計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(shùzìkòngzhì)裝置第一頁(yè)，共51頁(yè)。4.1概述(ɡàishù)從自動(dòng)控制的角度來(lái)看，CNC系統(tǒng)是一種位置（軌跡）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(sùdù)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(lái)看，CNC系統(tǒng)是由硬件（通用硬件和專用(zhuānyòng)硬件）和軟件（專用(zhuānyòng)）兩大部分組成的。第二頁(yè)，共51頁(yè)。4.1概述(ɡàishù)CNC系統(tǒng)(xìtǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)(cāozuòxìtǒnɡ)管理軟件控制軟件數(shù)控加工程序

接口被控設(shè)備

機(jī)床機(jī)器人測(cè)量機(jī)

......第三頁(yè)，共51頁(yè)。主軸電機(jī)進(jìn)給伺服電機(jī)電子(diànzǐ)手輪I/O模塊(mókuài)等機(jī)床(jīchuáng)控制面板CNC鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)PC+CNC+PLC第四頁(yè)，共51頁(yè)。4.1概述(ɡàishù)輸入譯碼數(shù)據(jù)處理插補(bǔ)將各個(gè)坐標(biāo)軸的分量送到各控制軸的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)、放大去驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)位置反饋控制，使各個(gè)坐標(biāo)軸能精確地走到所要求的位置。CNC系統(tǒng)(xìtǒng)工作過(guò)程

輸入內(nèi)容——零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)。

輸入方式——磁盤(pán)輸入、光盤(pán)輸入、鍵盤(pán)輸入、通訊接口輸入及連接上位計(jì)算機(jī)的DNC接口輸入1）輸入第五頁(yè)，共51頁(yè)。2）譯碼：以一個(gè)程序段為單位，根據(jù)一定的語(yǔ)法規(guī)則解釋、翻譯成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)內(nèi)。3）數(shù)據(jù)處理：包括刀具補(bǔ)償，速度計(jì)算以及輔助功能的處理等。4）插補(bǔ)：通過(guò)插補(bǔ)計(jì)算程序在一條曲線的已知起點(diǎn)和終點(diǎn)之間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作”。5）位置控制：在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算出的理論位置與實(shí)際反饋位置相比較，用其差值去控制進(jìn)給伺服電機(jī)。6）I/O處理：處理CNC裝置與機(jī)床之間的強(qiáng)電信號(hào)輸入、輸出和控制。7）顯示：零件程序、參數(shù)、刀具位置、機(jī)床狀態(tài)等。8）診斷(zhěnduàn)：檢查一切不正常的程序、操作和其他錯(cuò)誤狀態(tài)。第六頁(yè)，共51頁(yè)。4.2CNC裝置(zhuāngzhì)的硬件結(jié)構(gòu)按其中含有CPU的多少可分為(fēnwéi)：?jiǎn)挝⑻幚頇C(jī)結(jié)構(gòu)和多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)；按電路板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為(fēnwéi)：大板結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)。CNC裝置的硬件(yìnɡjiàn)結(jié)構(gòu)第七頁(yè)，共51頁(yè)。4.2CNC裝置(zhuāngzhì)的硬件結(jié)構(gòu)CPUROMRAMIN接口OUT接口可編程控制MDI/CRT

