1、計算機數字控制系統計算機數字控制系統2 1. 微處理器數控系統，內裝微處理器，字符顯示、故障自診斷。第五代：分6個階段： 2. 超大規模集成電路，大容量存儲器，有可編程和遙控接口。 3. , 動態圖形顯示, 實施軟件精度補償, 適應于機床的無人化要求。 4. 32位CPU, 可控15軸, 分辨率達 0. 1m, 進給速度24m/min, 可帶前饋控制的交流數字伺服, 智能化系統。 5. 64位系統。 6. 微機開放式CNC系統。計算機數字控制系統3二、數控系統的硬件組成二、數控系統的硬件組成 圖3-1 數孔系統的硬件組成框圖計算機數字控制系統4 計算機數控系統的硬件由微型機、外部設備、位置控制

2、和位置檢測、輸入輸出接口和操作面板組成。 (一) 微型機 微型機是CNC裝置的核心, 主要由微處理器、存儲器、輸入輸出通道及聯系這三者的總線（數據總線、控制總線、地址總線）等組成。 微處理器是微型算機中的運算器及控制部件，它是微型機的核心，稱為中央處理單元（CPU）。 內存儲器（內存）是微型機存放程序和數據的部件，它與CPU直接交換信息，內存儲器分為只讀存儲器（ROM）和隨機存儲器（RAM）。計算機數字控制系統5 （二）外部設備 微機數控系統的外部設備包括人機通信設備，輸入、輸出設備和外存儲器等。 輸入設備有鍵盤、紙帶輸入機（光電閱讀機）。 輸出設備有打印機、記錄儀、數碼顯示管和CRT顯示器、

3、紙帶穿孔機。（三）輸入、輸出通道（又稱接口） 輸入、輸出通道是微型機與機床之間的聯系通道，通過它微型機向機床發送控制命令，并從機床上讀取加工信息。（四）操作面板 它是操作人員用來與微機數控系統進行“對話”的設備。計算機數字控制系統6 三、數控系統軟件 數控系統軟件是根據機床零件加工的實際需要而編寫的控制程序?？刂栖浖话阌幸韵聨讉€部分組成： （一）初始化程序 初始化是在數控裝置合上電源以后，自動地對各有關接口設置工作狀態，對有關寄存器、存儲單元設置常數或清零。 （二）輸入數據處理程序 輸入數據處理程序將輸入的零件加工程序用標準代碼表示的加工指令和數據進行翻譯、處理成為計算機能識別的語言。它具有

4、輸入、譯碼、數據處理三種功能。計算機數字控制系統7 (1) 輸入。向CNC裝置輸入零件加工程序、控制參數和補償數據。 （2）譯碼。將零件的輪廓信息和其他的輔助信息等翻譯成計算機內部能識別的語言。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢查，如發現語法錯誤便立即報警。 （3）數據處理。數據處理程序一般包括刀具半徑補償、速度計算以及輔助功能的處理等。計算機數字控制系統8 （三）插補運算及位置控制程序 插補的任務是通過插補計算程序在已知有限信息的基礎上進行“數據點的密化”工作，即在起點和終點之間插入一些中間點。 （四）速度控制程序 速度控制程序的目的就是控制脈沖分配的速度，即根據給定的速度代碼，控制插補

5、運算的頻率，以保證各軸按預定的速度運行。 位置控制程序的主要任務是在每個采樣周期內，將插補計算的理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制進給電機，進而控制工作臺或刀具的位移。計算機數字控制系統9 （五）系統管理程序 為數據輸入、處理及切削加工過程服務的各個程序均由系統管理程序進行調度，因此他是實現CNC系統協調工作的主體軟件。 （六）診斷程序 診斷是指CNC系統利用內裝診斷程序進行自診斷，主要有啟動診斷和在線診斷兩種。 啟動診斷是指CNC系統在每次從通電至正常運行狀態前，診斷程序通過掃描自動檢查系統硬件、軟件及有關外設是否正常 在線診斷程序是指在系統處于正常運行狀態中，診斷程序在線掃描檢查

