第四章 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置

第四章計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置

■第一節(jié)概述

-第二節(jié)CNC的硬件結(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

■第五節(jié)FANUC數(shù)控系統(tǒng)

-第六節(jié)開放式CNC

■思考題

第一節(jié)概述

■一、CNC數(shù)控機(jī)床

-CNC裝置是數(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。

CNC數(shù)控機(jī)床的組成框圖

CNC系統(tǒng)的組成

T

機(jī)

床

輔

主

進(jìn)

助

運(yùn)

操作面板給

控

傳

動(dòng)

制

動(dòng)

機(jī)

機(jī)

機(jī)

構(gòu)

計(jì)算機(jī)構(gòu)

進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)

輸入輸出數(shù)控

設(shè)備測(cè)量裝置

裝置

:、CNC裝置的組成

-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。

CNC裝置的組成

數(shù)控加工程序

4CNC裝置的組成

?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的硬件系統(tǒng)組成框圖

總線

CNC的軟件系統(tǒng)組成框圖

X

■本質(zhì)特征：CNC系統(tǒng)軟件是具有實(shí)時(shí)

性和多任務(wù)性的專用操作系統(tǒng)，

?功能特征：其操作系統(tǒng)由CNC管理軟

件和CNC控制軟件兩部分組成。它是

CNC系統(tǒng)的靈魂。

CNC硬件、軟件的作用和相互關(guān)系

硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂

CNC裝置的系統(tǒng)軟件在系統(tǒng)硬件的支持下，合理地組織、

管理整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)工作。

CNC系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成了CNC系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺(tái)。

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■6.位置處理

■2.譯碼■7.I/O處理

■3.刀具補(bǔ)償■8.顯不

-4.對(duì)通給速度進(jìn)行處理

-9.診斷

■5.插補(bǔ)

.三、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。

?基本功能——數(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。

11.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）o

■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。

J2.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。

卜3.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。

44.固定循環(huán)加工功能

~T^

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、鏈

孔、深孔鉆削和切螺紋等）的功能。

5?進(jìn)給功能（F功能）

E紿功能

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/ro

□快速進(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。

6.王軸的轉(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。

□軸C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。

■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(zhǎng)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(kù)中的刀具和自動(dòng)選擇加工刀具。

48.輔助功能（M功能）

一卜

-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(kù)的起停等。

.9.補(bǔ)償功能

-補(bǔ)償功能

□刀具半徑和長(zhǎng)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。

口傳動(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。

J10.字符和圖形顯示功能

-

?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。

&11.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；

口在線自診斷；

口離線自診斷；

□遠(yuǎn)程通訊診斷。

T12.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，

口DNC接口，可實(shí)現(xiàn)直接數(shù)控，

口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。

T13.程序編制功能

-手工編程

■背景（后臺(tái)）編程

■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。

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.數(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

第二節(jié)CNC的硬件結(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。

L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(jiǎn)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（數(shù)據(jù)、

地址、控制）結(jié)構(gòu)、I/O接口、存儲(chǔ)穗、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。

位位位位

控控控控

單單單單

元元元元

典型的單微處理器

裝置結(jié)構(gòu)框圖

■CNC裝置是按模塊化設(shè)計(jì)的方法構(gòu)造的

模塊化設(shè)計(jì)方法:將控制系統(tǒng)按功能劃分成若干具有

獨(dú)立功能的單元模塊，并配上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件。系統(tǒng)設(shè)

計(jì)時(shí)按功能的要求選擇不同的功能模塊，并將其插入控

制單元母板上，即可組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)的方法。

其中單元母板一般為總線結(jié)構(gòu)的無源母板，它提供模塊

間互聯(lián)的信號(hào)通路。

■實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的條件是總線(BUS)標(biāo)

準(zhǔn)化。

■采用模塊化結(jié)構(gòu)時(shí)，CNC系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作則可歸