接口位置

控制其它接口總線單微處理器硬件(yìnɡjiàn)結(jié)構(gòu)圖與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)密切相關(guān)第八頁(yè)，共51頁(yè)。4.2CNC裝置的硬件(yìnɡjiàn)結(jié)構(gòu)單微處理器數(shù)控裝置(zhuāngzhì):以一個(gè)CPU（中央處理器）為核心，CPU通過(guò)總線與存儲(chǔ)器和各種接口相連接，采取集中控制、分時(shí)處理的工作方式，完成數(shù)控加工各個(gè)任務(wù)。一個(gè)微處理器完成所有的功能采用總線結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)功能受限制單微處理器結(jié)構(gòu)組成：微處理器（運(yùn)算、控制）、存儲(chǔ)器、總線、接口；第九頁(yè)，共51頁(yè)。4.2CNC裝置(zhuāngzhì)的硬件結(jié)構(gòu)只讀存儲(chǔ)器（ROM）：系統(tǒng)程序隨機(jī)(suíjī)存儲(chǔ)器（RAM）：運(yùn)算的中間結(jié)果、需顯示的數(shù)據(jù)、運(yùn)行中的狀態(tài)、標(biāo)志信息、加工的零件程序、機(jī)床參數(shù)、刀具參數(shù)存儲(chǔ)器第十頁(yè)，共51頁(yè)。4.2CNC裝置(zhuāngzhì)的硬件結(jié)構(gòu)對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸位置(wèizhi)進(jìn)行控制（包括位置(wèizhi)和速度控制）對(duì)主軸控制，一般只包括速度控制C軸位置(wèizhi)控制：包括位置(wèizhi)和速度控制刀庫(kù)位置(wèizhi)控制（簡(jiǎn)易位置(wèizhi)控制）位置(wèizhi)控制單元第四章計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置第十一頁(yè)，共51頁(yè)。在一個(gè)(yīɡè)數(shù)控系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的微處理器，分別實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)控功能。4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)多微處理器結(jié)構(gòu)(jiégòu)特點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)真正意義上的并行處理，處理速度快，可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的系統(tǒng)功能。容錯(cuò)能力強(qiáng)，在某模塊出了故障后，通過(guò)系統(tǒng)重組仍可繼續(xù)工作。第十二頁(yè)，共51頁(yè)。80x86CPU51系列(xìliè)單片機(jī)FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）ARM架構(gòu)處理器4.2CNC系統(tǒng)的硬件(yìnɡjiàn)結(jié)構(gòu)多處理器結(jié)構(gòu)(jiégòu)處理器類型多處理器組成同構(gòu)多處理器異構(gòu)多處理器第十三頁(yè)，共51頁(yè)。結(jié)構(gòu)形式：可分：分布式、主從式、總線式。分布式：各CPU獨(dú)立、完整，通過(guò)外部通信鏈路連接起來(lái)，數(shù)據(jù)交換和資源共享通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。主從式：主控CPU、從控CPU，主控CPU才能控制和訪問(wèn)總線，通過(guò)總線對(duì)從控CPU控制、監(jiān)視(jiānshì)、協(xié)調(diào)?？偩€式（多主式）：主總線連接多個(gè)CPU，可直接訪問(wèn)所有系統(tǒng)資源，解決總線爭(zhēng)用問(wèn)題。4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)多微處理機(jī)結(jié)構(gòu)(jiégòu)典型結(jié)構(gòu):共享總線型、共享存儲(chǔ)器型及混合型結(jié)構(gòu)第十四頁(yè)，共51頁(yè)。FANUCBUS操作(cāozuò)面板圖形顯示模塊(CPU)通信(tōngxìn)模塊(CPU)自動(dòng)(zìdòng)編程模塊(CPU)主存儲(chǔ)器模塊插補(bǔ)模塊(CPU)PLC模塊(CPU)位置控制模塊(CPU)主軸控制模塊(CPU)CRT/MDII/O單元伺服驅(qū)動(dòng)單元主軸單元FANUC15系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)4.2CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)共享總線結(jié)構(gòu)第十五頁(yè)，共51頁(yè)。功能模塊分為帶有CPU的主模塊和從模塊（RAM/ROM，I/O模塊）；以系統(tǒng)總線為中心(zhōngxīn)，所有的主、從模塊都插在嚴(yán)格定義的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線上；采用總線仲裁機(jī)構(gòu)（電路）來(lái)裁定多個(gè)模塊同時(shí)請(qǐng)求使用系統(tǒng)總線的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)特征：第十六頁(yè)，共51頁(yè)。共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(jiégòu)4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)多CPU共享存儲(chǔ)器框圖(kuàngtú)公共存儲(chǔ)器I/O(CPU)CRT(CPU)軸控制（CPU）插補(bǔ)(CPU)從機(jī)床來(lái)的控制信號(hào)至機(jī)床的控制信號(hào)第十七頁(yè)，共51頁(yè)。結(jié)構(gòu)特征：面向公共存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)(shèjì)，即采用多端口來(lái)實(shí)現(xiàn)各主模塊之間的互連和通訊；采用多端口控制邏輯來(lái)解決多個(gè)模塊同時(shí)訪問(wèn)多端口存儲(chǔ)器沖突的矛盾。