6、CNC系統本身以及各外設。只要系統不停電，在線診斷就不會停止。 計算機數字控制系統10四、微型機數控系統的特點（1）較高的維修性和高可靠性；（2）環境適應性強；（3）控制的實時性；（4）較完善的輸入輸出通道；（5）較豐富的軟件；（6）適當的計算精度和運動精度。計算機數字控制系統11 插補原理插補原理 插補是指在一條已知起點和終點的曲線上進行數據點的密化。 目前常用的插補方法有：脈沖增量插補和數據采樣插補兩類。一、脈沖脈沖插補 脈沖增量插補為行程增量插補。其特點是每次插補結束僅產生一個行程增量，以一個個脈沖的方式輸出，每插補運算一次，最多給每一軸一個進給脈沖。脈沖增量插補算法主要應用在開環數控系

7、統中。計算機數字控制系統12脈沖增量插補常用的方法有：1. 逐點比較法及其改進法；2. 數字積分法及其改進法；3. 數字脈沖乘法器法。（一）逐點比較法 其基本思想是：走一步看一步；每走一步都要將加工點的瞬時坐標與給定軌跡相比較，決定下一步的走向。 它是以折線來逼近直線或圓弧曲線的。 1. 逐點比較法直線插補(1) 直線插補的原理計算機數字控制系統13 如下圖所示加工第一象限直線段: 起點為原點O，終點為A（Xe，Ye），加工點為m（Xm，Ym）則點m相對于直線OA有如圖所示的三種情況。eXmXeYmXeXmYeXeYmXmY eYmXeXmYmF 令令， 作為直線插補的偏差判別式： 若Fm=0

8、，表明m點在直線OA上； 若Fm0，表明m點在直線OA上方;若Fm0，表明m點在直線OA下方。A(Xe,Ye)YXm(Xm,Ym)mmO圖3-2 直線插補的原理圖計算機數字控制系統14 若Fm0，應向+X方向走一步，新形成的坐標為： 若Fm0，應向+Y方向走一步,新形成的坐標為：Xm+1=Xm+1， Ym+1=YmA(Xe,Ye)YXm(Xm,Ym)mmO圖4-2 直線插補的原理圖eYmFeYmXeXmYmF 111新偏差為：Xm+1=Xm， Ym+1=Ym+1eXmFmF 1新偏差為：計算機數字控制系統15 綜上所述，逐點比較直線插補分四步： 1) 偏差判別：判別Fm的正負號； 2) 坐標進

9、給：控制X或Y坐標進給一步； 3) 新偏差計算： Fm+1； 4) 終點判別：執行進給的步數是否等于要求進給的總步數。開始Xe，YeX=0，Y=0，Fm=0Jm=Xe+YeFm0+X向走一步+Y向走一步Fm+1= Fm-YeXm+1= Xm +1Fm+1= Fm+XeYm+1= Ym +1Jm= Jm -1Jm =0結束YYNN 圖3-3 直線插補的框圖計算機數字控制系統16 例1：插補第一象限直線段OA，起點為坐標原點，終點為Xe=5，Ye=3OAYX 圖3-4 直線OA的插補運算過程計算機數字控制系統17序號偏差判別坐標進給新偏差計算終點判別1F0=0+ XF1=F0-Ye=0-3=-3J

10、1= J0-1=8-1=72F10+ XF3=F2-Ye=2-3=-1J3= J2-1=6-1=55F40+ XF5=F4-Ye=4-3=1J5= J4-1=4-1=36F50+ XF6=F5-Ye=1-3=-2J6= J5-1=3-1=27F60+ XF8=F7-Ye=3-3=0J8= J7-1=1-1=0得得，時時，時時，解解：根根據據式式8350000011 JF)FXFF()FYFF(YXXYFmemmmemmememm4F30+ YF4=F3+Xe=-1+5=+4J4= J3-1=5-1=4計算機數字控制系統18OAYX 圖3-4 直線OA的插補運算過程計算機數字控制系統19（2）不

