控制I/O控制SDI曲面直接插補(bǔ)模塊PLC過程控制軟件編輯程序參數(shù)設(shè)置位置顯示PLC管理故障顯示底層軟件過程層軟件…返回第四節(jié)CNC硬件系統(tǒng)§4.1CNC硬件結(jié)構(gòu)

第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理一、按硬件制造方分1.專用型CNC裝置

模塊化結(jié)構(gòu)

采用功能模塊化結(jié)構(gòu)。按功能要求可選用7、9、11和13個(gè)槽的控制單元母板。在控制單元母板上插入各種不同功能模塊的印刷電路板。大板結(jié)構(gòu)2.PC式CNC系統(tǒng)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理組成：由主電路板、PLC板、附加I/O板、圖形控制板和電源單元等組成。采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)作為CNC系統(tǒng)支撐平臺(tái)；

不同數(shù)控制造廠僅需插入自己的控制卡和CNC軟件即可構(gòu)成CNC系統(tǒng)，不設(shè)計(jì)專門硬件；由于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)數(shù)以白萬計(jì)，其生產(chǎn)成本很低，繼而降低CNC系統(tǒng)的成本。

二、按CPU的多少分1.單機(jī)系統(tǒng)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理CPUCMOSROMRS-232I/O接口CRT接口PC控制位置控制控制媒介機(jī)床控制面板速度控制單元EPROMCRT其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示總線1).基本概念2).特點(diǎn)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理系統(tǒng)功能受到CPU字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運(yùn)算速度等因素的限制，現(xiàn)在已被多機(jī)系統(tǒng)的主從結(jié)構(gòu)所取代。整個(gè)CNC裝置只有一個(gè)CPU，集中控制和管理整個(gè)系統(tǒng)資源，通過分時(shí)處理的方式實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控功能。優(yōu)點(diǎn)投資小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)2.多機(jī)系統(tǒng)多機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理其他外圍設(shè)備I/O接口輔助功能CPU|輸入端|輸出端可編程控制器CNC插補(bǔ)|位置控制模塊|模塊幾何處理其他功能管理模塊存儲(chǔ)器多機(jī)系統(tǒng)CNC系統(tǒng)并聯(lián)數(shù)據(jù)總線1).基本概念2).分類第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理整個(gè)CNC裝置中有兩個(gè)或兩個(gè)以上CPU，就是系統(tǒng)中的某些功能模塊自身也帶有CPU。主從結(jié)構(gòu)系統(tǒng)系統(tǒng)種只有一個(gè)CPU(主CPU)處于主導(dǎo)地位，對(duì)系統(tǒng)資源有控制和使用權(quán)，其他CPU處于從屬地位，只能接受主CPU的控制命令或數(shù)據(jù)，或向主CPU發(fā)出請(qǐng)求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。多主結(jié)構(gòu)系統(tǒng)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理

整個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的帶CPU的功能部件對(duì)系統(tǒng)資源有控制和使用權(quán)。模塊間采用緊耦合。分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的帶CPU的功能模塊，每個(gè)模塊有獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，模塊間采用松耦合。三、單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹

1.什么是模塊化設(shè)計(jì)方法：第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理每個(gè)模塊配上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件，按功能要求選擇不同的功能模塊，并將其插入控制單元母板上，組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。將控制系統(tǒng)按功能劃分成若干種具有獨(dú)立功能的單元模塊。2.模塊化設(shè)計(jì)的條件：總線(BUS)標(biāo)準(zhǔn)化第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理

單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)

的CNC裝置硬件結(jié)構(gòu)功能驅(qū)動(dòng)1功能驅(qū)動(dòng)n控制面板機(jī)床I/O主軸控制模塊速度控制單元1速度控制單元n系統(tǒng)總線（BUS）計(jì)算機(jī)主板顯示卡多功能卡電子盤計(jì)算機(jī)I/O設(shè)備PLC模塊位置控制塊1位置控制塊n功能模塊1功能模塊n四、多主結(jié)構(gòu)的CNC裝置硬件簡(jiǎn)介1.特點(diǎn)1).實(shí)現(xiàn)真正意義上的并行處理，處理速度快。2).容錯(cuò)能力強(qiáng)。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理1).共享總線結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)組配靈活、可靠性高?FANUC系統(tǒng)

2.結(jié)構(gòu)形式2).共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)?美國GE公司的MTC1-CNC系統(tǒng)共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)CNC裝置硬件結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理RAM/EPROM反饋信號(hào)收發(fā)器RAM512鍵盤顯示CPUEPROM512RAMEPROM中央CPU串口和收發(fā)器插補(bǔ)CPU字符發(fā)生器CTRC并行接口反饋脈沖和處理CRT模擬量輸出機(jī)床接口7360系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理鍵盤CRT閱讀機(jī)穿孔機(jī)DNC主控計(jì)算機(jī)主控制面板輔助控制面板工業(yè)處理機(jī)I/O多路接口位置反饋直流開關(guān)輸入接口直流電磁驅(qū)動(dòng)接口主軸伺服入出接口機(jī)床伺服輸出調(diào)速環(huán)節(jié)MRIRAM處理機(jī)前面板7M系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理CRT/MDI操作面板模塊(CPU)通信模塊(CPU)自動(dòng)編程模塊(CPU)主存儲(chǔ)器模塊通信模塊(CPU)I/O單元驅(qū)動(dòng)伺服單元主軸單元PLC模塊(CPU)位置控制模塊(CPU)主軸控制模塊FANUCBUS§4.2I/O接口及通訊功能一、I/O接口第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理

I/O接口是CNC系統(tǒng)與外界交換信息必不可少的手段,不同的輸入、輸出設(shè)備與CNC系統(tǒng)相接，采用與其相應(yīng)的I/O接口電路和接口芯片。2.輸入接口：接受機(jī)床操作面板的按鈕信號(hào)及機(jī)床的各種限位開關(guān)信號(hào)。3.輸出接口：將各種工作狀態(tài)燈信息送到機(jī)床操作面板,把控制機(jī)床動(dòng)作信號(hào)送到強(qiáng)電箱。1.概述設(shè)備輔助控制接口的硬件邏輯圖第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理系統(tǒng)總線開關(guān)量轉(zhuǎn)換模擬量轉(zhuǎn)換脈沖量轉(zhuǎn)換數(shù)字接口計(jì)數(shù)器離器件光電隔A/DD/A轉(zhuǎn)換條理電路功率放大計(jì)數(shù)脈沖濾波整形傳感元件功率放大離器件光電隔4.分類