4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)第十八頁(yè)，共51頁(yè)。所謂大板結(jié)構(gòu)就是將所有(suǒyǒu)或大部分硬件電路集中設(shè)計(jì)在一塊大印刷電路板上，在其插槽內(nèi)插入部分輔助小印刷電路板，構(gòu)成硬件，配合軟件實(shí)現(xiàn)預(yù)定數(shù)控功能。4.2CNC系統(tǒng)的硬件(yìnɡjiàn)結(jié)構(gòu)大板式(bǎnshì)結(jié)構(gòu)第十九頁(yè)，共51頁(yè)。將CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出控制、位置(wèizhi)控制、顯示部件等分別做成插件板（硬件模塊），相應(yīng)的軟件也是模塊結(jié)構(gòu)，固化在硬件模塊中，軟硬件模塊形成一個(gè)功能模塊。將各功能模塊以總線方式實(shí)現(xiàn)連接，以積木方式構(gòu)成CNC裝置。4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)功能模塊式結(jié)構(gòu)(jiégòu)第二十頁(yè)，共51頁(yè)。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(jiégòu)4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)可移植性：系統(tǒng)的應(yīng)用模塊無(wú)需經(jīng)過(guò)任何改變就可以 用于另一平臺(tái)，仍然保持原有特性?？蓴U(kuò)展性：不同(bùtónɡ)應(yīng)用模塊可在同一平臺(tái)上運(yùn)行?？蓞f(xié)同性：不同(bùtónɡ)應(yīng)用模塊能夠協(xié)同工作，并以確定方 式交換數(shù)據(jù)。規(guī)?？勺儯簯?yīng)用模塊的功能和性能以及硬件的規(guī)?？? 按照需要調(diào)整。開(kāi)放的含義第二十一頁(yè)，共51頁(yè)。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)概念(gàiniàn)結(jié)構(gòu)4.2CNC系統(tǒng)的硬件(yìnɡjiàn)結(jié)構(gòu)硬件配置單元軟件配置單元標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)控系統(tǒng)基本硬件數(shù)控功能應(yīng)用程序DOS(WINDOWS)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)應(yīng)用程序接口NC構(gòu)件庫(kù)第二十二頁(yè)，共51頁(yè)。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(jiégòu)形式4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)①軟數(shù)控：SoftCNC以PC機(jī)為平臺(tái)，數(shù)控功能由軟件模塊實(shí)現(xiàn)，但要解決實(shí)時(shí)性的問(wèn)題(wèntí)。通過(guò)接口卡對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，由伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)軸電機(jī)。全方位開(kāi)放。②PC內(nèi)嵌入運(yùn)動(dòng)控制卡:把多軸運(yùn)動(dòng)控制卡插入傳統(tǒng)的PC中，實(shí)現(xiàn)以坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)為主的實(shí)時(shí)控制（作為數(shù)控功能運(yùn)行）。PC作為人機(jī)接口平臺(tái)。易實(shí)現(xiàn)，研究單位和高校。

③PC嵌入專用數(shù)控模塊：專業(yè)廠家認(rèn)為CNC系統(tǒng)最主要功能是高速、高精加工和可靠性，PC的死機(jī)現(xiàn)象是不允許的。已生產(chǎn)的大量CNC系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上變化，對(duì)維修和可靠性不利。故采取：增加一塊PC板，提供鍵盤(pán)，使PC與CNC

