数控技术第4章计算机数控系统(1).ppt

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1、第七章第七章 数控系统实例数控系统实例第五节第五节 CNC系统实例系统实例n国外：国外：FANUC(FANUC(日本日本)、SIEMENS(SIEMENS(德国德国)、FAGOR(FAGOR(西班牙西班牙)、HEIDENHAIN(HEIDENHAIN(德国德国)、MITSUBISHI(MITSUBISHI(日本日本)；n国内：华中数控、航天数控为。国内：华中数控、航天数控为。一一.FANUC.FANUC数控系统数控系统(一）一）FANUCFANUC系列产品及特点系列产品及特点1.FANUC1.FANUC系列产品系列产品nFANUCFANUC公司创建于公司创建于19561956年，年，19591

2、959年推出电液步进电机，研年推出电液步进电机，研发开环发开环NCNC系统。系统。n19791979年推出年推出FANUC 6FANUC 6，它是具备一般功能和部分高级功能，它是具备一般功能和部分高级功能的中级型的中级型CNCCNC系统，系统，6M-6M-铣床和加工中心，铣床和加工中心，6T-6T-车床。使用车床。使用了大容量磁泡存储器、专用大规模集成电路，元件总数减了大容量磁泡存储器、专用大规模集成电路，元件总数减少约少约3030，具有用户编程的宏功能。，具有用户编程的宏功能。n19801980年推出年推出FANUC 6FANUC 6 的简化版的简化版FANUC FANUC 3 3和强化版和

3、强化版FANUC 9FANUC 9 。FANUC 9FANUC 9 具备有高级性能可变软件型具备有高级性能可变软件型CNCCNC系统，适用于系统，适用于多轴联动重型数控机床。多轴联动重型数控机床。n19841984年推出年推出FANUC 10,11,12FANUC 10,11,12。采用了大规模集成电路，还有。采用了大规模集成电路，还有3232位位的高速处理器、的高速处理器、4 4兆比特的滋泡存储器等等，元件数减少兆比特的滋泡存储器等等，元件数减少3030。采用。采用光导纤维，提高了抗于扰性和可靠性。在光导纤维，提高了抗于扰性和可靠性。在DNCDNC方面，实现了数据的双方面，实现了数据的双向传

4、递。向传递。n19841984年推出年推出FANUC 0 FANUC 0，适应于中小型机床，适应于中小型机床 。n19851985年推出年推出FANUC 15FANUC 15，被称为，被称为AI-CNCAI-CNC。应用了。应用了MMCMMC（Man Machine Man Machine ControlControl）、）、CNCCNC、PMCPMC新概念。采用了高速度、高精度、高效率加工新概念。采用了高速度、高精度、高效率加工的数字伺服单元、数字主轴单元和纯电子式绝对位置检出器，还增加的数字伺服单元、数字主轴单元和纯电子式绝对位置检出器，还增加了、窗口功能等。了、窗口功能等。n在在FANU

5、C 15FANUC 15基础上改进形成基础上改进形成1616、1818系列。系列。F00/F100/F110/F120/F150 F00/F100/F110/F120/F150系列是在系列是在F0/F10/F12/F15F0/F10/F12/F15的基础上加了的基础上加了M M，C C功能，即功能，即CNCCNC、PMCPMC、MMCMMC三位一体的三位一体的CNCCNC。n新推出的高性能新推出的高性能30i MODEL A30i MODEL A型数控系统。新研发的软件可配合控制型数控系统。新研发的软件可配合控制4040轴，轴，2424轴联动控制，同时执行轴联动控制，同时执行1010个不同的个

6、不同的CNCCNC程序，是单个程序，是单个CNCCNC控制控制器可控轴数之最。在建中的可编程控制加工中心执行速度达器可控轴数之最。在建中的可编程控制加工中心执行速度达25 25 ns/stepns/step。2 2、典型构成、典型构成 数控主板：用于核心控制、运算、存储、伺服控制等。数控主板：用于核心控制、运算、存储、伺服控制等。新主板集成了新主板集成了PLC功能。功能。PLC板：用于外围动作控制。新系统的板：用于外围动作控制。新系统的PLC板已经和数板已经和数控主板集成到一起。控主板集成到一起。I/O板：早期的板：早期的I/O板用于数控系统和外部的开关信号交换板用于数控系统和外部的开关信号交

7、换。新型的。新型的I/O板主要集成了显示接口、键盘接口、手轮接板主要集成了显示接口、键盘接口、手轮接口、操作面板接口及口、操作面板接口及RS232接口等。接口等。MMC板：人机接口板。板：人机接口板。CRT接口板：用于显示器接口。新系统中，接口板：用于显示器接口。新系统中，CRT接口被接口被集成到集成到I/O板上。板上。3 3、FANUCFANUC数控系统特点数控系统特点 模块化结构。模块化结构。具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为0-45，相对湿度为相对湿度为75。有较完善的保护措施。有较完善的保护措施。FANUC对自身的系统采