11、同象限的直線插補計算L1Fm0, +XFm 0, +YY圖3-5 不同象限的直線插補原理圖偏差計算公式：Fm0時Fm+1=Fm-YeFm0時Fm+1=Fm+XeL2Fm0, +YFm 0, -XL3Fm0, -XFm 0, -YL4Fm0, -YFm 0, +XX計算機數字控制系統20 2. 2.逐點比較法圓弧插補逐點比較法圓弧插補 圓弧插補的逐點比較法與直線插補步驟一樣，流程圖也一樣，只是偏差判別函數Fm不同。22222RmymxRmRmF 若Fm=0，表明m點在圓弧上;若Fm0，表明m點在圓弧外;m(Xm, Ym)A(Xp, Yp)B(Xe,Ye)XYRRm圖3-6 圓弧插補的原理圖（1）

12、插補原理計算機數字控制系統21若Fm0，應向+Y方向走一步, Ym+1=Ym+1, Xm+1=Xm12221211 mXmFRmYmXmFm(Xm, Ym)A(Xp, Yp)B(Xe,Ye)XYRRm圖3-6 圓弧插補的原理圖12221211 mYmFRmYmXmF 終點判別：用X, Y方向應走的總步數之和JM。pYeYpXeXMJ 每走一步減1，直至減為0即至終點。計算機數字控制系統22 例2：插補第一象限逆時針圓弧AB，起點坐標X0=6 ， Y0=0終點坐標為Xe=0 ， Ye=6。OBYXA圖3-7 例2計算機數字控制系統23序號偏差判別坐標進給新偏差終點判別01 23 45678910

13、1112計算坐標F0=0-X1112001 XFFJ1=J0-1=11X1=5, Y1=0F10+YJ2=J1-1=101012112 YFFX2=5, Y2=1F20+YJ3=J2-1=9X3=5, Y3=2712223 YFFF30+YJ4=J3-1=8X4=5, Y4=3212334 YFFF40-XJ6=J5-1=6X6=4, Y6=4412556 XFFF60-XJ8=J7-1=4X8=3, Y8=5212778 XFFF80-XJ10=J9-1=2X10=2, Y10=64129910 XFFF100-XJ11=J10-1=1X11=1, Y11=6112101011 XFFF11

14、0-XJ12=J11-1=0X12=0, Y12=6012111112 XFFF0=0X0=6, Y0=0J0=12計算機數字控制系統24OBXYA圖3-7 例2計算機數字控制系統25YFm0, -YFm 0, +X 圖3-8 順圓插補原理圖Fm0, +XFm 0, +YFm0, +YFm 0, -XXFm0, -XFm 0, -Y計算機數字控制系統26YFm0, -XFm 0, +Y 圖3-9 逆圓插補原理圖Fm0, -YFm 0, -XFm0, +XFm 0, -YXFm0, +YFm 0, +X計算機數字控制系統27 3. 3.逐點比較法特點逐點比較法特點 進給速度平穩，可以方便地實現直

15、線、圓弧、拋物線等曲線的插補；插補精度較高，插補誤差不超過一個脈沖當量；改進后的逐點比較法插補誤差不超過半個脈沖當量。(二) 數字積分法 數字積分法又稱數字微分分析法DDA ，是在數字積分器的基礎上建立起來的一種插補算法。其優點是易于實現多坐標聯動，較容易地實現二次曲線、高次曲線的插補，并具有運算速度快、應用廣泛等特點。計算機數字控制系統28 設函數Y=f（t），如下圖求出曲線下面t0到tn區間的面積，一般應用下面的積分公式： 1. 數字積分器的工作原理圖3-10 數字積分插補原理圖Ot2t1titi+1tntYY1Y2YiYi+1YnY=f(t)t nttYdtS0 若把自變量的積分區間等分

16、成許多有限的小區間t，這樣,求積分面積就轉化成求有限個小區間面積之和，即 1010nitiyniiSS計算機數字控制系統29 數學運算時, t一般取最小單位“1”，即一個脈沖周期，則 10niiyS 這樣，函數的積分運算變成了變量的求和運算，當所選取的積分間隔t足夠小時這種替代所引起的誤差將不超過許用值。12月19日計算機數字控制系統30 數字積分器通常由函數寄存器、累加器和與門等組成，數字積分器結構框圖見圖3-11。 其工作過程為：每來一個ti脈沖，與門打開一次，將函數寄存器中的函數值送累加器里累加一次，令累加器的容量為一個單位面積，當累加和超過累加器的容量一個單位面積時，便發出溢出脈沖，這

