第五章数控装置与典型数控系统.ppt

1,5.1 计算机数控装置（CNC）的构成 数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。其中除机床本体以外的部分统称为计算机数控（CNC）系统。 其中CNC装置是数控系统的核心部分，它由硬件和软件共同构成，其硬件构成在很大程度上决定着CNC系统的性能。,2,（一）计算机部分 计算机是CNC装置的核心，主要包括微处理器(CPU)和总线、存储器、外围逻辑电路等。这部分硬件的主要任务是对数据进行算术和逻辑运算，存储系统程序、零件程序和运算的中间变量以及管理定时与中断信号等。 （二）电源部分 电源部分的任务是给CNC装置提供一定功率的逻辑电压、模拟电压及开关量控制电压。电源要能够抗较强的浪涌电压和尖峰电压的干扰，电源抗电磁干扰和工业生产过程中所产生的干扰的能力，在很大程度上决定了CNC 装置的抗干扰能力。,3,（三）面板接口和显示接口 这一部分接口电路主要是控制MDI面板、操作面板、数码显示、CRT显示等。操作者的手动数据输入、各种方式的操作、CNC的结果和信息显示都要通过这部分电路使人和CNC装置建立联系。,（四）开关量I/O（输入/输出）接口,对CNC装置来说，由机床（MT）向CNC传送的开关信号和代码信号称为输入信号，由CNC向MT传送的开关信号和代码信号称为输出信号。CNC和MT之间的出入信号不能直接连接，而要通过I/O接口电路连接起来。 这部分接口电路的主要任务是:进行电平转换和功率放大；为防止噪声引起误动作，要用光电隔离器件或继电器将CNC和机床间的信号加以隔离。,5,（五）内置型PLC部分 PLC是替代传统的机床强电的继电器逻辑，利用逻辑运算功能实现各种开关量的控制。现代CNC多采用内置型PLC，因此它已成为CNC装置的一个组成部分。,（六）伺服输出和位置反馈接口,这部分硬件和CPU一起组成CNC系统位置控制的硬件支持，位置控制的某些重要性能取决于这部分硬件。伺服输出接口把CPU运算所产生的控制策略经转换后输出给伺服驱动系统，它一般由输出寄存器（起零阶保持作用）和D/A器件组成。位置反馈接口采样位置反馈信号，它一般由鉴相、倍频电路、计数电路等组成。CPU定时从计数电路中取计数值，完成系统中A/D过程。,7,（七）主轴控制接口 主轴控制主要是对主轴转速的控制。提高主轴转速控制范围可以更好地实现高效、高精、高速加工。 CNC装置不仅要控制主轴的高转速，还要控制主轴在高转速下的准停，准停控制线路也包括在这部分接口电路中。常用的主轴准停控制可采用编码器或磁性传感器的方法实现。,8,5.2 几种典型的CNC装置 CNC装置从所使用的计算机类型来看，有专用计算机数控装置（简称专机数控）和通用个人计算机数控装置（简称PC 数控）两种结构，专机数控所用的计算机是数控系统生产厂家为其CNC系统专门设计的；而PC数控所用的计算机可以是普通的个人计算机，也可以是工业控制计算机。,（一）专用计算机组成的CNC装置,专机数控按组成CNC装置的电路板的结构特点可分为大板式结构和模块化结构两类，按CNC装置内的微处理器CPU数量可分为单微处理器和多微处理器结构两类。,10,专用 CNC装置的优缺点 采用专用计算机组成的数控系统，在选用高性能的微处理器构成分布式处理结构时，可以获得很高的性能，如多轴联动高速、高精度控制，很强的补偿功能、图形功能、故障诊断功能以及通信功能。 但由于大批量生产和保密的需要，不同的数控系统生产厂家自行设计其硬件和软件，这样设计出来的封闭式专用系统具有的不同的软硬件模块、不同的编程语言、五花八门的人机界面、多种实时操作系统、非标准化接口等，不仅给用户带来了使用上的复杂性，也给车间物流层的集成带来了很多困难。,（二）基于通用计算机的CNC装置,12,5.3 数控系统软件,组成：,13,1. 管理程序模块 管理程序模块一般包括：系统初始化、键盘分析与显示、数控程序读入、指令分析、编辑修改、系统诊断等。,14,程序读入功能模块,15,2. 控制软件 插补软件,16,5.4 西门子数控系统构成实例,17,1）CNC模块,18,2）电源模块,19,3）伺服驱动模块,20,4）系统典型接线图,21,CNC装置,