數控機床電氣控制

教材?數控機床電氣控制?授課教師：楊旭麗QQ：515530001本課程教學手段教師為輔以職業為核心學生為主以行動為導向課程定位數控機床維修平安操作能力數控機床電氣線路試驗能力電氣元件的識別能力典型機床電氣線路分析能力典型數控裝置應用能力數控機床的維修管理能力數控機床驅動裝置分析能力CA6140車床故障排除能力具備自動控制系統分析能力……專業能力方法能力社會能力獲取信息的能力資料收集整理能力制定、實施工作方案的能力工藝文件理解能力工作交接能力檢查、判斷能力理論知識的運用能力獨立分析的能力……溝通協調能力團隊協作能力語言表達能力平安與自我保護能力基層生產組織能力責任心與職業道德……課程培養目標主要內容常用電動機及其應用數控機床常用低壓電器電器控制基本環節典型機床電氣控制可編程控制器及其應用自動控制基礎數控機床驅動裝置數控機床電氣控制概況數控裝置結構與原理典型控制系統數控機床維護與維修電力拖動系統及其運動分析正在進行學習單元一數控裝置的硬件結構單元一數控裝置的硬件結構單元學習目標了解數控裝置在數控機床中的作用和分類；了解數控裝置的內部結構；理解數控裝置的工作原理。單元學習內容數控裝置是數控系統的核心，數控裝置有兩種類型：一是完全由專用硬件邏輯電路的專用硬件組成的數控裝置即NC；二是由計算機硬件和軟件組成的計算機數控裝置即CNC。由于NC本身的缺點，隨著計算機技術的迅猛開展，現在NC已被CNC取代。計算機數控裝置是由硬件和軟件共同完成數控任務的。數控系統的硬件結構，按CNC中各電路板的插接方式可分為大板式結構和功能模塊式結構；按微處理器的個數可分為單微處理器和多微處理器結構；按硬件的制造方式可分為專用型結構和通用計算機式結構；按CNC的開放程度可分為封閉式結構、PC嵌入NC式結構、NC嵌入PC式結構和軟件型開放式結構。1、單微處理器結構2、多微處理器CNC結構目錄一、單微處理器結構－〔1〕單微處理器結構是指在CNC中只有一個微處理器〔CPU〕，CPU通過總線與存儲器及各種接口相連接，采取集中控制，分時處理的工作方式，完成數控系統的各項任務。如存儲、插補運算、輸入輸出控制、CRT顯示等。某些CNC中雖然用了兩個以上的CPU，但能夠控制系統總線的只有一個CPU，它獨占總線資源，其它的CPU只是附屬的專用職能部件，它們不能控制總線，也不能訪問主存儲器。它們組成主從結構，故被歸屬于單微處理器結構中。單微處理器結構框圖如圖10.1所示，結構簡單，容易實現。單微處理器結構的CNC由微處理器和總線、存儲器、位置控制局部、數據輸入／輸出接口及外圍設備等組成。一、單微處理器結構－〔2〕〔１〕微處理器主要完成信息處理，包括控制和運算兩方面的任務。控制任務根據系統要實現的功能而進行協調、組織、管理和指揮工作，即獲取信息、處理信息、發出控制命令。主要包括對零件加工程序輸入、輸出的控制及機床加工現場狀態信息的記憶控制；運算任務是完成一系列的數據處理工作，主要包括譯碼、刀補計算、運動軌跡計算、插補計算和位置控制的給定值與反響值的比較運算等。一、單微處理器結構－〔3〕〔２〕存儲器用于存放系統程序、用戶程序和運行過程中的臨時數據。存儲器包括只讀存儲器〔ROM〕和隨機存儲器〔RAM〕兩種。系統程序存放在只讀存儲器EPROM中，由廠家固化，只能讀出不能寫入，斷電后，程序也不會喪失；加工的零件程序、機床參數、刀具參數存放在有后備電池的CMOSRAM中，可以讀出，也可以根據需要進行修改；運行中的臨時數據存放在隨機存儲器RAM中，可以隨時讀出和寫入，斷電后信息喪失。〔３〕位置控制局部包括位置單元和速度控制單元。位置控制單元接收經插補運算得到的每一個坐標軸在單位時間間隔內位移量，控制伺服電機工作，并根據接收到的實際位置反響信號，修正位置指令，實現機床運動的準確控制。