二、通訊接口第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理數(shù)字量I/O工業(yè)用I/O模擬量I/O外設(shè)控制器作用：主要用于CPU和外設(shè)之間，系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的相互通訊。通訊接口板上的接口采用標(biāo)準(zhǔn)接口如：并行接口IEEE-488,串行接口RS-232C§

4.3CNC與PLC一.數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電邏輯控制第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理1.基本概念2.主要作用

接收數(shù)控裝置輸出的住運(yùn)動(dòng)變速等指令信號(hào)，經(jīng)必要的編譯、邏輯判斷、功率放大后直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器、液壓、氣動(dòng)和機(jī)械部件，以完成指令所規(guī)定的動(dòng)作。是介與數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的控制系統(tǒng)。二.可編程邏輯控制器PLC概述第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理固態(tài)邏輯電子器件的出現(xiàn)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度，功耗小、壽命長(zhǎng)，但仍屬于硬線方式。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制了PDP－14型PLC器件，填充了繼電器邏輯和微處理之間的地帶。由于微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)用和發(fā)展，為邏輯控制開辟了廣闊的前景，以微處理器為基礎(chǔ)的新一代PLC，不僅對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)字領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響，并且對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)輔助制造產(chǎn)生威力。PLC的基本結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理外部設(shè)備外部供電通訊功能人機(jī)接口通訊功能電源功能的執(zhí)行應(yīng)用程序操作系統(tǒng)功能應(yīng)用程序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)信號(hào)處理功能操作者設(shè)計(jì)人員至傳感器和執(zhí)行器的接口功能第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理外設(shè)接口中央處理器存貯器電源

A/D輸入離散量輸入D/A輸出離散量輸出按紐、限位開關(guān)旋轉(zhuǎn)變壓器電機(jī)、電磁線圈可控硅、指示燈等程序設(shè)定器顯示處理器I/O子系統(tǒng)

PLC的典型結(jié)構(gòu)PLC的組成1.PLC微處理器

處理器的結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)的CPU結(jié)構(gòu)類似。差別：第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理一般計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)PLC以邏輯運(yùn)算為原則設(shè)計(jì)的,數(shù)據(jù)處理能力較弱。運(yùn)算控制比較簡(jiǎn)單，指令數(shù)目少，為了用戶采用梯形圖編程方式。2.I/O子系統(tǒng)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理I/O子系統(tǒng)是PLC對(duì)外的接口，被控設(shè)備的I/O信號(hào)接到相應(yīng)的I/O組件上。作用完成電信號(hào)電平轉(zhuǎn)換、處理器電路與外界的隔離、數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換以及故障指示等功能。PLC的一般工作原理1.用戶根據(jù)采用的梯形圖編制程序，通過程序設(shè)定器轉(zhuǎn)換為及其指令目的碼，在CPU的控制下進(jìn)入EPROM只讀存儲(chǔ)器。梯形圖如圖第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理CR1PB1CR3PB1CR22.在啟動(dòng)程序運(yùn)行后，處理機(jī)不斷的進(jìn)行循環(huán)掃描，順序的從PROM中取相應(yīng)程序的機(jī)器碼，譯碼執(zhí)行。PLC的分類1.內(nèi)裝型PLC第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理1).什么是內(nèi)裝型PLCCNC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)。2).內(nèi)裝型PLC的特點(diǎn)※

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?！?/p>

內(nèi)裝型PLC是CNC不能獨(dú)立工作，是CNC裝置的一個(gè)功能模塊，是CNC裝置功能的擴(kuò)展。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理操作面板總線連接存儲(chǔ)器CPUAS511驅(qū)動(dòng)器I/OCPU接口伺服接口存儲(chǔ)器輸入設(shè)備NC總線I/OPC

總線擴(kuò)展設(shè)備編輯器測(cè)量回路調(diào)節(jié)信號(hào)3).帶內(nèi)裝型PLC的CNC系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)4).具有內(nèi)裝型PC的CNC機(jī)床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理NCPCI/O電路強(qiáng)電電路主軸速度控制單元速度控制單元CRT/MDI面板機(jī)床操作面板MCNC裝置5).舉例ⅰ.在硬件上，內(nèi)裝型PLC與CNC裝置共用一個(gè)CPU第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理西門子公司的SINUMERIK810、820等數(shù)控系統(tǒng)ⅱ.在硬件上，內(nèi)裝型PLC也可是單獨(dú)的CPU♂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)這種PLC的硬件和軟件整體結(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數(shù)控機(jī)床。2.獨(dú)立型PLC1).什么是獨(dú)立型PLC第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理由專業(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PLC。2).獨(dú)立型PLC的特點(diǎn)※

獨(dú)立于CNC裝置，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)?！?/p>

獨(dú)立型PLC的生產(chǎn)廠家較多，品種、類型豐富，使用戶由較大的選擇余地。3).具有獨(dú)立型PLC的CNC機(jī)床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理NCPCI/O電路強(qiáng)電電路主軸速度控制單元速度控制單元CRT/MDI面板機(jī)床操作面板MI/O電路I/O電路PC裝置CNC裝置4).主要功能5).舉例第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理♀西門子公司的SIMATICS5、S7系列產(chǎn)品♀

FANUC公司的PMC-J系列產(chǎn)品♀A-B公司的PLC系列產(chǎn)品輸入/輸出信號(hào)接口技術(shù)規(guī)范程序存儲(chǔ)容量預(yù)算和控制功能♀Canada·Entertron公司SK-1600PLC系列產(chǎn)品X11y0ZcFcX12X13PLC實(shí)例試設(shè)計(jì)三相異步電機(jī)正反?？刂频睦^電器電路第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理右圖為該設(shè)計(jì)的主電路圖ZCFCFCZCZAFATARFCZC控制電路第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理I/O連接圖第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理ZATAP01P02P03FA