結(jié)為功能模塊的合理選用。

系統(tǒng)總線

□系統(tǒng)總線（母板）：由一組傳送數(shù)字信息的物理導(dǎo)線

組成，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)或信息交換的

通道：

■數(shù)據(jù)總線

■地址總線：

■控制總線：

□工業(yè)用PC機(jī)的總線母板是獨(dú)立的無源四層板（走線

面、元件面、電源層和地線層），它的可靠性高于

兩層板。其規(guī)格有6槽、8槽、12槽、14槽等。

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(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

2,多微處理器的CNC

■⑴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IWI；

■④易于組織規(guī)模化生產(chǎn)。

⑵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。

、⑶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(zhēng)用共享而造成信息傳輸?shù)淖枞?

降低系統(tǒng)效率。

>共享總線結(jié)構(gòu)框圖

共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖

3.CNC的接口

■⑴紙帶的光電閱讀機(jī)接口

■(2)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

第三節(jié)CNC裝置的軟件結(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

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

1.CNC的軟、硬件界面

軟件和硬件的功能界面幾種劃分

32.CNC的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

.(1)CNC裝置的多任務(wù)并行處理

譯碼

插補(bǔ)

刀具補(bǔ)償

位置控制

速度處理

CNC的任務(wù)并行處理示意圖

■多任務(wù)性與并行處理技術(shù)

■(1)CNC控制要求的多任務(wù)性^

>任務(wù)定義：

可重疊執(zhí)行的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程。

>CNC的功能則可定義為CNC的任務(wù)：

顯示、譯碼、刀補(bǔ)、速度處理、插補(bǔ)處理、位置控制、…

>CNC系統(tǒng)的任務(wù)要求并行處理：

為了保證控制的連續(xù)性和各任務(wù)執(zhí)行的時(shí)序配合要求，

CNC系統(tǒng)的任務(wù)必須采用并行處理，而不能逐一處理。

(2)基于并行處理的多任務(wù)調(diào)度技術(shù)

-并行處理定義：

■系統(tǒng)在同一時(shí)間間隔或同一時(shí)刻內(nèi)完成兩

個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)處理的方法。

■采用并行處理技術(shù)的目的：

■合理使用和調(diào)配CNC系統(tǒng)的資源

■提高CNC系統(tǒng)的處理速度。

（3）并行處理的實(shí)現(xiàn)方式:

-資源分時(shí)共享（單CPU）

■資源重疊（流水處理）（多CPU）

這些實(shí)現(xiàn)方式與CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

■1）分時(shí)共享多任務(wù)處理方案

中斷級(jí)別高

中斷級(jí)別低

■各任務(wù)占用CPU時(shí)間示意圖

資源分時(shí)共享技術(shù)的特征:

□在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)任務(wù)占用CPU；

口在一個(gè)時(shí)間片（如8%s或16%s）內(nèi)，CPU并行地執(zhí)行

了兩個(gè)或兩個(gè)以上的任務(wù)。

因此，資源分時(shí)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(gè)任務(wù)還是逐一執(zhí)行的。

■2）資源重疊（時(shí)間重疊流水處理）

■在多CPU結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)中，根據(jù)各任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)程度,

可采用以下兩種并行處理技術(shù)：

■若任務(wù)間的關(guān)聯(lián)程度不高，則可讓其分別在不同的CPU

上同時(shí)執(zhí)行——實(shí)現(xiàn)資源重疊；

■若任務(wù)間的關(guān)聯(lián)程度較高，即一個(gè)任務(wù)的輸出是另一個(gè)

任務(wù)的輸入，則可采取流水處理的方法來實(shí)現(xiàn)并行處理。

）流水處理技術(shù)的涵義:

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)（任務(wù)的分法與資源重復(fù)的多少有

關(guān)），這些小任務(wù)是彼此關(guān)系的，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。

]]時(shí)間重疊流水處理

時(shí)間

順序處理并行處理

時(shí)間重疊流水處理示意圖

■資源重疊和流水處理的特征

已在任何時(shí)刻（流水處理除開始和結(jié)束外）均有兩個(gè)或兩個(gè)