同時產生速度指令送往速度控制單元，速度控制單元將速度指令與速度反響信號相比較，修正速度指令，用其差值控制伺服電機以恒定速度運轉。一、單微處理器結構－〔4〕〔４〕數據輸入／輸出接口與外圍設備是CNC與操作者之間交換信息的橋梁。例如，通過MDI方式或串行通信，可將工件加工程序送入CNC；通過CRT顯示器，可以顯示工件的加工程序和其它信息。在單微處理器結構中，由于僅由一個微處理器進行集中控制，故其功能將受CPU字長、數據字節數、尋址能力和運算速度等因素的限制。二、多微處理器CNC結構－〔1〕多微處理器結構的CNC中有兩個或兩個以上的微處理器，各微處理器之間采用緊耦合，資源共享，有集中的操作系統，或者各CPU構成獨立部件，采用松耦合，有多層操作系統，有效地實現并行處理。圖10.2為多微處理器結構的CNC的組成框圖。CNC的多CPU典型結構有共享總線型和共享存儲器型。二、多微處理器CNC結構－〔2〕１暢多微處理器CNC的根本功能模塊多微處理器結構的CNC，一般由根本功能模塊組成，通過增加功能模塊，可實現某些特殊功能。〔１〕CNC管理模塊。該模塊管理和組織整個CNC各功能模塊協調工作，如系統的初始化、中斷管理、總線裁決、系統錯誤識別和處理、系統軟硬件診斷等。該模塊還完成數控代碼編譯、坐標計算和轉換、刀具半徑補償、速度規劃和處理等插補前的預處理。〔２〕CNC插補模塊。該模塊根據前面的編譯指令和數據進行插補計算，按規定的插補類型通過插補計算為各個坐標提供位置給定值。〔３〕位置控制模塊。插補后的坐標作為位置控制模塊的給定值，而實際位置通過相應的傳感器反響給該模塊，經過一定的控制算法，實現無超調、無滯后、高性能的位置閉環。〔４〕PLC模塊。零件程序中的開關功能和由機床傳來的信號在這個模塊中作邏輯處理，實現各功能和操作方式之間的連鎖，機床電氣設備的起停、刀具交換、轉臺分度、工件數量和運轉時間的計數等。二、多微處理器CNC結構－〔3〕〔５〕操作面板監控和顯示模塊。零件程序、參數、各種操作命令和數據的輸入〔如軟盤、硬盤、鍵盤、各種開關量和模擬量的輸入、上位計算機輸入等〕、輸出〔如通過軟盤、硬盤、鍵盤、各種開關量和模擬量的輸出、打印機輸出〕、顯示〔如通過LED、CRT、LCD等〕所需要的各種接口電路。〔６〕存儲器模塊。該模塊作為程序和數據的主存儲器，或功能模塊間數據傳送用的共享存儲器。２暢共享總線結構以系統總線為中心的多微處理器CNC，把組成CNC的各個功能部件劃分為帶有CPU或DMA器件的主模塊和不帶CPU或DMA器件的從模塊〔如各種RAM、ROM模塊、I／O模塊〕兩大類。所有主、從模塊都插在配有總線插座的機柜內，共享標準系統總線。系統總線的作用是把各個模塊有效地連接在一起。按照標準協議交換各種數據和控制信息，構成完整的系統，實現各種預定的功能。二、多微處理器CNC結構－〔4〕在系統中只有主模塊有權控制和使用系統總線。同一時刻只能由一個主模塊占有總線，通過仲裁電路裁決各主模塊同時請求系統總線的競爭，按承擔任務的重要程度預先安排好各主模塊的優先級別或上下順序。總線仲裁的目的就是在各主模塊爭用總線時，判別出各模塊優先級的上下。支持多微處理器系統的總線都設計有總線仲裁機構，通常有串行方式和并行方式兩種裁決方式。在串行總線裁決方式中，優先權的排列是按鏈接位置決定的。某個主模塊只有在前面優先權更高的主模塊不占用總線時，才可使用總線，同時通知其后優先權較低的主模塊不得使用總線，圖10.3為串行總線仲裁連線方式。在并行總線裁決方式中，要配置專用邏輯電路來解決主模塊的判優問題，通常采用優先權編碼方案，圖10.4為并行總線仲裁連線方式。二、多微處理器CNC結構－〔5〕二、多微處理器CNC結構－〔6〕各結構模塊之間的通信主要依靠存儲器來實現，大局部系統采用公共存儲器方式。公共存儲器直接插在系統總線上，供任意兩個主模塊交換信息，有總線使用權的主模塊都能訪問，使用公共存儲器的通信雙方都要占用系統總線。