ZC

FCPLCP41P42COMCOMP04TA上圖中：TA:停止按鈕RJ:熱繼電器FA:反轉(zhuǎn)按鈕ZA:正轉(zhuǎn)按鈕ZC、FC:電動(dòng)機(jī)接觸器第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理LOADP0001ORP0041AND,NOTP0003ANDP0004AND,NOTP00042OUTP0041LOADP0002ORP0042AND,NOTP0003ANDP0004ANDNOTP0041OUTP0042END其語句表如右部所示程序運(yùn)行第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理PLC的發(fā)展與應(yīng)用PLC首先應(yīng)用于汽車工業(yè)，由于適用于邏輯控制，很快被應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床中,品種劇增，功能愈強(qiáng)。1973年出現(xiàn)了第二代PLC，在價(jià)格上可以與繼電器相匹敵，在功能方面增加了加、減、乘、除功能。美國A-B公司的PLC-3容量為96K，字長(zhǎng)16位，I/O分別為4096/4096點(diǎn)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器共達(dá)32768個(gè)，68條指令，還具有PID功能。TEXAS公司的TI-510內(nèi)存容量?jī)H0.5K,輸入126點(diǎn)，輸出8點(diǎn)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器共16個(gè)。PC的現(xiàn)狀和發(fā)展方向第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理高性能CPU過程控制領(lǐng)域機(jī)械控制領(lǐng)域工程領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域工程領(lǐng)域人機(jī)接口智能化CAM/CAD系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)化三、可編程邏輯控制器PLC與CNC工作過程如下：第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理1.計(jì)算機(jī)掃描各個(gè)輸入數(shù)據(jù)源，獲得的數(shù)據(jù)以表格方式存入存貯器中。2.計(jì)算機(jī)通過I/O總線向PLC有關(guān)的輸入數(shù)據(jù)和控制信息，存入PLC的RAM之中。3.計(jì)算機(jī)向PLC發(fā)送“啟動(dòng)命令”，PLC對(duì)啟動(dòng)命令的響應(yīng)是將其“忙錄”標(biāo)志置1，并啟動(dòng)其程序計(jì)數(shù)器。4.上述的過程一直繼續(xù)到所有的邏輯方式被解出，即全部的指令被執(zhí)行。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理5.當(dāng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)到PLC的“完成”標(biāo)志時(shí)，便讀出PLC的輸出RAM中的內(nèi)容，并將數(shù)據(jù)存入存貯器表中。6.計(jì)算機(jī)執(zhí)行另一個(gè)輸入序列循環(huán)，向PLC傳遞數(shù)據(jù)，啟動(dòng)PLC。暫存RAM用作中間結(jié)果儲(chǔ)存，與硬線系統(tǒng)的繼電器等價(jià)，是系統(tǒng)內(nèi)部的媒介信息。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理帶有PLC的CNC框圖如圖所示輸出轉(zhuǎn)換器電路輸出轉(zhuǎn)換器電路PLC處理機(jī)PLC存貯器I/O總線接口系統(tǒng)計(jì)算機(jī)總線連接器時(shí)鐘輸入/輸出總線雙向數(shù)據(jù)總線及控制總線§4.4CNC裝置的顯示模塊§4.4.1概述第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理1.計(jì)算機(jī)圖形顯示，從顯示器件上顯示的內(nèi)容講，分為三種類型：

文字顯示

文字,數(shù)字及簡(jiǎn)單的字符拼湊的簡(jiǎn)單圖形

圖形顯示

可以顯示各種線條和各類圖形形勢(shì)顯示

2.CNC的CRT顯示第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理

更為廣泛的一種顯示，字符和各種線條、圖形,連同某些背景信息在一起的顯示。屬于文字顯示，CNC的CRT顯示的控制結(jié)構(gòu)是小型機(jī)或微型機(jī)內(nèi)存中所存放的顯示程序和檔案。CRT系統(tǒng)內(nèi)有緩沖存儲(chǔ)器及顯示控制器。亦有顯示器內(nèi)帶微型機(jī)的，成為智能終端。CNC的顯示結(jié)構(gòu)如圖1所示

第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理CNC的CRT顯示原理CRT系統(tǒng)CNC計(jì)算機(jī)接口緩沖存儲(chǔ)器顯示控制器CRT3.CRT顯示的特點(diǎn)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理不僅顯示直觀，便于修改，而且可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，是計(jì)算機(jī)數(shù)控中的外圍設(shè)備。4.顯示卡CRT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掃描信號(hào)調(diào)制后，產(chǎn)生CRT顯示器所需要的視頻信號(hào)。由CRT的電子槍對(duì)屏幕進(jìn)行掃描，從而產(chǎn)生所需的畫面。§4.4.2CRT的工作原理1.高速電子束撞擊熒光屏表面的磷光物，對(duì)應(yīng)位置就出現(xiàn)光點(diǎn)，光點(diǎn)的亮度決定于電子束的強(qiáng)度。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理屏幕上的如象顯示，是利用陰極射線管中高速電子束的不斷掃描來實(shí)現(xiàn)的。2.為了使電子束能夠有規(guī)律的從左到右、自上而下地移動(dòng)，以構(gòu)成一幀完整幕面，必須加上偏轉(zhuǎn)電路，電子束這種移動(dòng)稱為掃描。3.在電子束掃描過程中，利用圖象信號(hào)不斷控制電子數(shù)的強(qiáng)度，熒光屏上就出現(xiàn)黑白圖象。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理4.圖像信號(hào)必須與掃描過程密切配合，否則，屏幕上就會(huì)雜亂無章，不會(huì)顯示清晰的圖像。掃描過程在熒光屏上形成的一行行光點(diǎn)光柵同步圖象信號(hào)與掃描過程的密切配合逐行掃描形成幀面的動(dòng)畫逐行掃描形成幀面的示意圖第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理第1線第2線第3線0水平逆程(消隱)水平正程(顯示)開始垂直逆程§4.4.3顯示程序的結(jié)構(gòu)CNC的顯示方式的分類第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理1.加工狀態(tài)下的CRT顯示2.非加工狀態(tài)下的CRT顯示包括加工的數(shù)據(jù)段，加工時(shí)尺寸大小，主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)刀速度及加工狀態(tài)的顯示。顯示內(nèi)存中已儲(chǔ)存的零件程序，目錄表等此時(shí)，只需按適當(dāng)?shù)逆I盤命令即可進(jìn)行?！?.5華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)硬件介紹華中Ⅰ型是我國“八五”科技攻關(guān)中開發(fā)的高中檔數(shù)控系統(tǒng)，它由華中理工大學(xué)開發(fā)完成。華中Ⅰ型在當(dāng)時(shí)PC速度還不是太快的情況下，通過優(yōu)化軟件算法，在PC單處理器上實(shí)現(xiàn)了多主軸、多通道控制及高速加工能力，達(dá)到了國外高檔多處理系統(tǒng)的性能。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理華中Ⅰ型的硬件組成如下圖所示它由IPC及功能接口板組成。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理BUSPCCPU卡NC鍵盤軟驅(qū)/硬盤CRT/TFT顯示多功能卡手搖脈沖主軸控制光隔離輸入/輸出操作面板X軸伺服Y軸伺服4/8/16口串行通信卡MMZ軸伺服M網(wǎng)卡（選用）返回