聯(lián)系在一起的方案。可界面開(kāi)放，提高人機(jī)界面的功能。專業(yè)CNC系統(tǒng)廠家（如fanuc，siemens等）現(xiàn)在都這樣做。第二十三頁(yè)，共51頁(yè)。4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)顯示器CPU存儲(chǔ)器網(wǎng)卡傳感/執(zhí)行器應(yīng)用層功能(gōngnéng)層設(shè)備(shèbèi)層I/O模塊多軸運(yùn)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器X軸電機(jī)Y軸電機(jī)Z軸電機(jī)機(jī)床本體ISA/PC104/PCI總線第二十四頁(yè)，共51頁(yè)。4.2CNC系統(tǒng)的硬件(yìnɡjiàn)結(jié)構(gòu)ARM+DSP嵌入式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(jiégòu)M、S、T等指令(zhǐlìng)主軸電機(jī)外圍網(wǎng)絡(luò)接口USB接口鍵盤(pán)接口顯示接口存儲(chǔ)接口......插補(bǔ)單元補(bǔ)償單元位控單元G代碼伺服單元進(jìn)給電機(jī)ARMPLC軟核操作系統(tǒng)DSP接口FPGA代碼解釋模塊第二十五頁(yè)，共51頁(yè)。4.2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)ARM微處理器：接受指令、編譯；并行多任務(wù)調(diào)度和資源管理等。配備(pèibèi)多種接口。DSP數(shù)字(shùzì)信號(hào)處理器：采用哈佛結(jié)構(gòu)，處理速度快；運(yùn)算能力強(qiáng)；方便用戶設(shè)計(jì)和調(diào)試等。在高性能數(shù)控系統(tǒng)中有重要的應(yīng)用價(jià)值。第二十六頁(yè)，共51頁(yè)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)組成(zǔchénɡ)：由CNC管理軟件和CNC控制軟件兩部分組成(zǔchénɡ)。操作系統(tǒng)管理軟件控制軟件零件程序管理顯示處理人機(jī)交互管理位置控制輸入輸出管理插補(bǔ)運(yùn)算故障診斷處理速度處理機(jī)床輸入輸出編譯處理主軸控制刀具半徑補(bǔ)償......第二十七頁(yè)，共51頁(yè)。①輸入程序把加工程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸入到CNC裝置中。②譯碼程序?qū)⒊绦蚨沃械墓ぜ喞畔?、進(jìn)給速度等工藝信息和輔助信息翻譯成計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并按一定格式存放在指定的內(nèi)存專用(zhuānyòng)區(qū)域。翻譯過(guò)程中對(duì)程序段進(jìn)行語(yǔ)法錯(cuò)誤檢查和邏輯錯(cuò)誤檢查，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即報(bào)警。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)硬件(yìnɡjiàn)是基礎(chǔ)，軟件是靈魂第二十八頁(yè)，共51頁(yè)。③數(shù)據(jù)處理程序刀具(dāojù)半徑和長(zhǎng)度補(bǔ)償、速度處理、輔助功能等處理4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)程序緩沖(huǎnchōng)存儲(chǔ)區(qū)譯碼緩沖存儲(chǔ)區(qū)插補(bǔ)緩沖存儲(chǔ)區(qū)插補(bǔ)工作存儲(chǔ)區(qū)插補(bǔ)輸出存儲(chǔ)區(qū)程序譯碼插補(bǔ)準(zhǔn)備交換插補(bǔ)第二十九頁(yè)，共51頁(yè)。刀具半徑補(bǔ)償?shù)堆a(bǔ)處理(chǔlǐ)的主要工作：根據(jù)G90/G91計(jì)算零件輪廓的終點(diǎn)坐標(biāo)值。根據(jù)R和G41/42，計(jì)算本段刀具中心軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)值。根據(jù)本段與前段連接關(guān)系，進(jìn)行段間連接處理(chǔlǐ)。B（XB，YB）XRA（XA，YA）G41G42Y4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)第三十頁(yè)，共51頁(yè)。插補(bǔ)計(jì)算程序在給定輪廓線上的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，插入多個(gè)(duōɡè)中間點(diǎn)位置坐標(biāo)的運(yùn)算過(guò)程。中間點(diǎn)的插入是根據(jù)一定的算法由數(shù)控裝置控制軟件或硬件自動(dòng)完成。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)OA98754321610YXA(5,3)XY第三十一頁(yè)，共51頁(yè)。位置(wèizhi)控制軟件4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)每個(gè)位置反饋采樣周期(zhōuqī)，將插補(bǔ)給定值與反饋值進(jìn)行比較，用差值去控制電機(jī)。插補(bǔ)速度控制單元位控電機(jī)速檢位檢第三十二頁(yè)，共51頁(yè)。輸出程序進(jìn)行伺服控制反向(fǎnxiànɡ)間隙補(bǔ)償絲杠螺距誤差補(bǔ)償M、S、T輔助功能輸出管理程序診斷程序4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)第三十三頁(yè)，共51頁(yè)。4.3.2CNC系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)(tèdiǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn):多任務(wù)性與并行處理技術(shù)多任務(wù)性：顯示、譯碼、刀補(bǔ)、速度處理、插補(bǔ)處理、位置控制(kòngzhì)、…并行處理：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。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）4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)第三十四頁(yè)，共51頁(yè)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)資源分時(shí)共享并行處理（對(duì)單一資源的系統(tǒng)(xìtǒng)）在單CPU結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)(xìtǒng)中，可采用“資源分時(shí)共享”并行處理技術(shù)。即：在規(guī)定的時(shí)間長(zhǎng)度（時(shí)間片）內(nèi)，根據(jù)各任務(wù)實(shí)時(shí)性的要求，規(guī)定它們占用CPU的時(shí)間，使它們分時(shí)共享系統(tǒng)(xìtǒng)的資源?！百Y源分時(shí)共享”的技術(shù)關(guān)鍵：其一：各任務(wù)的優(yōu)先級(jí)分配問(wèn)題。其二：各任務(wù)占用CPU的時(shí)間長(zhǎng)度，即時(shí)間片的分配問(wèn)題。第三十五頁(yè)，共51頁(yè)。組成(zǔchénɡ)：由CNC管理軟件和CNC控制軟件兩部分組成(zǔchénɡ)。第二十四頁(yè)，共51頁(yè)。5）移動(dòng)前的行程檢查。1概述(ɡàishù)3）卡盤(pán)和尾座干涉區(qū)的設(shè)定。南京四開(kāi)（SKY）數(shù)控系統(tǒng)軟件界面第三十一頁(yè)，共51頁(yè)。多通道控制(kòngzhì)功能并發(fā)處理(chǔlǐ)和流水處理(chǔlǐ)（對(duì)多資源的系統(tǒng)）2CNC系統(tǒng)的硬件(yìnɡjiàn)結(jié)構(gòu)FANUC-0TD/0MD/0C/0i/15/15i/16/16i/18/18i/21/21i/160/180/開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(jiégòu)第四十七頁(yè)，共51頁(yè)。5）高速高精度系統(tǒng)的特殊(tèshū)指令功能組成(zǔchénɡ)：由CNC管理軟件和CNC控制軟件兩部分組成(zǔchénɡ)。2CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的硬件結(jié)構(gòu)4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)VSVS診斷I/O處理輸入插補(bǔ)準(zhǔn)備顯示初始化位控插補(bǔ)鍵盤(pán)(jiànpán)