8、用比较好的保护电路。对自身的系统采用比较好的保护电路。FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的功能和选项功能系统所配置的系统软件具有比较齐全的功能和选项功能 提供大量丰富的提供大量丰富的PMC信号和信号和PMC功能指令。功能指令。具有很强的具有很强的DNC功能。提供串行功能。提供串行RS232C传输接口，使传输接口，使PC和机床之和机床之间的数据传输能够可靠完成，间的数据传输能够可靠完成，提供丰富的维修报警和诊断功能。提供丰富的维修报警和诊断功能。（三）（三）FANUC 6系统系统 1.特点特点 FANUC6系统（简称系统（简称6系统）是具备一般功能和系统）是具备一般功能和部分高级功能的中

9、级型部分高级功能的中级型CNC系统。系统。可靠性高。可靠性高。适用于高精度、高效率加工。适用于高精度、高效率加工。容易编程。容易编程。容易维护保养，现场调试方便。容易维护保养，现场调试方便。操作性好，使用安全。操作性好，使用安全。2.6系统（包括系统（包括6M，6T）的控制功能：）的控制功能：6M的控制轴是的控制轴是X，Y，Z三轴，三轴，6T是是X和和Z两轴，两轴，6M还可以增加选用功能控制第四轴。还可以增加选用功能控制第四轴。联动轴数：联动轴数：6M可以进行三轴中的两轴联动，可以进行三轴中的两轴联动，6T能能进行进行X和和Z两轴联动，两轴联动，6M增加选用功能后可以进行增加选用功能后可以进行

10、X，Y，Z三轴联动，能进行直线、圆弧、螺旋线三轴联动，能进行直线、圆弧、螺旋线等插补。等插补。辅助功能为辅助功能为2位数（位数（M2），主轴功能为），主轴功能为2位数或位数或4位数，刀具功能为位数，刀具功能为2位数或位数或4位数。位数。3FANUC6系统的硬件系统的硬件n6系统使用高速微处理器系统使用高速微处理器8086作为作为CPU，主时钟频率为，主时钟频率为5MHz，其硬件结构。，其硬件结构。n系统中有系统中有28K RAM，用来存储中间结果和数据。全部零，用来存储中间结果和数据。全部零件加工程序和系统的工作参数存放在磁泡存储器中，磁泡件加工程序和系统的工作参数存放在磁泡存储器中，磁泡存储

11、器最多可存储存储器最多可存储320m长的控制带。系统有长的控制带。系统有208K EPROM，用来存放控制软件。，用来存放控制软件。6系统使用了非屏蔽中断和系统使用了非屏蔽中断和8级可屏蔽中断，级可屏蔽中断，8级可屏蔽中断用中断控制器级可屏蔽中断用中断控制器8259进行进行管理。管理。8259对多级中断进行优先级排队，并产生中断矢量。对多级中断进行优先级排队，并产生中断矢量。n6系统使用了一个定时器系统使用了一个定时器8253。8253有有3个通道，分别产个通道，分别产生生2ms的时钟、的时钟、8ms的时钟和利用的时钟和利用RS-232C口进行串行通口进行串行通信的时钟。专用的位操作芯片信的时

12、钟。专用的位操作芯片MB14233。4FANUC 6的控制软件的控制软件n工作流程与大多数工作流程与大多数CNC系统相同，经历输入零件程序、译系统相同，经历输入零件程序、译码、数据处理、进给速度控制、插补运算、伺服输出等工码、数据处理、进给速度控制、插补运算、伺服输出等工作阶段。作阶段。n采用粗插补与精插补结合的方法，粗插补由软件完成，周采用粗插补与精插补结合的方法，粗插补由软件完成，周期为期为8ms，硬件完成精插补。，硬件完成精插补。n多重中断系统，共有多重中断系统，共有10级中断优先级，其中级中断优先级，其中0级为最低优级为最低优先级，先级，9级为最高优先级，除了级为最高优先级，除了2级、

13、级、3级为软件中断外，级为软件中断外，其余为硬件中断。其余为硬件中断。0级为初始化程序，此时还没有开中断，级为初始化程序，此时还没有开中断，还没有中断时钟产生，当还没有中断时钟产生，当0级结束时进入级结束时进入1级，同时开中断。级，同时开中断。1级是主程序，只要没有其他中断优先级的请求，就总是级是主程序，只要没有其他中断优先级的请求，就总是执行执行1级程序，即总是执行级程序，即总是执行CRT显示和显示和ROM校验。校验。优优先先级级主主 要要 功功 能能中中 断断 源源0 0初始化初始化开机后开机后进进入入1 1CRTCRT显显示示,ROM,ROM校校验验,图图形形显显示示主程序主程序2 2数