第五節(jié)典型CNC系統(tǒng)實(shí)例

§5.17360系統(tǒng)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理美國Allen－Bradley公司出品的7360系統(tǒng)是用來控制車床的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)?！?.1.1概述★系統(tǒng)的核心是一臺(tái)字長(zhǎng)為16位的小型計(jì)算機(jī)。主存儲(chǔ)器最小容量為8K，電源為交流115伏，采用半導(dǎo)體為存儲(chǔ)元件，還專門準(zhǔn)備了一臺(tái)蓄電池電源。7360CNC的功能?具備與普通NC系統(tǒng)同樣的功能，例如定位插補(bǔ)、延時(shí)、車螺紋、絕對(duì)和增量編程等。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理?進(jìn)行端面恒速車削，即隨著車削半徑的增大或減小，主軸的轉(zhuǎn)速相應(yīng)地降低和增高。進(jìn)給的指定方式可以有三種：↗用進(jìn)給速度數(shù)FRN編程。FRN=V/D↗用機(jī)床滑板每分移動(dòng)的毫米或時(shí)數(shù)編程↗主軸每轉(zhuǎn)滑板移動(dòng)距離代表進(jìn)給速度§5.1.27360系統(tǒng)的硬件一、7360的控制面板第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理（一）、主控制面板1.熒光屏（CRT）顯示器可顯示16行，每行64個(gè)字符2.手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI）操作3.其他操縱按鈕可輸入、編輯、存儲(chǔ)程序的數(shù)據(jù)7360CNC系

統(tǒng)硬件框圖鍵盤CRT閱讀機(jī)穿孔機(jī)DNC主控計(jì)算機(jī)主控制面板輔助控制面板工業(yè)處理機(jī)I/O多路接口位置反饋直流開關(guān)輸入接口直流電磁驅(qū)動(dòng)接口主軸伺服入出接口機(jī)床伺服輸出調(diào)速環(huán)節(jié)MRIRAM處理機(jī)前面板（二）、輔助控制面板二、7360系統(tǒng)的接口第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理（三）、專為計(jì)算機(jī)用的控制面板UPK算術(shù)邏輯部件UPJ控制器插件UPG存儲(chǔ)器插件，每塊8K,最多可用4塊UPI控制器接口UPH存儲(chǔ)器接口UEA外部設(shè)備接口三、工業(yè)處理機(jī)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理算術(shù)邏輯部件功能：完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，采用TTL

中規(guī)模集成電路和提前進(jìn)位方式。輸入部分功能：接受通用外設(shè)和專用外部送來的信號(hào)。輸出部分功能：向通用外設(shè)和專用外部輸出相應(yīng)的命令。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理三、工業(yè)處理機(jī)指令系統(tǒng)共86條指令移位指令20條輸入輸出指令23條存儲(chǔ)器訪問指令14條變換跳步指令19條主存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)程序、指令和數(shù)據(jù)，根據(jù)需要可從8K擴(kuò)充到32K?？刂撇糠止δ埽焊鶕?jù)指令要求控制各部分使能協(xié)調(diào)工作?！?.1.37360系統(tǒng)的軟件一、概述第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理美國Allen－Bradley公司的7360系統(tǒng)是典型的數(shù)字采樣實(shí)時(shí)過程控制系統(tǒng)。二、組成各種控制功能都被當(dāng)作任務(wù)，編制成為獨(dú)立的程序模塊，通過系統(tǒng)程序，講各功能聯(lián)系成為一個(gè)整體。1、背景程序

功能：根據(jù)開關(guān)命令所確定的系統(tǒng)工作方式，進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理背景程序的工作方式系統(tǒng)初始化，等待緊停復(fù)位工作方式選擇鍵盤服務(wù)程序10.24ms實(shí)時(shí)中斷自動(dòng)服務(wù)程序字段服務(wù)程序手動(dòng)服務(wù)程序背景程序2.中斷服務(wù)程序(前臺(tái)程序)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理優(yōu)先級(jí)中斷名稱主要功能1掉電及電源恢復(fù)自起動(dòng)掉電時(shí)顯示掉電信息,停止處理機(jī),電源恢復(fù)時(shí)顯示接電信息,進(jìn)入初始化程序2存儲(chǔ)奇偶錯(cuò)顯示出錯(cuò)地址，停止處理機(jī)3閱讀機(jī)輸入一個(gè)字符發(fā)生一次中斷，對(duì)讀入的字符進(jìn)行處理和儲(chǔ)存4實(shí)時(shí)時(shí)鐘位置控制,實(shí)時(shí)監(jiān)控和插補(bǔ)5鍵盤輸入一個(gè)字符發(fā)生一次中斷，對(duì)讀入的字符進(jìn)行處理和儲(chǔ)存

