数控系统的组成及工作过程毕业论文(编辑修改稿)

数控系统的组成及工作过程毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

括检测装置）等组成。 CNC 系统的核心是 CNC 装置。 由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用 PLC 代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠 性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。 毕业论文 商丘科 技职业学院 6 一、数控系统的概述 1. 数控系统的概念 数控系统是数字控制系统简称，英文名称为 Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（ Hard NC）， 1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。 计算机数控（ Computerized numerical control,简称 CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现 数值控制的系统。 CNC 系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。 CNC 系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（ CNC 装置）、可编程逻辑控制器（ PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。 CNC 系统的核心是 CNC 装置。 由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC 代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接 及进行远程通信的功能。 2. 开放式数控系统的概念及特征 IEEE 标准定义开放式数控系统：能够在多种平台上运行，可以和其他系统互操作，并能给用户提供一种统一风格的交互方式。 开放式数控系统具有以下基本特征： —— 可互换性，构成系统的各硬件模块、功能软件的选用不受单一供应商的控制，可根据功能、可靠性、性能要求相互替换，不影响系统整体的协调运行； —— 可伸缩性， CNC 系统的功能、规模可以灵活设置，方便修改。 控制系统的大小（硬件或软件模块），可根据具体应用增减； —— 可移植性，系统的功能软件与设备无关 ，各种功能模块运行于不同的控 毕业论文 商丘科 技职业学院 7 制系统内，即能运行于不同供应商提供的硬件平台上； —— 可扩展性， CNC 用户或二次开发者能有效地将自己的软件集成到 NC 系统中，形成自己的专用系统，功能的增减只需功能模块的装卸； —— 可互换性，通过标准化接口，通信和交互机制，使不同功能模块能以标准的应用程序接口运行于系统平台之上，并获得平等的相互操作能力，协调工作。 3. 数控系统的组成与特点 计算机数控系统（简称 CNC 系统）是在硬件数控（ NC）系统的基础上发展起来的，它用一台计算机完成数控装置的所有功能。 CNC 系统由 硬件和软件组成，其组成框图如图 1 所示图 1 图 1 根据上述组成框图， CNC 系统有如下特点： （ 1） 灵活性 （ 2）通用性 （ 3）可靠性 （ 4）数控功能多样化 （ 5）使用维护方便 二、 CNC硬件的硬件结构 数控系统的硬件由数控装置、输入 /输出装置、驱动装置和机床电器逻辑控制装置等组成，这四部分之间通过 I/O 接口互连。 数控装置是数 控系统的核心，其软件和硬件来控制各种数控功能的实现。 数控装置的硬件结构按 CNC 装置中的印制电路板的插接方式可以分为大板结构和功能模块（小板）结构；按 CNC 装置硬件的制造方式，可以分为专用型结构和个人计算机式结构；按 CNC 装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。 大板结构和功能模板结构 毕业论文 商丘科 技职业学院 8 大板结构 大板结构 CNC 系统的 CNC 装置由主电路板、位置控制板、 PC 板、图形控制板、附加 I/O 板和电源单元等组成。 主电路板是大印制电路版，其它电路板是小板，插在大印制电路板上的插槽内。 这种结 构类似于微型计算机的结构。 模块化结构的 CNC 装置，是将整个 CNC 装置按功能划分为若干个功能模块，每个功能模块的硬件按模块化方法设计成尺寸相同的印刷电路板（称为功能模板）各板均可插到符合相应工业标准总线的母板的插槽内。 功能模块的控制软件也是模块化的。 于是可按积木形式构成 CNC 装置，使设计简单，调试与维修方便，具有良好的适合性和扩展性。 2单微处理器和多微处理器的结构 单微处理器结构 CNC 装置采用以总线为中心的计算机结构，微处理器通过总线与存储器、 PLC、位置 控制器及各种接口相连。 CNC 装置的接口包括与机床侧的信号输入输出接口、与上位计算机的通信接口及与标准输入输出设备的接口。 单微处理器 CNC 装置只有一个微处理器。 有的 CNC 装置虽然有两个或两个以上微处理器，但只有一个微处理器能够控制总线，占有总线资源，其他微处理器不能控制系统总线，不能访问主存储器，只作为智能部件工作，这种 CNC装置也属于单微处理器结构。 由于只有一个微处理器，因此多采用集中控制、分时处理的方式完成数控的各项功能。 由于所有数控功能由一个微处理器完成，因此 CNC 装置的功能将受微处理器的字长、数 据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。 CNC 装置的档次主要由微处理器的品质决定。 其结构如图所示 毕业论文 商丘科 技职业学院 9 多微处理器结构多微处理器的 cNc 系统一般采用两种结构形式，即紧耦合结构和松耦合结构。 紧耦合结构，各微处理器构成处理部件，处理部件之间采用紧耦合方式，有集中的操作 系统，共享资源；松耦合结构，由各微处理器构成功能模块，它们之间采用松耦合方式，有多重操作系统，可以有效地实现并行处理。 多微处理器 cNc 系统大多采用模块化结构，每个微处理器分管各自的任务，形成特定的功能单元。 由于采用模块化结构，可以采取积木方式组成 cNc 系统，因此具有良好的适应性和扩展性，且结构紧凑，特别是各功能单元更换方便，因而可使故障局限在单独的功能单元，对整个系统的影响降到最低限度。 与单微处理器相比，多微处理器结构的系统的运算速度有了很大的提高，它更适合于多轴控制、高进给速度、高精度、高效率的数控要求。 多微处理器结构如图 3—9所示。 由图 3 9可知， cNc 管理模块，管理和组织整个 cNc 系统各功能协调工作， 毕业论文 商丘科 技职业学院 10 如系统的初始化、中断管理、总线裁决、系统错误识别和处理以及系统软硬件诊断等，该模块还完成数控代码编译、坐标计算和转换、刀具半径补偿、速度规划和处理等插补前的预处理； cNc 插补模块，。