14、控程序段数控程序段译码译码,刀具刀具补偿计补偿计算及算及进给进给速度控制速度控制16ms16ms3 3数控数控键盘输键盘输入入,输输入入输输出信号出信号处处理理16ms16ms4 4磁泡存磁泡存储储器器传传送数据送数据结结束束处处理理硬件硬件5 5插插补补运算运算8ms8ms6 6定定时时中断中断,为为2,32,3级级中断定中断定时时2ms2ms7 7RS-232CRS-232C串行通信管理串行通信管理硬件硬件8 8纸带阅读纸带阅读(并行并行输输入入)硬件硬件9 9串行串行I/OI/O传传送送报报警警处处理理硬件硬件中断优先级功能表中断优先级功能表 （1）0级程序级程序初始化程序。初始化程序的

15、作用是为整个系统的正常初始化程序。初始化程序的作用是为整个系统的正常工作做准备。工作做准备。（2）1级程序。级程序。1级程序是主程序，当没有优先级中断时，程序始终在级程序是主程序，当没有优先级中断时，程序始终在1级运行。级运行。（3）2级中断服务程序。级中断服务程序。2级中断服务程序的主要工作是为插补准备好数级中断服务程序的主要工作是为插补准备好数据和状态，据和状态，（4）3级中断服务程序。对数控操作命令进行处理，包括选择级中断服务程序。对数控操作命令进行处理，包括选择CNC工作工作方式、选择显示形式等。方式、选择显示形式等。（5）4级中断服务程序。当磁泡寄存器与级中断服务程序。当磁泡寄存器与

16、RAM缓冲器之间通过缓冲器之间通过DMA方式方式传送给数据结束时，调用该子程序作结束处理。传送给数据结束时，调用该子程序作结束处理。（6）5级中断服务程序。级中断服务程序。5级中断主要工作是完成插补运算。级中断主要工作是完成插补运算。（7）6级中断服务程序。级中断服务程序。6级中断为硬件定时中断，每级中断为硬件定时中断，每2ms产生一次中断产生一次中断请求。该级的主要工作是产生请求。该级的主要工作是产生2级、级、3级的级的16ms软中断定时。软中断定时。（8）7级中断服务程序。级中断服务程序。（9）8级中断服务程序。该程序的主要工作是将零件程序由带卷盘的纸级中断服务程序。该程序的主要工作是将零

17、件程序由带卷盘的纸带阅读机送入到字符缓冲器中，如图带阅读机送入到字符缓冲器中，如图3-64所示。所示。（三）（三）FANUC 0系列系列 系列目前在国内销量最大系列目前在国内销量最大。1.1.型号型号Power MatePower Mate 0 0系列系列:用于控制用于控制2 2轴的小型车床。轴的小型车床。0D0D系列系列：普及型普及型，0-TD0-TD车床，车床，0-MD0-MD铣床及小型加工中铣床及小型加工中心，心，0-GCD0-GCD圆柱磨床，圆柱磨床，O-GSDO-GSD平面磨床，平面磨床，0-PD0-PD冲床。冲床。0C0C系列系列：全功能型全功能型，0-TC0-TC通用车床、自动车

18、床，通用车床、自动车床，0-MC0-MC铣床、钻床、加工中心，铣床、钻床、加工中心，0-GCC0-GCC内、外围磨床，内、外围磨床，0-GSC0-GSC平平面磨床，面磨床，0-TTC0-TTC双刀架双刀架4 4轴车床。轴车床。0i0i系列系列：高性能高性能/价格比价格比，高速、高精度加工，并具有，高速、高精度加工，并具有网络功能。网络功能。0iMB0iMBMAMA加工中心和铣床，加工中心和铣床，4 4轴轴4 4联动；联动；0i-0i-TBTBTATA车床，车床，4 4轴轴2 2联动；联动；0imateMA0imateMA铣床，铣床，3 3轴轴3 3联动；联动；0imate TA0imate T

19、A车床，车床，2 2轴轴2 2联动。联动。2.2.特点特点 小型、高精度、软件固定型小型、高精度、软件固定型CNC：采用高速采用高速3232位微处位微处理器芯片理器芯片 采用高可靠性的硬件设计采用高可靠性的硬件设计：采用了高品质的元器件，：采用了高品质的元器件，并且大量采用了专用并且大量采用了专用VLSIVLSI（超大规模集成电路）芯片，使（超大规模集成电路）芯片，使用表面安装元件（），进一步提高了数控系统的集用表面安装元件（），进一步提高了数控系统的集成度，使数控系统的体积大幅度减小。成度，使数控系统的体积大幅度减小。丰富的系统控制功能：丰富的系统控制功能：具有刀具寿命管理、极坐具有刀具寿命