第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理§5.27M系統(tǒng)§5.2.1概況

7M系統(tǒng)是一種高精度、高性能的閉環(huán)CNC系統(tǒng)

NC系統(tǒng)由日本富士康FANUC公司和西門子公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，于1976年共同研制成功。

硬件由西門子負(fù)責(zé),系統(tǒng)軟件由FANUC負(fù)責(zé)

主要用于控制銑床和加工中心。

是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)之一§5.2.27M系統(tǒng)的硬件第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理CRT/MDI操作面板模塊(CPU)通信模塊(CPU)自動(dòng)編程模塊(CPU)主存儲(chǔ)器模塊通信模塊(CPU)I/O單元驅(qū)動(dòng)伺服單元主軸單元PLC模塊(CPU)位置控制模塊(CPU)主軸控制模塊FANUCBUS一、概述7M是16位字長(zhǎng)的微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，是以位電式高速微處理器(CPU)為核心，用數(shù)據(jù)總線方式與存貯器和各種接口,合成一個(gè)完整的數(shù)控系統(tǒng).第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理二、基本組成包括以下幾部分部件:

CPU通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與內(nèi)部存貯器相連接，存貯器用于存放控制程序,工作參數(shù)和工作數(shù)據(jù)。內(nèi)部數(shù)據(jù)總線經(jīng)雙向緩沖器接到數(shù)據(jù)總線.1、中央處理單元CPU和存貯器第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3、紙帶閱讀機(jī)接口通過數(shù)據(jù)總線，CPU控制紙帶閱讀機(jī)輸入零件程序。

2、位置控制器

包括位置控制裝置、位置檢測(cè)裝置和脈沖計(jì)數(shù)器。功能4、數(shù)控操作面板接口作用:接收數(shù)控面板的按鍵信號(hào)。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理輸入接口用作接收機(jī)床操作面板的各開關(guān)按鈕信號(hào)和機(jī)床的各種開關(guān)信號(hào)。

輸出接口用作把機(jī)床工作的各種狀態(tài)燈信送到機(jī)床操作面板，還把控制機(jī)床動(dòng)作的信號(hào)送到強(qiáng)電箱帶動(dòng)相應(yīng)的電器。5、輸入輸出接口6、外部操作面板接口功能與數(shù)控面板相仿，可以放置在操作者認(rèn)為方便的地方，以便操作控制數(shù)控裝置。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理7、紙帶存貯器、穿孔機(jī)和電傳機(jī)接口7、紙帶存貯器、穿孔機(jī)和電傳機(jī)接口8、CRT接口，控制和顯示單元9、工程師面板功能:調(diào)試7M的測(cè)試儀器,用于調(diào)試微程序和控制程序,維修時(shí)可用來檢查故障。

CRT可顯示數(shù)控程序，數(shù)控加工中心的瞬時(shí)數(shù)據(jù)，各種設(shè)定參數(shù)和故障情況等內(nèi)容。功能：存放紙帶的零件程序，逐段執(zhí)行對(duì)零件進(jìn)行加工。

§5.2.37M系統(tǒng)的軟件

7M數(shù)控裝置的軟件由22K控制程序,固化在ROM中(三座標(biāo)兩聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)為20K);4KCRT控制程序；診斷程序(由專用的診斷紙帶輸入)組成，整個(gè)程序總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)，程序精煉嚴(yán)密。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理1、控制程序控制程序采用中斷型軟件結(jié)構(gòu),整個(gè)程序就是一個(gè)大的多重中斷系統(tǒng),中斷一共有八級(jí),0級(jí)到7級(jí),0級(jí)是最低級(jí),7級(jí)是最高級(jí)。1)初始化程序第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理2、各部分程序簡(jiǎn)述

每次開機(jī)后,首先執(zhí)行初始化程序,為整個(gè)系統(tǒng)的正常工作做準(zhǔn)備,主要完成以下三項(xiàng)工作：①對(duì)RAM中工作寄存器初始化；

②進(jìn)行ROM奇偶校驗(yàn)；

③設(shè)置一些加工所需的初始狀態(tài)。初始化程序執(zhí)行完后返回到0級(jí)中斷

控制CRT顯示,中斷請(qǐng)求始終存在,即總是進(jìn)行CRT顯示,除非有別的級(jí)中斷請(qǐng)求產(chǎn)生。2)第0級(jí)中斷(硬件)第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3)第1級(jí)中斷(軟件、16ms定時(shí))第1級(jí)中斷按工作內(nèi)容細(xì)分為13個(gè)口子,系統(tǒng)采用依次查詢的工作方式來完成第1級(jí)中斷。

4)第2級(jí)中斷(軟件16ms定時(shí))

功能:對(duì)機(jī)床控制臺(tái)的輸入信號(hào)處理,NC鍵盤監(jiān)控,

穿孔機(jī)操作處理,強(qiáng)光信號(hào)處理和輸出信號(hào)處理。5)第3級(jí)中斷(硬件、8ms軟定時(shí))

第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理6)第4級(jí)中斷(軟件、8ms定時(shí))7)第5級(jí)中斷(硬或軟件<需要時(shí)>)8)第6級(jí)中斷(4ms時(shí)鐘)分為三個(gè)階段:━輸入代碼的有效性判別━代碼的具體處理━結(jié)束處理完成位置控制,4ms定時(shí)計(jì)時(shí)和存貯器奇偶校驗(yàn)工作。

第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理功能：最高級(jí)中斷,監(jiān)控測(cè)試臺(tái),進(jìn)行存貯器數(shù)據(jù)讀、寫程序調(diào)試處理。

9)第7級(jí)中斷(硬件)3、零件加工過程舉例新零件的首件一般要先通過空運(yùn)行來檢查編程是否正確，若有錯(cuò)，要對(duì)源程序進(jìn)行編輯糾正，重新修改后的程序可穿成紙帶以備后用，若編程正確，即可按照：