以上的任務(wù)在同時(shí)執(zhí)行。

□資源重疊和流水處理的關(guān)鍵是時(shí)間重疊，是以資

源重復(fù)的代價(jià)換得時(shí)間上的重疊，或者說以空間

復(fù)雜性的代價(jià)換得時(shí)間上的快速性。

⑵前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)

中斷執(zhí)行

循環(huán)執(zhí)行

前后臺(tái)程序運(yùn)行關(guān)系圖

■前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式

該模式將CNC系統(tǒng)軟件劃分成兩部分：

前臺(tái)程序：

主要完成插補(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)，它是一個(gè)實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序。

后臺(tái)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/出、

插補(bǔ)預(yù)處理等弱實(shí)時(shí)性的任務(wù)，它是一個(gè)循環(huán)運(yùn)行的程序,

在運(yùn)行過程中，不斷地被前臺(tái)程序定時(shí)打斷，前后臺(tái)相互

配合來完成零件的加工任務(wù)。

前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)

A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。

A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。

A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(jiǎn)單的系統(tǒng)。早

期的CNC系統(tǒng)大都采用這種結(jié)構(gòu)。

⑶中斷型軟件結(jié)構(gòu)

-41--—~_

初始化

中斷管理系統(tǒng)（硬件+軟件）

n

012

級(jí)

級(jí)

級(jí)級(jí)

中

中

中

中斷

斷

斷

斷服

服

服

務(wù)

務(wù)

服務(wù)

程

程

務(wù)程

序

序

程序

序

中斷型軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

中斷型結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)

A任務(wù)調(diào)度機(jī)制：搶占式優(yōu)先調(diào)度。

A信息交換：緩沖區(qū)。

A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。

A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)。

、第四節(jié)CNC的信息處理過程

刀補(bǔ)緩沖區(qū)運(yùn)行緩沖區(qū)

III位置反饋

加

速

插

伺

位

刀s

j

度

工

控

服

、

補(bǔ),

不

譯、

預(yù)

程

處

驅(qū)

處

攵f

處D

序

理

理

動(dòng)

p理

碼理p

二

PLC控制

譯碼緩沖區(qū)插補(bǔ)緩沖區(qū)

CNC裝置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程示意圖

.、輸入

>■L輸入過程

零件程序的輸入過程流程圖

?2.鍵盤輸入

:、存儲(chǔ)

目錄區(qū)零件程序區(qū)

程序號(hào)零件零件程序1

程序首址程序零件程序2

程序終址1零件程序3

程序號(hào)零件■■■

程序首址程序零件程序I

程序終址2■■■

■■■■■■零件程序n

空白目錄區(qū)空白程序區(qū)

零件程序存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖

開始

二、洋碼讀取緩沖器中的字符

義：譯碼程序是以程序段為單<10H?A處理數(shù)字代碼一

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),Y

直線和圓?。?、加工速度F和其它二10H?a處理N代碼

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

二a處理代碼

式存放在口；旨定的內(nèi)存專用區(qū)間。11H?G

在譯碼過程中,還要完成對(duì)程序

段的語(yǔ)法檢查，若發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤

二12H?A處理X代碼

立即報(bào)警。

■方法：解釋和編譯。Y

■內(nèi)容：整理和存放。二13H?A處理Y代碼

-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。無法識(shí)別、錯(cuò)誤處理”