20、管理、极坐标插补、圆柱插补、多边形加工、简易同步控制、标插补、圆柱插补、多边形加工、简易同步控制、轴控制和轴控制、串行和模拟的主轴控轴控制和轴控制、串行和模拟的主轴控制、主轴刚性攻丝、多主轴控制功能、主轴同步制、主轴刚性攻丝、多主轴控制功能、主轴同步控制功能、梯形图显示和梯形图编控制功能、梯形图显示和梯形图编辑功能，轴控制功能等。增加了定制型用辑功能，轴控制功能等。增加了定制型用户宏程序。户宏程序。轴控制：轴控制：主轴回转由进给伺服电动机实现，回转位置可与其主轴回转由进给伺服电动机实现，回转位置可与其它进给轴一起参与插补。它进给轴一起参与插补。轴控制：轴控制：主轴电机不是进给伺服电机，而是主轴

21、主轴电机不是进给伺服电机，而是主轴电机，由装在主轴上的编码器检测主轴位置，可与其它进给轴可电机，由装在主轴上的编码器检测主轴位置，可与其它进给轴可与其它进给轴一起参与插补。与其它进给轴一起参与插补。高速高精度的控制：高速高精度的控制：采用了多方式进行分散处采用了多方式进行分散处理，实现了高速连续的切削。为了实现在切削路径中的高理，实现了高速连续的切削。为了实现在切削路径中的高速、高精度，在系统功能中增加了自动拐角倍率，伺服前速、高精度，在系统功能中增加了自动拐角倍率，伺服前馈控制等，大大地减少了伺服系统的误差。对的接馈控制等，大大地减少了伺服系统的误差。对的接口增加了高速，接口功能，进一步缩短

22、了执行时口增加了高速，接口功能，进一步缩短了执行时间，提高了系统的运行速度。为了提高系统处理外部数据间，提高了系统的运行速度。为了提高系统处理外部数据的速度，增加了远程缓冲控制，系统可以实现高速的的速度，增加了远程缓冲控制，系统可以实现高速的操作。操作。全数字伺服控制结构：全数字伺服控制结构：提高了伺服运行的可靠性提高了伺服运行的可靠性和自适应性，改善了伺服的性能。可以实现高速、和自适应性，改善了伺服的性能。可以实现高速、高精度的伺服控制功能。可以实现伺服波形（位高精度的伺服控制功能。可以实现伺服波形（位置、偏差、电流）的显示，用于伺服系统置、偏差、电流）的显示，用于伺服系统的诊断调试。的诊断

23、调试。全数字的主轴控制：全数字的主轴控制：系统除了系统除了模拟主轴接口以外，还提供了串行主轴控制（仅模拟主轴接口以外，还提供了串行主轴控制（仅限于使用的主轴放大器）。主轴控制限于使用的主轴放大器）。主轴控制信号通过光缆与主轴放大器连接，连接方便、简信号通过光缆与主轴放大器连接，连接方便、简洁、可靠。可以实现主轴的刚性攻丝、定位，双洁、可靠。可以实现主轴的刚性攻丝、定位，双主轴的速度、相位同步以及主轴的轮廓控制。主轴的速度、相位同步以及主轴的轮廓控制。选用选用FANUC 0FANUC 0系列的国内数控机床系列的国内数控机床FANUC 0M FANUC 0M 系统框图系统框图3.基本构成基本构成

24、1.FANUC 0系统的单元为大板结构。系统的单元为大板结构。在主板上插有存储器板、在主板上插有存储器板、I/O板、轴控制模块及电源单元，板、轴控制模块及电源单元，与总线相连。与总线相连。主印刷电路板（）。连接各功能板、故障报警等。主印刷电路板（）。连接各功能板、故障报警等。主在该板上，用于系统主控。主在该板上，用于系统主控。数控单元电源。主要提供，一，数控单元电源。主要提供，一，-直流电源，用于各板的供电，直流电源，用于各板的供电，直流电源，用于单元内继电器控制。直流电源，用于单元内继电器控制。图形显示板。提供图形显示功能，第，手摇脉冲发生图形显示板。提供图形显示功能，第，手摇脉冲发生器接口

25、等。器接口等。M板：可编程机床控制器，提供扩展的输入输出板板：可编程机床控制器，提供扩展的输入输出板的接口。的接口。基本轴控制板（）：提供，和第轴的进基本轴控制板（）：提供，和第轴的进给指令，接收从，和第轴位置编码器反馈的位给指令，接收从，和第轴位置编码器反馈的位置信号。置信号。输入输出接口：通过插座，和提供输输入输出接口：通过插座，和提供输入点，通过插座，和提供输出点，为入点，通过插座，和提供输出点，为提供输人输出信号。提供输人输出信号。子板：用于管理第，轴的数据分配，子板：用于管理第，轴的数据分配，提供和串行数据接口等。提供和串行数据接口等。扩展轴控制板（）：提供第，轴的进给指令，扩展轴控