開機(jī)→紙帶輸入→加工這一工作過程進(jìn)行零件加工。返回第五章習(xí)題

3-1機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理第五章習(xí)題3-2計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）由哪些部分構(gòu)成？各部分的功能如何？3-3CNC系統(tǒng)中微機(jī)的控制功能有哪些？3-4CNC系統(tǒng)中微機(jī)譯碼程序功能是什么？

3-5工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與通用計(jì)算機(jī)相比，有什么顯著特點(diǎn)？3-6CNC系統(tǒng)常用的軟件插補(bǔ)方法中，有一種是

數(shù)據(jù)采樣法。計(jì)算機(jī)執(zhí)行插補(bǔ)程序輸出的是數(shù)據(jù)

而不脈沖。這種方法適用于（）。3-7提高CNC系統(tǒng)可靠性,可采取哪些措施？第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理①開環(huán)控制系統(tǒng) ②閉環(huán)控制系統(tǒng)③點(diǎn)位控制系統(tǒng) ④連續(xù)控制系統(tǒng)①采用單片機(jī)②采用雙CPU

③提高時(shí)鐘頻率④采用模塊化結(jié)構(gòu) ⑤采用光電隔離電路3-8CNC系統(tǒng)中的微機(jī)部分，主要由微處理

器（CPU）、內(nèi)部存儲(chǔ)器（RAM和ROM）和

I/O接口電路組成。由

、

和

三條

信號(hào)線聯(lián)接。題型變換：CNC系統(tǒng)中的微機(jī)部分，主要由

、

和

組成。由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三條信號(hào)線聯(lián)接。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3-9什么叫微處理器、微機(jī)、微機(jī)系統(tǒng)？3-10微機(jī)I/O接口電路常由哪幾部分組成？

3-11CNC中I/O控制通道應(yīng)具備哪些基本功能？3-12光電隔離電路（如采用達(dá)林頓或可探硅輸出型光電耦合器件）的主要作用是什么？第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3-13試?yán)L出采用軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配與采用硬件環(huán)形分配器的步進(jìn)電機(jī)控制通道組成框圖。3-14CNC系統(tǒng)控制軟件主要由哪些部分組成？3-15什么是微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)？3-16采用標(biāo)準(zhǔn)總線模板組成系統(tǒng)時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？3-17將一臺(tái)普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床其主電動(dòng)機(jī)仍為手動(dòng)控制，但方刀架要能自動(dòng)轉(zhuǎn)位(90°、180°270°、0°)，試用框圖表明，組成一個(gè)完整的數(shù)控系統(tǒng)需要哪些基本的硬件電路和設(shè)備？第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3-18機(jī)床I/O控制回路中的接口軟件是（）①插補(bǔ)程序 ②系統(tǒng)管理程序

③系統(tǒng)的編譯程序④伺服控制程序3-19在中斷型系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中，各種功能程序

被安排成優(yōu)先級(jí)別不同的中斷服務(wù)程序，下列程

序中被安排成最高級(jí)別的應(yīng)是（）。

①CRT顯示

②伺服系統(tǒng)位置控制

③插補(bǔ)運(yùn)算及轉(zhuǎn)段處理

④譯碼、刀具中心軌跡計(jì)算3-20實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)的必要條件是

。而模塊化設(shè)計(jì)工作可歸結(jié)為

的選用。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3-21目前CNC系統(tǒng)控制軟件基本上有兩種常用的典型結(jié)構(gòu)，即

和

。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3-22微機(jī)控制系統(tǒng)的模塊化，按照功能，總線標(biāo)準(zhǔn)模塊可分為

、

、

以及

等。3-23CNC系統(tǒng)常用的軟件插補(bǔ)方法中，有一種是數(shù)據(jù)采樣法。計(jì)算機(jī)執(zhí)行插補(bǔ)程序輸出的是數(shù)據(jù)而不脈沖。這種方法適用于（）。

①開環(huán)控制系統(tǒng)②閉環(huán)控制系統(tǒng)③點(diǎn)位控制系統(tǒng)④連續(xù)控制系統(tǒng)1什么叫插補(bǔ)？

數(shù)控裝置根據(jù)輸入的零件程序的信息，將程序段所描述的曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)之間的空間進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，用一個(gè)個(gè)輸出脈沖把這一空間填補(bǔ)起來，從而形成要求的輪廓軌跡，這種“數(shù)據(jù)密化”機(jī)能就稱為“插補(bǔ)”。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理2插補(bǔ)器有幾種分類方法？可分為哪幾類？

答：有兩種分類方法：（1）根據(jù)插補(bǔ)器的結(jié)構(gòu)，可分為硬件插補(bǔ)器和軟件插補(bǔ)器。（2）根據(jù)被插被的曲線，可分為直線插被器、圓弧插補(bǔ)器、拋物線插被器及高次曲線插被器等，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床只有直線插補(bǔ)器和圓弧插補(bǔ)器。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3常用的插補(bǔ)方法有哪些？答：有逐點(diǎn)比較插被法和數(shù)字積分插補(bǔ)法。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理試述逐點(diǎn)比較法的插補(bǔ)過程。答：逐步比較插補(bǔ)法是通過逐點(diǎn)比較刀具與所加工曲線的相對(duì)位置，確定刀具的進(jìn)給方向，以加工出所需的零件廓形?？梢杂靡粋€(gè)插補(bǔ)循環(huán)所包括的四個(gè)節(jié)白描述插補(bǔ)過程。其流程如圖所示

偏差判別進(jìn)給偏差計(jì)算終點(diǎn)判別加工結(jié)束YN第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理各節(jié)拍的功能如下：（1）偏差判別：判斷加工點(diǎn)對(duì)規(guī)定圖形的偏離位置，使刀具沿減小偏差的方向進(jìn)給。（2）進(jìn)給：按照上面確定的進(jìn)給方向，以確定的進(jìn)給量進(jìn)行，進(jìn)行加工。（3）偏差計(jì)算：進(jìn)給一步以后，計(jì)算新加工點(diǎn)有無偏差？即計(jì)算新加工點(diǎn)偏離工件廓形的情況。（4）終點(diǎn)判別：判斷是滯到達(dá)終點(diǎn)？若沒有到達(dá)終點(diǎn)，再回到第一節(jié)拍，重新開始一個(gè)插補(bǔ)循環(huán)；如到達(dá)終點(diǎn)，則停止插補(bǔ)，加工完畢。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理5偏差函數(shù)的作用是什么？

答：偏差函數(shù)反映了刀具偏離曲線的情況，即偏差函數(shù)的正負(fù)反映出刀具與曲線的相對(duì)位置關(guān)系，這種關(guān)系是：能使刀具沿減小偏差的方向進(jìn)給。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)的偏差函數(shù)是如何確定的?