17、樣累加過程中產生的溢出脈沖總數就等于所求的總面積，也就是所求積分值。與門函數值寄存器累加器計數器Sti圖3-11 數字積分器結構框圖 計算機數字控制系統31 設有一直線OA, 起點為O，終點A的坐標為 Xe, Ye，直線方程為： 對上式求導得：eXeYdtdxdtdy /2. 直線插補XeXeYY 由上式得:ekYdtdYekXdtdX ,YOXXA(Xe, Ye)Y圖3-11 直線積分插補得原理圖對上述兩式積分得： )(2),(1tFdtekYYtFdtekXX計算機數字控制系統32 設動點在原點的時間為t0, 到達終點A(Xe, Ye)的時間為tn， 則上式可變為：X=kXe1Y=kYe1

18、 100niitekXeXnttdtekX 100niitekYeYnttdtekY 選擇k時主要考慮每次的增量X或Y不大于1，即knnk11 取ti=1，則計算機數字控制系統33 如果存放Xe，Ye寄存器的位數是N，對應最大允許數字量為2N-1（各位均為1），所以Xe，Ye最大寄存數值為2N-1，則NNNekk)(kkX21121112 取取 因n=1/k，故累加次數n=2N。計算機數字控制系統34X函數寄存器JVX與門X累加器JRXY函數寄存器JVY與門Y累加器JRYtXY圖3-12 平面直線的插補框圖 每個坐標軸的積分器由累加器和被積函數寄存器組成，被積函數寄存器存放終點坐標值，每經過一

19、個時間間隔t，將被積函數值向各自的累加器中累加，當累加結果超出寄存器容量時，就溢出一個脈沖。計算機數字控制系統35 例3 設有一直線OE，如圖3-13所示起點坐標O(0，0)，終點坐標為A(4，3)，累加器和寄存器的位數為3位，其最大可寄存數值為7（J8時溢出）。若用二進制計算，起點坐標O（000，000），終點坐標E(100，011)，J1000時溢出。試采用DDA法對其進行插補。計算機數字控制系統36XYOA 1 2 3 44 3 2 1圖3-13 例3計算機數字控制系統37累加次數 ( t) X積分器 Y積分器 終點 計數器 JE JVX JRX X JVY JRY Y 0 4 0 3

20、0 0 100 011 000 1 4 0+4=4 3 0+3=3 1 100 000+100=100 011 000+011=011 001 2 4 4+4=8+0 1 3 3+3=6 2 100 100+100=1000 011 011+011=110 010 3 4 0+4=4 3 6+3=8+1 1 3 100 000+100=100 011 110+011=1001 011 4 4 4+4=8+0 1 3 1+3=4 4 100 100+100=1000 011 001+011=100 100 表3 DDA直線插補運算過程計算機數字控制系統385 4 0+4=4 3 4+3=7 5

21、100 000+100=100 011 100+011=111 101 6 4 4+4=8+0 1 3 7+3=8+2 1 6 100 100+100=1000 011 110 7 4 0+4=4 3 2+3=5 7 100 000+100=100 011 111 84 4+4=8+0 1 3 5+3=8+0 1 8 100 100+100=1000 011 101+011=1000 1000 010+011=101111+011=1010計算機數字控制系統39XYOA 1 2 3 44 3 2 1圖3-13 例3計算機數字控制系統40 3. 3. 圓弧插補圓弧插補 以第一象限逆時針圓弧插補為

22、例來論述插補的原理。圓的方程為：022222 dtdYYdtdXXRYX求求導導得得：XvdtdXYvdtdYYXdtdXdtdY ，式中：式中：/由上式得:ikXdtdYikYdtdX ,式中：k常數。 圖3-14 積分圓弧插補的原理圖XYRA(X0, Y0)Pi(Xi, Yi)B(Xe, Ye)vXvYP計算機數字控制系統41 設起點A對應的時間為t0，并取t0=0，終點時間為tn，對上式進行積分得： nttniitiXkYeYdtiXknttniitiYkXeXdtiYk01000100 DDA圓弧插補與DDA直線插補有所不同, 在直線插補時, 被積函數寄存器的數值為常數(Ye, Ye)