26、制板（）：提供第，轴的进给指令，接收从第，轴位置编码器反馈的位置信号。接收从第，轴位置编码器反馈的位置信号。扩展轴控制板（）：提供第，轴的进给指令，扩展轴控制板（）：提供第，轴的进给指令，接收从第，轴位置编码器反馈的位置信号。接收从第，轴位置编码器反馈的位置信号。扩展的输入输出接口：通过插座，和扩展的输入输出接口：通过插座，和提供输入点，通过插座，和提供输出提供输入点，通过插座，和提供输出点，为提供输入输出信号。点，为提供输入输出信号。通信板（）：提供数据通信接口。通信板（）：提供数据通信接口。4控制单元的连接控制单元的连接 M184-M199为轴控制板上的插座编号，其中为轴控制板上的插座编号

27、，其中M184，M187，M194，M197为控制器指令输出为控制器指令输出端；端；M185，M188，M195，M198是内装型是内装型脉冲编码器输入端，在半闭环伺服系统中为速度脉冲编码器输入端，在半闭环伺服系统中为速度位置反馈，在全闭环伺服系统中作为速度反馈；位置反馈，在全闭环伺服系统中作为速度反馈；M186，M189，M196，M199只作为在全闭环只作为在全闭环伺服系统中的位置反馈，可以接分离型脉冲编码伺服系统中的位置反馈，可以接分离型脉冲编码器或光栅尺。器或光栅尺。H20表示表示20针针HONDA插头。插头。系统基本轴控制板（）与伺服放大器、伺服系统基本轴控制板（）与伺服放大器、伺服

28、系统基本轴控制板（）与伺服放大器、伺服系统基本轴控制板（）与伺服放大器、伺服电机和编码器连接图。电机和编码器连接图。电机和编码器连接图。电机和编码器连接图。FANUC 0系统存储器板、电源单元连接图系统存储器板、电源单元连接图系统系统I/O连接板连接板 其中，为其中，为I输出插座，共计个输出插座，共计个I/O输入点；，为输入点；，为I/O输出插座，共计个输出插座，共计个I/O输出点；包括个输出点；包括个I/O输人点和个输人点和个I/O输出点。这些点可以用于强电柜中的中间输出点。这些点可以用于强电柜中的中间继电器控制、机床控制面板的按钮和指示灯、行程继电器控制、机床控制面板的按钮和指示灯、行程开

29、关等开关量控制。开关等开关量控制。（五）（五）0i0i系列系列主要功能及特点主要功能及特点模块化结构，集成度更高。主板上还集成了模块化结构，集成度更高。主板上还集成了模块，控制模块，存储器和主轴模块，模块，控制模块，存储器和主轴模块，伺服模块等。伺服模块等。采用全字符键盘，可用类宏程序编程，使用方便。采用全字符键盘，可用类宏程序编程，使用方便。用户程序区容量增大一倍，有利于较大程序的加工。用户程序区容量增大一倍，有利于较大程序的加工。使用编辑卡编写或修改梯形图，携带与操作都很方便，特使用编辑卡编写或修改梯形图，携带与操作都很方便，特别是在用户现场扩充功能或实施技术改造时更为便利别是在用户现场扩

30、充功能或实施技术改造时更为便利使用存储卡存储或输入机床参数、程序以及加工程使用存储卡存储或输入机床参数、程序以及加工程序，操作简单方便。使复制参数、梯形图和机床调试程序序，操作简单方便。使复制参数、梯形图和机床调试程序过程十分快捷，缩短了机床调试时间，明显提高数控机床过程十分快捷，缩短了机床调试时间，明显提高数控机床的生产效率。的生产效率。系统具有（高速矢量响应）功能，伺服增益设定系统具有（高速矢量响应）功能，伺服增益设定比比0系统高一倍。系统高一倍。机床运动轴的反向间隙的自动补偿。使机床在快速定位机床运动轴的反向间隙的自动补偿。使机床在快速定位和切削进给不同工作状态下，反向间隙补偿效果更为理

31、和切削进给不同工作状态下，反向间隙补偿效果更为理想。想。可预读可预读12个程序段。结合预读控制及前馈控制等功能的个程序段。结合预读控制及前馈控制等功能的应用，可减少轮廓加工误差。小线段高速加工的效率、应用，可减少轮廓加工误差。小线段高速加工的效率、效果优于效果优于0系统，对模具三维立体加工有利。系统，对模具三维立体加工有利。与与0系统相比，系统相比，0系统的程序基本指令执行系统的程序基本指令执行周期短，容量大，功能指令更丰富，使用更方便。周期短，容量大，功能指令更丰富，使用更方便。数据传输上有很大改进，如串口通信波特率数据传输上有很大改进，如串口通信波特率达，可以通过（高速串行总达，可以通过（