中斷(zhōngduàn)級(jí)別高中斷級(jí)別低資源（CPU）分時(shí)共享圖第三十六頁(yè)，共51頁(yè)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)并發(fā)處理(chǔlǐ)和流水處理(chǔlǐ)（對(duì)多資源的系統(tǒng)）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(chéngdù)，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(chéngdù)不高，則可讓其分別在不同的CPU上同時(shí)執(zhí)行——并發(fā)處理；若任務(wù)間的關(guān)聯(lián)程度(chéngdù)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(lái)實(shí)現(xiàn)并行處理。第三十七頁(yè)，共51頁(yè)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)流水(liúshuǐ)處理技術(shù)示意圖并行處理1231232tt空間(kōngjiān)時(shí)間順序處理輸出輸出CPU1時(shí)間t+△tt空間111333222輸出輸出輸出CPU1CPU2CPU3第三十八頁(yè)，共51頁(yè)。分類①前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)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、程序編輯管理、系統(tǒng)輸入/輸出、插補(bǔ)預(yù)處理（譯碼、刀補(bǔ)處理、速度預(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，其在運(yùn)行過(guò)程中，不斷地定時(shí)被前臺(tái)中斷程序所打斷(dǎduàn)，前后臺(tái)相互配合來(lái)完成零件的加工任務(wù)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)第三十九頁(yè)，共51頁(yè)。②中斷型結(jié)構(gòu)此結(jié)構(gòu)除了初始化程序之外，整個(gè)系統(tǒng)軟件的各個(gè)任務(wù)模塊分別安排在不同(bùtónɡ)級(jí)別的中斷服務(wù)程序中，然后由中斷管理系統(tǒng)（由硬件和軟件組成）對(duì)各級(jí)中斷服務(wù)程序?qū)嵤┱{(diào)度管理。整個(gè)軟件就是一個(gè)大的中斷管理系統(tǒng)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)③功能模塊型軟件結(jié)構(gòu)多微處理器CNC裝置一般采用模塊化結(jié)構(gòu),每個(gè)微處理器承擔(dān)不同任務(wù),形成特定功能模塊,軟件(ruǎnjiàn)模塊化，各功能模塊之間有明確的接口。第四十頁(yè)，共51頁(yè)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)多通道控制(kòngzhì)功能自動(dòng)上下(shàngxià)料的軸控制在PLC里增加了位置控制功能，補(bǔ)充系統(tǒng)軸控制數(shù)的不足軸同步控制功能軸控制功能可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)銑、磨、鉆等16個(gè)以上工序的加工及動(dòng)作，而目前國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)，即使是最先進(jìn)的6軸聯(lián)動(dòng)，也只能同時(shí)完成一個(gè)工序的加工。這相當(dāng)于在一臺(tái)多通道模塊化數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床上可完成過(guò)去最多達(dá)16臺(tái)機(jī)床的加工。數(shù)控系統(tǒng)功能發(fā)展趨勢(shì)第四十一頁(yè)，共51頁(yè)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)高精、高速加工的控制(kòngzhì)功能精細(xì)加減速功能(gōngnéng)，以減少加工沖擊力銳角加工時(shí)最佳的自動(dòng)減速功能追求小的程序段插補(bǔ)時(shí)間

