数控机床组成及控制原理.ppt

学习情境二数控机床组成及控制原理 子情境一 计算机数控系统 子情境二 计算机数控系统的分类及主要结构 子情境三 数控机床的主轴驱动和PLC . CNC装置的组成 从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。 从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。 CNC系统的硬件一般性结构 结构：由计算机基本系统、设备支持层、设备层组成。 概述 CNC装置从它的硬件组成结构来看，若按其中含有CPU的多少来分，可分为: 单机系统: 整个CNC装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种NC功能。 多机系统: CNC装置中有两个或两个以上的CPU，即系统中的某些功能模块自身也带有CPU，根据部件间的相互关系又可将其分为： 主从结构，系统中只有一个CPU(称为主CPU)对系统的资源有控制和使用权其它带CPU的功能部件，只能接受主CPU的控制命令或数据，或向主CPU发出请求信息以获得所需的数据。即它是处于以从属地位的，故称之为主从结构。 多主结构：系统中有两个或两个以上带CPU的模块部件对系统资源有控制或使用权。模块之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过仲裁器来解决总线争用问题，通过共公存储器进行交换信息。 分布式结构：系统有两个或两个以上带CPU的功能模块，各模块有自己独立的运行环境，模块间采用松耦合，且采用通讯方式交换信息。 单机或主从结构模块的功能介绍 CNC装置是按模块化设计的方法构造的。 模块化设计方法：将控制系统按功能划分成若干具有独立功能的单元模块,并配上相应的驱动软件。系统设计时按功能的要求选择不同的功能模块，并将其插入控制单元母板上，即可组成一个完整的控制系统的方法。其中单元母板一般为总线结构的无源母板，它提供模块间互联的信号通路。 实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。 采用模块化结构时，CNC系统设计工作则可归结为功能模块的合理选用。 CNC 系统硬件框图1 1. 计算机主板和系统总线(母板) 计算机主板是CNC装置的核心。 功能结构： CPU及其外围芯片； 内存单元、cache及其外围芯片； 通讯接口(串口，并口，键盘接口)。 软、硬驱动器接口 计算机主板的主要作用：对输入到CNC装置中的种种数据、信息(零件加工程序，各种I/O信息等)进行相应的算术和逻辑运算。并根据其处理结果，向各功能模块发出控制命令，传送数据，使用户的指令得以执行。 系统总线(母板)：由一组传送数字信息的物理导线组成，它是计算机系统内部进行数据或信息交换的通道： 数据总线 地址总线： 控制总线： 工业用PC机的总线母板是独立的无源四层板（走线面、元件面、电源层和地线层），它的可靠性高于两层板。其规格有6槽、8槽、12槽、14槽等。 2. 显示模块(显示卡) 显示卡的主要作用：接收来自CPU的控制命令和显示用的数据，经与CRT的扫描信号调制后，产生CRT显示器所需要的视频信号，在CRT上产生所需要的画面。 在CNC装置中，CRT显示是一个非常重要的功能，它是人机交流的重要媒介，它给用户提供了一个直观的操作环境，可使用户能快速地熟悉适应其操作过程。 显示卡是一个通用性很强的模块。它不仅随时可以在市场上买到，而且它还有非常丰富的支持软件，因此无需用户自己开发。 3. 输入/出模块(多功能卡) 它是CNC装置与外界进行数据和信息交换的接口板，即CNC装置通过该接口可以从输入设备获取数据，也可以将CNC装置中的数据送给输出设备。 该模块也是标准的PC机模块，一般不需要用户自己开发。如果计算机主板选用的是 ALL-IN-ONE 主板，则此板可省略。 以上三部分，再配上键盘、电源、机箱，实际上是一部通用的微型计算机系统，它是CNC装置的核心，从某种意义上讲， CNC装置的档次和性能是由它决定的。因此，CNC装置中计算机系统的合理选用是至关重要的。 4. 电子盘(存储模块) 电子盘是CNC装置特有的存储模块。在CNC装置中它用来存放下列数据和参数： 系统软件、系统固有数据； 系统的配置参数(系统所能控制的进给轴数，轴的定义，系统增益等)； 用户的零件加工程序。 计算机领域所用存储器件有三类： 磁存储器件，如：软/硬磁盘（读/写）。 光存储器件，如：光盘（只读）。 电子（半导体）存储器件，如 RAM、ROM、FLASH等。 前两类一般用作外存储器，其特点是容量大，价格低。 电子存储器件一般用作内存储器，其价格高于前两类。若按其读写性能来看，它又可分为三类 只