32、高速串行总线）与机相连，使用存储卡实现数据的输入输出。线）与机相连，使用存储卡实现数据的输入输出。基本构成基本构成 0系统由主板和两个模块构成主板模系统由主板和两个模块构成主板模块包括主、内存、控制、块包括主、内存、控制、I控制控制、伺服控制、主轴控制、内存卡，显示等；、伺服控制、主轴控制、内存卡，显示等；I模块包括电源、接口、通信接口、控制模块包括电源、接口、通信接口、控制、显示控制、手摇脉冲发生器控制和高速串行总线等。、显示控制、手摇脉冲发生器控制和高速串行总线等。部件的连接部件的连接 系统输入电压为士，电流约。伺系统输入电压为士，电流约。伺服和主轴电动机为（不是，其服和主轴电动机为（不是

33、，其他系统如系统，系统电源和伺服电源均为他系统如系统，系统电源和伺服电源均为）输人。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的，不）输人。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的，不满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。与机床、外部设备与机床、外部设备连接插槽或插座连接插槽或插座FANUC 0i系统连接图系统连接图二、数控系统，二、数控系统，数控系统主要包括，数控系统主要包括，等系列。，等系列。1.功能及特点功能及特点 世纪年代中期设计的全数字化数控系统，具有高世纪年代中期设计的全数字化数控系统，具有高度模块化及规范化的结构，它将和驱动控制集成度模块化及规范化的结构，它

34、将和驱动控制集成在一块板子上，将闭环控制的全部硬件和软件集成在在一块板子上，将闭环控制的全部硬件和软件集成在1平平方厘米的空间中。方厘米的空间中。控制类型：采用控制类型：采用32位微处理器，实现控制，可用位微处理器，实现控制，可用于完成连续轨迹控制以及内部集成式控制。于完成连续轨迹控制以及内部集成式控制。机床配置：可实现钻、车、铣、磨、切割、冲、激光加机床配置：可实现钻、车、铣、磨、切割、冲、激光加工和搬运设备的控制，备有全数字化驱动模块。最多可工和搬运设备的控制，备有全数字化驱动模块。最多可控制个进给轴和主轴，进给和快速进给的速度范围控制个进给轴和主轴，进给和快速进给的速度范围为。其插补功能

35、有样为。其插补功能有样条插补、三阶多项式插补、控制值互联和曲线表插补，条插补、三阶多项式插补、控制值互联和曲线表插补，这些功能为加工各类曲线曲面零件提供了便利条件。此这些功能为加工各类曲线曲面零件提供了便利条件。此外还具备进给轴和主轴同步操作的功能。外还具备进给轴和主轴同步操作的功能。操作方式：主要有操作方式：主要有AUTOMATIC（自动），（自动），JOG（手动），（手动），TEACH IN（示教编程），（示教编程），（手动数据自动化）。（手动数据自动化）。轮廓和补偿：可根据用户程序进行轮廓轮廓和补偿：可根据用户程序进行轮廓的冲突检测、刀具半径补偿的进入和退出策略及的冲突检测、刀具半径补偿

36、的进入和退出策略及交点计算、刀具长度补偿、螺距误差补偿和测量交点计算、刀具长度补偿、螺距误差补偿和测量系统误差补偿、反向间隙补偿。系统误差补偿、反向间隙补偿。提供标准的软件、硬盘、奔腾处理器，可在提供标准的软件、硬盘、奔腾处理器，可在WINDOWS下开发自定义的界面。显示部分：多下开发自定义的界面。显示部分：多语种的显示功能可显示程序块、电动机轴位置、语种的显示功能可显示程序块、电动机轴位置、操作状态等信息。操作状态等信息。数据通信：配有数据通信：配有RS232 C接口接口选用了选用了SINUMERIK 810D/840 DSINUMERIK 810D/840 D的机床的机床CNCCNC模块接

37、口模块接口模块式结构模块式结构单轴驱动模块单轴驱动模块双轴驱动模块双轴驱动模块840D接线图接线图三、三、AB公司的公司的7360系统系统 美国美国Allen Bradley公司出品的公司出品的7360CNC系统是用系统是用来控制车床的计算机数控系统，整个系统安装在来控制车床的计算机数控系统，整个系统安装在一个独立的封闭机柜中，系统的核心是一台字长一个独立的封闭机柜中，系统的核心是一台字长为为16位的小型计算机（或称工业处理机），内存位的小型计算机（或称工业处理机），内存共共32K。1、7360系统硬件结构系统硬件结构 7360系统是以系统是以16位字长的工业处理机位字长的工业处理机AIP为核