它與刀具位置有何關(guān)系？

答：偏差函數(shù)的確定應(yīng)該反映出刀具偏離工件廓形曲線的情況。設(shè)工件廓形為斜線OA,以斜線起點(diǎn)為原點(diǎn)，建立XOY坐標(biāo)系,OA與X軸夾角為α。如加工點(diǎn)為P1(X1,Y1),P1點(diǎn)在斜線OA的上方，則OP1與X軸夾角α1,α1>α;加工點(diǎn)P2(X2,Y2)在斜線OA下方，則OP2與X軸α2,α2<α;故可以用αi和α的比較來反映加工偏差，但因計(jì)算機(jī)無法判斷角度的大小，故需構(gòu)造一個(gè)偏差函數(shù)F。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理如αi>α，則F=αi-α>0；αi<α，則F=αi-α=0。這里，只需知道F的正負(fù)，即可判斷加工點(diǎn)在斜線的上方、下方或正好在斜線上，并不需要知道F的數(shù)值，因而可以將F數(shù)作以下變換上式中分母恒為正，故分子決定F的正負(fù)，故

（偏差函數(shù)）第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理7.逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)時(shí)刀具進(jìn)給方向如何確定？偏差值如何計(jì)算？答：逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)時(shí)，刀具總是沿著減小偏差的方向進(jìn)給，即使加工點(diǎn)盡量靠近工件廓形直線。題型變換：欲加工第一象限的斜線（起始點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)），用逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)，若偏差函數(shù)大于零，說明加工點(diǎn)在()。①坐標(biāo)原點(diǎn) ②斜線上方 ③斜線下方 ④斜線上方第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理8逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ)時(shí)，怎樣判斷直線是否加工完畢？答：用逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法加工直線，插補(bǔ)循環(huán)數(shù)與刀具沿X、Y軸已走的總步數(shù)相等。因此，直線加工結(jié)束的條件為

i=N

式中：i——插補(bǔ)循環(huán)數(shù)；N——刀具沿X、Y軸走的總步數(shù)。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理9直線的起點(diǎn)坐標(biāo)在原點(diǎn)O(0，0)，終點(diǎn)A的

坐標(biāo)為A（9，4）試用逐點(diǎn)比較法對(duì)直線

進(jìn)行插補(bǔ)，并畫出插補(bǔ)軌跡。答：加工直線OAA點(diǎn)坐標(biāo)（9，4）

插補(bǔ)循環(huán)數(shù)

N=9+4=13，

插補(bǔ)運(yùn)算過程如表所示。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理脈沖偏差判別方向偏差計(jì)算終點(diǎn)差別0F0=0i=01F0=0+XF1=F0-ya=0-4=-4i=0+1=1<N2F1=-4<0+YF2=F1+xa=-4+9=5i=1+1=2<N3F2=5>0+XF3=F2-ya=5-4=1i=2+1=3<N4F3=1>0+XF4=F3-ya=1-4=-3i=3+1=4<N5F4=-3<0+YF5=F4+xa=-3+9=6i=4+1=5<N6F5=6>0+XF6=F5-ya=6-4=2i=5+1=6<N第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理脈沖偏差判別方向偏差計(jì)算終點(diǎn)差別7F6=2>0+XF7=F6-ya=2-4=-2i=6+1=7<N8F7=-2<0+YF8=F7+xa=-2=9=7i=7+1=8<N9F8=7>0+XF9=F8-ya=7-4=3i=8+1=9<N10F9=3>0+XF10=F9-ya=3-4=-1i=9+1=10<N11F10=-1<0+YF11=F10+xa=-1+9=8i=10+1=11<N12F11=8>0+XF12=F11-ya=8-4=4i=11+1=12<N13F12=6>0+XF13=F12-ya=4-4=0i=12+1=13=N圓弧插補(bǔ)時(shí)偏差函數(shù)如何定義？

它與刀具位置有何關(guān)系？

答：圓弧AB的圓心是坐標(biāo)原點(diǎn)0，半徑R，加工點(diǎn)T到圓心的距離和圓弧半徑相比較表示偏差。偏差函數(shù)是F=x2+y2-R2偏差函數(shù)和加工點(diǎn)（刀具）位置的關(guān)系如下：F>0，即Rr-R>0，表示刀具在圓外；

F=0，即Rr-R=0，表示刀具在圓上；

F<0，即Rr-R<0，表示刀具在圓內(nèi)。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理11數(shù)字積分插被法適用于什么場(chǎng)合？

答：數(shù)字積分插補(bǔ)法不僅可以實(shí)現(xiàn)一次、二次甚至高次曲線的插補(bǔ)，而且易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)控制，只要輸入不多幾個(gè)數(shù)據(jù)，就能加工出較為復(fù)雜的輪廓曲線，因此DDA

方法已被廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是：在加工直線過程中，刀具速度變化范圍較大。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理12插補(bǔ)運(yùn)算中，DDA法是指()

①比較積分插被法

②單步追蹤插補(bǔ)法

③數(shù)字積分插被法

④農(nóng)點(diǎn)比較插被法答：③第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理數(shù)字積分法直線插被的被積函數(shù)是什么？

如何判斷終點(diǎn)？

答：直線插補(bǔ)的被積函數(shù)是為簡(jiǎn)化，令vΔtq/l=1，則被積函數(shù)變成式中：xe,ye—直線終點(diǎn)A的坐標(biāo)。

第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ)的被積函數(shù)是什么？

如何判斷終點(diǎn)？

答：數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ)的被積函數(shù)為式中：x.y——刀具的坐標(biāo)。