支持這種系統結構的總線有：STDBUS〔支持8位和16位字長〕，MultiBus〔I型可支持16位字長，Ⅱ型可支持32位字長〕，S－100BUS〔可支持16位字長〕，BERSABUS〔可支持32位字長〕以及VMEBUS〔可支持32位字長〕等。制造廠為這類總線提供各種型號規格的OEM〔OriginalEquipmentmanufacture〕產品，包括主模塊和從模塊，由用戶選用。〔１〕分布式總線結構。如圖10.5所示，各微處理器之間均通過一條外部的通信鏈路連接在一起，它們相互之間的聯系及對共享資源的使用都要通過網絡技術來實現。二、多微處理器CNC結構－〔7〕〔２〕主從式總線結構。如圖10.6所示，有一個微處理器稱為主控微處理器，其它那么稱為從微處理器，各微處理器也都是完整獨立的系統。只有主控微處理器能控制總線，并訪問總線上的資源，主微處理器通過該總線對從微處理器進行控制、監視，并協調多微處理器系統的操作；從微處理器只能被動執行主微處理器發來的命令，或完成一些特定的功能，不可能與主微處理器一起進行系統的決策和規劃等工作，一般不能訪問系統總線上的資源。主、從微處理器的通信可以通過I／O接口進行應答，也可以采用雙端RAM技術進行，即通信的雙方都通過自己的總線讀／寫同一個存儲器。二、多微處理器CNC結構－〔8〕〔３〕總線式多CPU結構。如圖10.7所示，有一條并行主總線連接著多個微處理器系統，每個CPU可以直接訪問所有系統資源，包括并行總線、總線上的系統存儲器及I／O接口；同時還允許自由獨立地使用所有資源，諸如局部存儲器、局部I／O接口等。各微處理器從邏輯上分不出主從關系，為解決多個主CPU爭用并行總線的問題，在這樣的系統中有一個總線仲裁器，為各CPU分配了總線優先級別，每一時刻，只有總線優先級較高的CPU可以使用并行主線。二、多微處理器CNC結構－〔9〕３暢共享存儲器結構二、多微處理器CNC結構－〔10〕采用多端口存儲器來實現各CPU之間的互聯和通信，每個端口都配有一套數據、地址、控制線，以供端口訪問，由專門的多端口控制邏輯電路解決訪問的沖突。但這種方式由于同一時刻只能有一個微處理器對多端口存儲器讀／寫，所以功能復雜。當要求微處理器數量增多時，會因爭用共享存儲器而造成信息傳輸的阻塞，降低系統效率，因此擴展功能很困難。圖10.8為采用多微處理器共享存儲器的結構框圖。二、多微處理器CNC結構－〔11〕思考與練習10.1.1數控系統有哪幾局部組成？10.1.2單微處理器數控系統有什么特點？10.1.3數控系統的多微處理器有哪幾種典型結構？學習單元二數控裝置的軟件結構單元二數控裝置的軟件結構單元學習目標了解數控系統的軟件結構及界面特點；理解數控系統中軟件模塊的工作特點。單元學習內容1、數控裝置的軟件結構2、數控裝置軟件結構的特點目錄一、數控裝置的軟件結構－〔1〕數控裝置由軟件和硬件組成，硬件為軟件的運行提供了支持環境。數控裝置軟件的結構取決于數控裝置中軟件和硬件的分工，也取決于軟件本身所應完成的工作內容。數控裝置軟件是為實現數控裝置各項功能而編制的專用軟件，又稱系統軟件，分為管理軟件和控制軟件兩大局部，如圖10.9所示。在系統軟件的控制下，數控裝置對輸入的加工程序自動進行處理并發出相應的控制指令，使機床進行工件的加工。一、數控裝置的軟件結構－〔2〕同一般計算機系統一樣，由于軟件和硬件在邏輯上是等價的，所以在數控裝置中，由硬件完成的工作原那么上也可以由軟件來完成，但軟、硬件各有其不同特點。硬件處理速度較快，但價格貴，軟件設計靈活，適應性強，但處理速度較慢，因此在數控裝置中，軟、硬件的分配比例通常由其性能價格比決定。隨著電子和計算機技術的開展，以“硬連接〞構成的數控系統，逐漸過渡到以軟件為主要標志的“軟連接〞數控時代。即用軟件實現機床的邏輯控制、運動控制，因而具有較強的靈活性和適應性。