23、; 而在圓弧插補時, 寄存器中存的是X、Y坐標的瞬時值, 所以當寄存器中有溢出時, 需要及時修正寄存器中的Xi 和Yi值。 圖3-15 積分圓弧插補的原理圖XYRA(X0, Y0)Pi(Xi, Yi)B(Xe, Ye)vXvYP計算機數字控制系統42 例4 設有第一象限順圓AB，如圖3-16所示，起點A(0，5)，終點B（5，0），所選寄存器位數n=3。若用二進制計算，起點坐標A（000，101），終點坐標B（101，000），試用DDA法對此圓弧進行插補。 A(0,5) 4 2 35 4 Y O 1 2 3 X B(5,0) 5 1 圖3-16 例4計算機數字控制系統43表4 DDA圓弧插補

24、運算過程累加次數 (t) X積分器 Y積分器 JVX JRX X JEX JVY JRY Y JEY 0 5 0 5 0 0 5 101 101 000 000 101 1 5 0+5=5 5 0 0 0 0 5 101 000+101=101 101000 000+000=000 101 2 5 5+5=8+2 1 4 0 00 0 5 101 101+101=1010 100 000 101 1 001 000+000=000計算機數字控制系統443 5 5+2=7 4 1 1 5 101 101010111 100 001 001000001 101 4 5 5+7=8+4 1 3 1

25、1+1=2 5 101 1011111100 011 001 001001010 101 2 010 5 5 5+4=81 1 2 2 2+2=4 5 101 1011001001 010 010 010010100 101 3 011 計算機數字控制系統456 5 5+1=6 2 3 3+4=7 5 101 101001110 010 011 011100111 101 7 5 5+6=8+3 1 1 3 3+7=8+2 1 4 101 1011101011 001 011 0111111010 100 4 4 100 100 8 4 4+3=7 1 4 4+2=6 4 100 100011

26、111 001 100 100010110 100 計算機數字控制系統4612 2 5 5+4=8+1 1 1 010 101 101+100=1001 001 1 001 13 1 5 5+1=6 1 001 101 101001110 001 14 1 5 5+6=8+3 1 0 001 101 101+110=1011 000 0 000 15 0 5 停 止 101 計算機數字控制系統47 A(0,5) 4 2 35 4 Y O 1 2 3 X B(5,0) 5 1 圖圖3-16 例4計算機數字控制系統48 數據采樣插補又稱為時間分割法，它是根據程編進給速度F，將給定輪廓曲線按插補周期

27、T分割為插補進給段，即用一系列首尾相連的微小線段來逼近給定曲線。每經過一個插補周期就進行一次插補計算，算出下一個插補點。 插補周期越長，插補計算誤差越大，插補周期應盡量選得小一些。 采樣是指由時間上連續信號取出不連續信號，對時間上連續的信號進行采樣，就是通過一個采樣開關K后，在采樣開關的輸出端形成一連串的脈沖信號。這種把時間上連續的信號轉變成時間上離散的脈沖系列的過程稱為采樣過程。 二、數據采樣法插補計算機數字控制系統49(一) 兩軸聯動直線插補原理 設要加工圖3-17所示直線OE，起點在坐標原點O(0, 0)，終點為E(Xe, Ye)，直線與X軸夾角為，則有E(Xe, Ye)AXYOXY圖3

28、-17 直線插補原理圖eeXYtg 211tgcos XtgxXYYcosfXee 式中f為已計算出的一次插補進給量。計算機數字控制系統50（二）圓弧插補 圓弧插補，需先根據指令中的進給速度F，計算出輪廓步長f，再進行插補計算。以弦線逼近圓弧，就是以輪廓步長為圓弧上相鄰兩個插補點之間的弦長，由前一個插補點的坐標和輪廓步長，計算后一插補點，實質上是求后一插補點到前一插補點兩個坐標軸的進給量X, Y。計算機數字控制系統51 圖中A(Xi,Yi )為當前點，B(Xi+1,Yi+1）為插補后到達的點，AB弦是圓弧插補時在一個插補周期的步長f。O B(Xi+1,Yi+1) A(Xi,Yi) G Y YX