…….

前饋控制補(bǔ)償由于反饋滯后所產(chǎn)生的誤差，提高加工精度。前瞻控制在程序執(zhí)行前，對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理和多段緩沖，從而控制刀具以很小的誤差進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)。第四十二頁(yè)，共51頁(yè)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

直線插補(bǔ)

圓弧插補(bǔ)

樣條插補(bǔ)

漸開(kāi)線插補(bǔ)

螺旋插補(bǔ)

極坐標(biāo)插補(bǔ)

指數(shù)曲線插補(bǔ)

圓柱插補(bǔ)

假想坐標(biāo)插補(bǔ)

逆向插補(bǔ)多種插補(bǔ)功能(gōngnéng)

反向間隙補(bǔ)償

螺距誤差補(bǔ)償

直線度補(bǔ)償

垂直度補(bǔ)償

機(jī)械坐標(biāo)系補(bǔ)償

工件坐標(biāo)系補(bǔ)償

斜角補(bǔ)償

意外的力矩?cái)_動(dòng)補(bǔ)償

動(dòng)態(tài)精度補(bǔ)償

阻尼誤差補(bǔ)償

機(jī)械空間誤差補(bǔ)償

機(jī)械誤差補(bǔ)償(bǔcháng)功能第四十三頁(yè)，共51頁(yè)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)豐富的顯示功能：實(shí)時(shí)圖形顯示、PLC梯形圖顯示等;

豐富的編程功能;

伺服系統(tǒng)數(shù)據(jù)和波形的顯示，伺服系統(tǒng)參數(shù)的自動(dòng)設(shè)定;

具有多種管理功能：刀具及其壽命管理、故障、工作記錄等;

PLC程序編制方法增加：廣泛采用C語(yǔ)言編寫(xiě)PLC程序;

幫助功能:系統(tǒng)不但顯示報(bào)警內(nèi)容，而且能指出解決問(wèn)題的方法。人機(jī)界面(rénjījièmiàn)的友好第四十四頁(yè)，共51頁(yè)。4.3CNC系統(tǒng)(xìtǒng)的軟件結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)功能RS232串行接口、網(wǎng)絡(luò)接口、現(xiàn)場(chǎng)總線接口。安全與維修性不斷完善

1）硬軟件的限位。

2）急停。

3）卡盤(pán)和尾座干涉區(qū)的設(shè)定。

4）各種互鎖功能。

5）移動(dòng)前的行程檢查。

6）各種安全報(bào)警的顯示。

7）伺服監(jiān)控顯示。

8）輸入輸出界面顯示。

9）注重遠(yuǎn)距離故障診斷和維修功能開(kāi)發(fā)。第四十五頁(yè)，共51頁(yè)。第Ⅰ類與驅(qū)動(dòng)命令有關(guān)的連接電路傳送的信息是數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)單元（即速度控制環(huán)）、伺服電機(jī)、位