38、心，为核心，包括阅读机、包括阅读机、CRT键盘、控制面板和机床接口的键盘、控制面板和机床接口的实时控制系统。实时控制系统。2、7360系统的软件系统的软件 7360数控系统是一种典型的数字采样实时过程控数控系统是一种典型的数字采样实时过程控制系统。各种控制功能都被当作任务，编制成为制系统。各种控制功能都被当作任务，编制成为相对对立的程序模块，通过系统程序将各种功能相对对立的程序模块，通过系统程序将各种功能联系成为一个整体。系统程序的功能是处理中断、联系成为一个整体。系统程序的功能是处理中断、调度和监督各种任务的实施。调度和监督各种任务的实施。7360的系统程序可分为背景程序（又称后台程序）的系

39、统程序可分为背景程序（又称后台程序）和中断服务程序（又称前台程序）两部分。背景和中断服务程序（又称前台程序）两部分。背景程序的主要作用是管理和调度，它的运行是循环程序的主要作用是管理和调度，它的运行是循环的。实时中断服务程序执行包括插补在内的全部的。实时中断服务程序执行包括插补在内的全部实时功能。实时功能。1）背景程序）背景程序n背景程序是计算机的主程序，主要功能是根据（控制面板背景程序是计算机的主程序，主要功能是根据（控制面板上的）开关命令所确定的系统工作方式，进行任务的调度。上的）开关命令所确定的系统工作方式，进行任务的调度。它由三个主要的程序环组成，以便为键盘、单段、自动和它由三个主要的

40、程序环组成，以便为键盘、单段、自动和手动四种工作方式服务。手动四种工作方式服务。2）中断服务程序）中断服务程序n7360系统的实时过程控制是通过中断方式实现的。设置了系统的实时过程控制是通过中断方式实现的。设置了5级中断，由计算机的硬件加以控制。级中断，由计算机的硬件加以控制。n7360系统使用了扩展系统使用了扩展DDA的软件插补法。如前所述，这的软件插补法。如前所述，这种方法采取时间分割，根据编程的进给速度，将轮廓曲线种方法采取时间分割，根据编程的进给速度，将轮廓曲线（或直线）分割为轮廓步长作为每一采样周期的进给量。（或直线）分割为轮廓步长作为每一采样周期的进给量。扩展扩展DDA直线和圆弧插

41、补法只要求计算机进行加，减法及直线和圆弧插补法只要求计算机进行加，减法及有限次数的乘法，没有函数计算，计算简便，速度较高，有限次数的乘法，没有函数计算，计算简便，速度较高，精度可达精度可达1。4.5 开放式数控系统开放式数控系统一、传统数控系统的缺陷一、传统数控系统的缺陷 1、各数控系统软硬件不兼容。、各数控系统软硬件不兼容。2、系统功能固定，用户无法对系统进行重新定义、系统功能固定，用户无法对系统进行重新定义和扩展。和扩展。3、软硬件不能及时升级和更新软硬件不能及时升级和更新.4、缺乏与其它设备的信息连通渠道；、缺乏与其它设备的信息连通渠道；5、人机界面不友好。、人机界面不友好。1.1.开放

42、式的含义开放式的含义开放式的含义开放式的含义 尚无统一的定义。开放式数控系统采用通用计算机及尚无统一的定义。开放式数控系统采用通用计算机及尚无统一的定义。开放式数控系统采用通用计算机及尚无统一的定义。开放式数控系统采用通用计算机及其配套模块，例如基于其配套模块，例如基于其配套模块，例如基于其配套模块，例如基于PCPC数控系统。数控系统。数控系统。数控系统。可移植性：系统的应用模块无需经过任何改变就可移植性：系统的应用模块无需经过任何改变就可移植性：系统的应用模块无需经过任何改变就可移植性：系统的应用模块无需经过任何改变就可以用于另一平台，仍然保持原有特性。可以用于另一平台，仍然保持原有特性。可

43、以用于另一平台，仍然保持原有特性。可以用于另一平台，仍然保持原有特性。可扩展性：不同应用模块可在同一平台上运行。可扩展性：不同应用模块可在同一平台上运行。可扩展性：不同应用模块可在同一平台上运行。可扩展性：不同应用模块可在同一平台上运行。可协同性：不同应用模块能够协同工作，并以确可协同性：不同应用模块能够协同工作，并以确可协同性：不同应用模块能够协同工作，并以确可协同性：不同应用模块能够协同工作，并以确定方式交换数据。定方式交换数据。定方式交换数据。定方式交换数据。规模可变：应用模块的功能和性能以及硬件的规规模可变：应用模块的功能和性能以及硬件的规规模可变：应用模块的功能和性能以及硬件的规规模