29、 M H X 圖3-18 圓弧插補原理圖i22121)XX(RYY)YY(fcosfXiiiiiii = i+ /2計算機數字控制系統52 刀具補償原理刀具補償原理 二、刀具補償的原理一、基本概念 在輪廓加工過程中，考慮刀具的半徑，或加工后仍需要留一定的加工余量，需要時刀具的中心偏離零件的實際輪廓，這一過程稱為刀具補償。刀具補償一般分為刀具長度補償和刀具半徑補償。銑刀主要是刀具半徑補償；鉆頭只需長度補償；車刀需要兩坐標長度補償和刀具半徑補償。計算機數字控制系統53 三 、刀具半徑補償算法 刀具半徑補償計算：根據零件尺寸和刀具半徑值計算出刀具中心軌跡。對于一般的CNC裝置，所能實現的輪廓僅限于直

30、線和圓弧。刀具半徑補償分B功能刀補與C功能刀補。 (一) B功能刀補計算 B功能刀補能根據本段程序的輪廓尺寸進行刀具半徑補償，不能解決程序段之間的過渡問題，編程人員必須先估計刀補后可能出現的間斷點和交叉點等情況，進行人為處理。 1. 直線刀具補償計算 對直線而言，刀具補償后的軌跡是與原直線平行的直線，只需要計算出刀具中心軌跡的起點和終點坐標值。計算機數字控制系統54 在圖3-19中已知O和A點的坐標, 求出A的坐標22eyexeryexex 22eyexerxeyey OO),(eeyxA),(eeyxAyxr 圖3-19 直線刀具補償YXYYYXXXeeee 22eeeYXYrsinrX 2

31、2eeeYXXrcosrY 計算機數字控制系統55 2. 圓弧刀具半徑補償計算Rerxexex Reryeyey ),(eyexB)0, 0(yxA),(eyexB )0, 0(yxA XYRr圖3-20 圓弧刀具半徑插補 已知A、B、A點的坐標, 求出B的坐標。 對于圓弧而言，刀具補償后的刀具中心軌跡是一個與圓弧同心的一段圓弧。只需計算刀補后圓弧的起點坐標和終點坐標值。計算機數字控制系統56 （二）（二）C刀具半徑補償刀具半徑補償 1. 基本概念 采用直線或圓弧過渡， 直接由數控系統求出刀具中心軌跡交點的刀具半徑補償方法稱為C功能刀具補償，簡稱C刀補。 B刀補采用讀一段，算一段，再走一段的控

32、制方法，這樣，無法預計到由于刀具半徑所造成的下一段加工軌跡對本程序段加工軌跡的影響。 C功能刀具補償是為解決這一問題提出的。 C功能刀補更為完善，這種方法能根據相鄰輪廓段的信息自動處理兩個程序段刀具中心軌跡的轉換，并自動在轉接點處插入過渡圓弧或直線從而避免刀具干涉和斷點情況。計算機數字控制系統57 2. C刀具補償的刀具補償的基本設計思想基本設計思想 工作寄存區AS存放正在加工的程序段信息； 刀補緩沖區CS存放下一個加工程序段的信息； 緩沖寄存區BS存放再下一個加工程序段的信息；輸出寄存區OS存放進給伺服系統的控制信息； 當系統啟動后，第一段程序首先被讀入 BS ，算出其編程軌跡后送入CS暫存

33、； 第二段程序讀入 BS ，算出其編程軌跡，修正CS中的第一段編程軌跡。之后，將第一段編程軌跡由CS送入AS，第二段編程軌跡由BS送入CS。緩沖寄存區BS刀補緩沖區CS工作寄存區AS輸出寄存區OS 圖3-21 隨后CPU將AS中的內容送到OS進行插補運算；同時CPU又命令把第三段程序讀入BS，重復上述處理過程。計算機數字控制系統58 數控系統的硬件結構 從CNC系統實用的微機及結構來分，CNC系統的硬件結構分為單微處理器和多微處理器結構兩大類。經濟型CNC系統采用單微處理器結構。而為滿足數控機床的高進給速度、高加工精度和實現許多復雜功能的要求則采用多微處理器結構。一、單微處理器結構 該CNC裝