令第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理則被積函數(shù)可簡(jiǎn)化為圓弧插補(bǔ)時(shí)進(jìn)給方向如何確定？

偏差值如何計(jì)算？答：圓弧分順圓和逆圓兩種，圓弧插補(bǔ)時(shí)的進(jìn)給方向是根據(jù)圓弧所在象限、順圓或逆圓以及加工點(diǎn)位置確定的。每個(gè)加工點(diǎn)的進(jìn)給方向都要使刀具盡量逼近圓弧。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理16圓弧插補(bǔ)時(shí)，如何差別終點(diǎn)？答：圓弧AB起點(diǎn)A(xa,ya),終點(diǎn)B(xb,yb),

加工完這段圓弧，刀具在X方向應(yīng)走的步數(shù)|xb-xa|,在Y方向應(yīng)走的步數(shù)為

|yb-ya|，總共走的步數(shù)應(yīng)為N=|xb-xa|+|yb-ya|，當(dāng)插補(bǔ)循環(huán)數(shù)i等于總步數(shù)N時(shí),i=N,

即到達(dá)終點(diǎn)，加工完畢。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理17試畫出逐點(diǎn)比較法直線插被的程序框圖。

第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理初始化xe、ye,n=xe+ye,F=0F0？+x方向走一步+y方向走一步F←F－YeF←F+Xen-1→nn＝0EndYNYN答：上圖是逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)第一象限直線的程序框圖。插補(bǔ)其它象限的直線時(shí)，需修改進(jìn)給方向和偏差計(jì)算公式。圖中e是插被循環(huán)數(shù)，是直線終點(diǎn)坐標(biāo)。N是加工完直線時(shí)刀具沿X、Y軸應(yīng)進(jìn)給的總步數(shù)。

在上圖中，去掉了偏差函數(shù)的下標(biāo)，并用箭頭代替等號(hào)，更符合計(jì)算機(jī)編程的表示方法。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理18若插補(bǔ)器所用寄存器的長(zhǎng)度為n位，能插補(bǔ)的最大直線尺寸是直線終點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)均應(yīng)小于（）第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理答：②③2n-2④2-1n-2①2n-1②2-1n-119用逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)第二、三、四象限的

直線時(shí)，應(yīng)該如何計(jì)算偏差？第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理答：將四個(gè)象限中直線插補(bǔ)的偏差計(jì)算歸納如表所示。直線所在象限F≥0F<0進(jìn)給偏差計(jì)算進(jìn)給偏差計(jì)算SL1,SL3△XFi+1=Fi-ya△YFi+1=Fi+xaSL2,SL4△YFi+1=Fi-xa△XFi+1=Fi+ya3-1機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？答：主要由以下幾部分組成：零件加工程序的輸入、數(shù)據(jù)處理(例如數(shù)制轉(zhuǎn)換、刀具半徑補(bǔ)償?shù)?、插補(bǔ)計(jì)算和伺服機(jī)構(gòu)的控制。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3-2計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）由哪些

部分構(gòu)成？各部分的功能如何？答：主要由微型計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)接口電路、伺服系統(tǒng)及外部輸入/輸出（I/O）設(shè)備組成。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理（1）微型計(jì)算機(jī)：微機(jī)是CNC系統(tǒng)的核心，其主要作用有：①、輸入和存儲(chǔ)零件加工程序；②、計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡；③、插補(bǔ)運(yùn)算；④、伺服系統(tǒng)的控制。(2)計(jì)算機(jī)接口電路：作用傳遞和轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)與

外界聯(lián)系的信息，并將計(jì)算機(jī)與外界隔離，起保

護(hù)作用。

(3)伺服系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)裝置等組成。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理(4)外部輸入/輸出設(shè)備：主要包括鍵盤、顯示器、操作控制面板、外部存儲(chǔ)設(shè)備、光電閱讀機(jī)和紙帶穿孔機(jī)等。3-3CNC系統(tǒng)中微機(jī)的控制功能有哪些？答：主要包括以下幾方面：第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理（1）記憶功能。（2）信息處理功能。（3）內(nèi)部控制功能。（4）輸入/輸出功能。（5）適應(yīng)環(huán)境的功能。

3-4CNC系統(tǒng)中微機(jī)譯碼程序的功能是什么？

答：譯碼程序的功能是將輸入的零件輪廓信息、加工速度及輔助功能進(jìn)行識(shí)別處理。將這引起零件程序翻譯成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的代碼。第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3-5工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與通用計(jì)算機(jī)相比，有什么顯著特點(diǎn)？答：根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特殊要求，具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理（1）高可靠性：工業(yè)生產(chǎn)一般要求CNC系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在比較惡劣的環(huán)境中可靠地工作，要求CNC系統(tǒng)具有較高的平均無故障率和很短的修復(fù)時(shí)間。（2）編程簡(jiǎn)單，操作方便。以方便用戶使用。

3-6CNC系統(tǒng)常用的軟件插補(bǔ)方法中，有一種

是數(shù)據(jù)采樣法。計(jì)算機(jī)執(zhí)行插補(bǔ)程序輸出的是

數(shù)據(jù)而不脈沖。這種方法適用于（）。答：③第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理①開環(huán)控制系統(tǒng) ②閉環(huán)控制系統(tǒng)③點(diǎn)位控制系統(tǒng) ④連續(xù)控制系統(tǒng)3-7提高CNC系統(tǒng)可靠性，可采取哪些措施？答：④⑤第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理①采用單片機(jī)②采用雙CPU③提高時(shí)鐘頻率④采用模塊化結(jié)構(gòu) ⑤采用光電隔離電路3-8CNC系統(tǒng)中的微機(jī)部分，需要由微處理器（CPU）、內(nèi)部存儲(chǔ)器（RAM和ROM）和I/O接口

電路組成。由

、

和

三條信號(hào)線

聯(lián)接。答：數(shù)據(jù)總線 地址總線 控制總線第五章計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的基本原理3-10機(jī)床I/O控制部分根據(jù)機(jī)床與微機(jī)

之間傳送信息形式的不同，I/O控制