-L代碼的識(shí)別1T

軟件識(shí)別代碼的流程圖

-2?功能碼譯碼結(jié)束

StructPROG_BUFFER{

charbufstate；〃緩沖區(qū)狀態(tài)，0空；1準(zhǔn)備好。

intblock_num；〃以BCD碼的形式存放本程序段號(hào)。

doubleC00R[20]；〃存放尺寸指令的數(shù)值(〃m)。

intF,S；//F(mm/min)S(r/min)。

charGO；〃以標(biāo)志形式存放G指令。

charGl；

charMO；〃以標(biāo)志形式存放M指令。

charMl；

charT；〃存放本段換刀的刀具號(hào)。

charD；〃存放刀具補(bǔ)償?shù)牡毒甙霃街怠?/p>

■以標(biāo)志形式存放G指令示例

D7D6D5D4D3D2D1D0

G000：無該指令;1：有該指令

G010：無該指令;1：有該指令

-G020：無該指令;1：有該指令

G030：無該指令;1：有該指令

G060：無該指令;1：有該指令

-G90/G910：G9Q1：G91

00：G4Q

11：G40

01：G41；

10；G42

口在程序中一般都有由若干個(gè)這樣結(jié)構(gòu)組成

的程序緩沖區(qū)組，當(dāng)前程序段被解釋完后便

將該段的數(shù)據(jù)信息送入緩沖區(qū)組中空閑的一

個(gè)。后續(xù)程序（如刀補(bǔ)程序）從該緩沖區(qū)組

中獲取程序信息進(jìn)行工作。

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(zhǎng)度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償。

42.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(zhǎng)。

開環(huán)系統(tǒng)進(jìn)給速度的計(jì)算

K沖的頻率決定進(jìn)給速度。

F=6fx60(mm/min)

b為脈沖當(dāng)量，單位:mm,

V

sF

則f-

60S

兩軸聯(lián)動(dòng)時(shí)，各坐標(biāo)軸速度為：

vx=60fx5

Vy=60fyd

合成速度（即進(jìn)給速度）V為左=，&+娜=刈

(2)進(jìn)給速度控制

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"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。

積分法一，

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；

■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。

插補(bǔ)輸出指令位置位控輸出

^xz\Y乂2新丫2新

4位置控制22

+

.計(jì)算新的指令坐標(biāo)位置1+

■X?新二X?舊+AX*2|日丫2|「|

2土晟饋位置增量

■丫2新二丫2舊十兇2

實(shí)際位置

X」日丫1舊3、叫

■2.計(jì)算實(shí)際坐標(biāo)位置Xi新丫1新

■X〔新二X〔舊+

■丫1新二丫1舊+Ay1位置控制計(jì)算

■3.計(jì)算位置控制輸出值

■取3=*2新。1新

■Ay2=丫2新—丫1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。

第四節(jié)PLC與數(shù)控機(jī)床的輔助功能

一、PLC

-1.PLC的基本組成和工作原理

■⑴硬件系統(tǒng)

.⑵軟件系統(tǒng)

通用型PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖

接電源驅(qū)

收動(dòng)

輸微處理器輸A

現(xiàn)A受

入出

場(chǎng)運(yùn)算器控

部部

信元

件控制器件

號(hào)件

4包工策口不—王希I/O

外存儲(chǔ)器擴(kuò)

盒式磁帶機(jī)一擴(kuò)

設(shè)展

展

打印機(jī)一接EPROMRAM接

單

EPROM寫入器一口系統(tǒng)程序用戶程序口

PLC或上位計(jì)算機(jī),元

⑶PLC的基本控制原理

輸入果樣階段程序執(zhí)行階段輸出刷新階段

PLC程序執(zhí)行過程圖

2.PLC的特點(diǎn):

.(1)可靠性高

■⑵編程簡(jiǎn)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

3.數(shù)控機(jī)床用PLC

■⑴數(shù)控機(jī)用PLC的控制對(duì)象

CNC索癡]

操作面板

可

編主軸控制

數(shù)

控程

控輔助動(dòng)作

裝制換刀動(dòng)作

置器冷卻排屑

數(shù)控裝置、可編程控制器、機(jī)床之間的關(guān)系圖

?卜CNC、PLC、機(jī)床之間的信號(hào)處理過程

■CNC裝置一機(jī)床：

ACNC裝置fCNC裝置的RAM->PLC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。

機(jī)床一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)fCNC裝置的RAMtPLC的RAM。