44、可变：应用模块的功能和性能以及硬件的规模可按照需要调整。模可按照需要调整。模可按照需要调整。模可按照需要调整。开放人机界面、开放控制系统开放人机界面、开放控制系统开放人机界面、开放控制系统开放人机界面、开放控制系统二、开放式数控系统的特点二、开放式数控系统的特点开放式系统应具有如下特征：开放式系统应具有如下特征：开放式系统应具有如下特征：开放式系统应具有如下特征：模块化：数控功能的模块化和体系结构的模块化；模块化：数控功能的模块化和体系结构的模块化；模块化：数控功能的模块化和体系结构的模块化；模块化：数控功能的模块化和体系结构的模块化；标准化：开放必须在一定的规范下开放。标准化：开放必须在一定

45、的规范下开放。标准化：开放必须在一定的规范下开放。标准化：开放必须在一定的规范下开放。平台无关性：不依赖特定的硬件平台和操作系统平台。平台无关性：不依赖特定的硬件平台和操作系统平台。平台无关性：不依赖特定的硬件平台和操作系统平台。平台无关性：不依赖特定的硬件平台和操作系统平台。可二次开发性。可二次开发性。可二次开发性。可二次开发性。适应网络操作方式。适应网络操作方式。适应网络操作方式。适应网络操作方式。硬件：关键硬件为工业硬件：关键硬件为工业硬件：关键硬件为工业硬件：关键硬件为工业PCPCPCPC通用标准件、运动控制通用标准件、运动控制通用标准件、运动控制通用标准件、运动控制卡等卡等卡等卡等软

46、件：模块化软件：模块化软件：模块化软件：模块化开放式数控系统的特征开放式数控系统的特征开放式数控系统的特征开放式数控系统的特征项目项目项目项目特征标志特征标志特征标志特征标志特征内容特征内容特征内容特征内容举例举例举例举例系统系统系统系统平台平台平台平台硬件硬件硬件硬件操作系统操作系统操作系统操作系统中间件中间件中间件中间件具有标准总线的硬件系统具有标准总线的硬件系统具有标准总线的硬件系统具有标准总线的硬件系统标准操作系统标准操作系统标准操作系统标准操作系统标准中间件标准中间件标准中间件标准中间件工业微机工业微机工业微机工业微机VxworksVxworksVxworksVxworks、wind

47、owswindowswindowswindowsDCOMDCOMDCOMDCOM、COBRACOBRACOBRACOBRA通讯通讯通讯通讯方式方式方式方式工厂网络工厂网络工厂网络工厂网络驱动网络驱动网络驱动网络驱动网络I/OI/OI/OI/O网络网络网络网络标准物理介质和通信协议标准物理介质和通信协议标准物理介质和通信协议标准物理介质和通信协议以太网和以太网和以太网和以太网和TPC/IPTPC/IPTPC/IPTPC/IPSERCOSSERCOSSERCOSSERCOS接口接口接口接口ProfibusProfibusProfibusProfibus、DeviceVetDeviceVetDevi

48、ceVetDeviceVet编程编程编程编程方法方法方法方法NCNCNCNC编程编程编程编程PLCPLCPLCPLC编程编程编程编程人机界面人机界面人机界面人机界面CNCCNCCNCCNC软件软件软件软件标准标准标准标准NCNCNCNC编程语言编程语言编程语言编程语言标准标准标准标准PLCPLCPLCPLC编程语言编程语言编程语言编程语言标准应用编程界面标准应用编程界面标准应用编程界面标准应用编程界面标准应用程序界面标准应用程序界面标准应用程序界面标准应用程序界面DIN66025DIN66025DIN66025DIN66025，RS-274RS-274RS-274RS-274IEC61131-

49、3IEC61131-3IEC61131-3IEC61131-3DDEDDEDDEDDE，OPCOPCOPCOPC编译、循环编译、循环编译、循环编译、循环商品化开放式数控系统的比较商品化开放式数控系统的比较商品化开放式数控系统的比较商品化开放式数控系统的比较数控系统数控系统数控系统数控系统人机界面人机界面人机界面人机界面CNCCNC编程接口编程接口编程接口编程接口通信接口通信接口通信接口通信接口系统平台系统平台系统平台系统平台系统平台系统平台系统平台系统平台界面界面界面界面CNCCNC局域网局域网局域网局域网I/OI/OFanucFanuc210i/210is210i/210is微机微机微机微机

50、WinCE/NTWinCE/NT几乎完全几乎完全几乎完全几乎完全封闭封闭封闭封闭完全完全完全完全开放开放开放开放几乎几乎几乎几乎封闭封闭封闭封闭完全开放完全开放完全开放完全开放以太网以太网以太网以太网完全开放完全开放完全开放完全开放现场总线现场总线现场总线现场总线SiemensSiemens840D/840Di840D/840Di微机微机微机微机Win95/NTWin95/NT几乎完全几乎完全几乎完全几乎完全封闭封闭封闭封闭完全完全完全完全开放开放开放开放完全完全完全完全开放开放开放开放完全开放完全开放完全开放完全开放以太网以太网以太网以太网完全开放完全开放完全开放完全开放现场总线现场总线现场