34、置中只有一個微處理器，因此多采用集中控制，分時處理的方式完成數控機床的各項任務。單微處理器CNC裝置組成框圖如下圖所示。計算機數字控制系統59總線CPUEPROMRAMMDI/CRT接口PLC紙帶閱讀機接口I/O接口位置控制穿孔機、電傳機接口通信接口數控面板CRT紙帶閱讀機紙帶穿孔機電傳機機床速度控制單元M圖3-22 單微處理器CNC裝置組成框圖計算機數字控制系統60 單微處理器CNC裝置組成硬件的作用 微處理器 微處理器是CNC裝置的核心，由于所有數控功能都由一個CPU來完成，因此CNC裝置的功能受微處理器的字長、數據寬度、尋址能力和運算速度等因素的限制。為了提高處理速度，增強數控功能，常采

35、用以下措施： 采用協處理器； 由硬件完成一部分插補工作； 采用帶有微處理器的PLC和CRT等智能部件。 一般CNC裝置通常采用16位或32位微處理器芯片?，F在的CNC裝置都采用64位微處理器芯片。 計算機數字控制系統612. 總線 總線是由物理導線構成，從功能上說，一般可以分為三組。 (1)數據線：這一組線為各部件之間傳輸數據，線的根數與傳送的數據寬度相等，它總是并行地一次傳送n位寬度的一個字，采用單向線。 (2)地址線：其上傳輸的是地址信號，與數據線結合使用，以確定數據總線上傳輸的數據來源或目的地，采用單向線。 (3)控制線：其上傳輸的是管理總線的某些控制信號，如數據傳輸的讀寫控制、中斷復位

36、及各種確認信號，采用單向線。計算機數字控制系統62 3. 存儲器 存儲器是用來存放數據、參數和程序的。 (1) CNC裝置的系統程序存放在只讀存儲器EPROM中，即使斷電，程序也不會丟失。常用的EPROM有：2716、2732、2764、27128、27256、27010等。 (2) 運算的中間結果存放在隨機存儲器RAM中，它可以隨機讀寫，但斷電后信息隨即消失。 (3) 零件加工程序、數據和參數存放在有后備電池的 RAM中，或是磁泡存儲器中，能隨機讀取，操作或修改并且斷電后，信息仍保存。計算機數字控制系統634. PLC PLC用以代替傳統的機床強電繼電器邏輯控制。通過程序進行邏輯運算來實現M

37、、S、T功能的譯碼與控制。 PLC有內裝型和獨立型兩種。內裝型PLC是CNC裝置的一個部件，可以共享CNC裝置的CPU，也可以配置單獨的CPU。獨立型PLC完全獨立于CNC裝置，本身具有完備的硬件（CPU、ROM、RAM等）和軟件，可以獨立完成規定的控制任務。5. 位置控制 CNC裝置中的位置控制模塊和速度控制單元、位置檢測及反饋控制等組成位置環。位置環主要用于軸進給的坐標位置控制，包括工作臺的前后左右移動、主軸箱的移動及繞某一直線坐標軸的旋轉運動等。軸控制性能的高低對數控機床的加工精度、表面粗糙度和加工效率影響極大。計算機數字控制系統646. I/O接口 對CNC裝置來說，由機床向CNC傳送的信號稱為輸入信號，由CNC向機床傳送的信號稱為輸出信號。輸入輸出信號的主要類型有：直流數字、模擬輸入信號，直流數字、模擬輸出信號；交流輸入信號，交流輸出信號。 直流模擬信號用于進給坐標軸和主軸的伺服控制或其它接收、發送模擬量信號的設備。交流信號用于直接 控制功率執行器件。接口電路的主要任務： 進行電平轉換和功率放大。 為防止噪聲引起誤動作，對CNC和機床之間的信號進行電氣隔離。 采用模擬量傳送時，在CNC和機床電氣設備之間要接入D/A