一、數控裝置的軟件結構－〔3〕圖10.10為三種典型數控裝置的軟、硬件界面關系。二、數控裝置軟件結構的特點－〔1〕數控裝置是一個專用的實時多任務計算機系統，在它的控制軟件中，融會了當今計算機軟件技術中的許多先進技術，其中多任務并行處理、前后臺型軟件結構和中斷軟件結構三個特點又最為突出。１．數控裝置的多任務并行處理數控裝置軟件一般包括管理軟件和控制軟件兩大局部。管理軟件包括輸入、I／O處理、顯示、診斷等；而系統控制軟件包括譯碼、刀具補償、速度處理、插補、位置補償等。在許多情況下，數控裝置的管理的控制工作必須同時進行，即所謂的并行處理。例如，加工控制時必須同步顯示系統的有關狀態，位置控制與I／O控制同步處理，并始終伴隨著故障診斷功能；控制本身的插補、位置控制、預處理之間的并行處理。圖10.11為并行任務處理圖，雙向箭頭表示兩個模塊之間有并行處理關系二、數控裝置軟件結構的特點－〔2〕２．前后臺型軟件結構數控裝置軟件可以設計成不同的結構形式，不同的軟件結構對各任務的安排方式、管理方式也不同。常見的數控裝置軟件結構形式有前后臺型軟件結構和中斷軟件結構。前后臺型軟件結構適合于采用集中控制的單微處理器數控裝置。在這種軟件結構中，前臺程序為實時中斷程序，承擔了幾乎全部實時功能，這些功能都與機床動作直接相關，如位置控制、插補、輔助功能二、數控裝置軟件結構的特點－〔3〕處理、面板掃描及輸出等。后臺程序主要用來完成準備工作和管理工作，包括輸入、譯碼、插補準備及管理等，通常稱為背景程序。背景程序是一個循環運行程序，在其運行過程中實時中斷程序不斷插入。前后臺程序相互配合完成加工任務。如圖10.12所示，程序啟動后，運行完初始化程序即進入背景程序環，同時開放定時中斷，每隔一固定時間間隔發生一次定時中斷，執行一次中斷效勞程序。就這樣，中斷程序和背景程序有條不紊地協同工作。二、數控裝置軟件結構的特點－〔4〕３．中斷型軟件結構中斷型軟件結構沒有前后之分，除了初始化程序外，根據各控制模塊實時的要求不同，把控制程序安排成不同級別的中斷效勞程序，整個軟件是一個大的多重中斷系統，系統的管理功能主要通過各級中斷效勞程序之間的通信來實現。位置控制被安排在級別較高的中斷程序中，其原因是刀具運動的實時性要求最高，數控裝置必須提供及時的效勞。CRT顯示級別最低，在不發生其它中斷的情況下才進行顯示。〔１〕中斷程序的通信方式為了進行系統管理，系統中斷程序之間采取的通行方式有以下幾種。①設置軟件中斷。第1、2、4級設置成軟件中斷，第6級設置硬件中斷，由時鐘定時執行，每4ｍｓ中斷一次。第6級中斷請求兩次后，第4級中斷產生一次〔第4級每8ｍｓ產生一次〕。第6級中斷四次，第1，2級設置中斷請求一次。這樣便將第1、2、4、6級中斷聯系起來。二、數控裝置軟件結構的特點－〔5〕②中斷效勞程序自身的鏈接。系統的第1級中斷分為13個口，每一個口對應狀態的一位，每一位對應處理一個任務，即第1級中斷包括13個子任務。在執行第1級中斷各口的處理時，可以設置口狀態字處理其它位的請求，如圖10.13所示。如在8號口的處理程序中，可將2號口置1，這樣8號口程序一旦執行完，即刻轉入2號口處理。③設置標志。標志是各程序之間相互通信的有力工具。例如，第4級中斷主要完成插補功能，每8ms中斷一次。譯碼、刀具半徑補償等在第1級中斷中進行。在第1級中斷效勞程序中，進行完譯碼和刀具半徑補償后即刻設置標志。是否開放插補中斷程序取決于該標志的設置。在未設置譯碼、刀具半徑完成標志時，數控裝置跳過插補效勞程序而繼續往下執行。二、數控裝置軟件結構的特點－〔6〕〔２〕典型中斷的功能①第2級中斷。主要功能是對機床控制臺的輸入信號〔控制臺送給NC的控制開關信號和按鈕信號〕及NC鍵盤進行監控處理。其次是穿孔機操作處理，還有M、S、T、H強電信號處理和輸出信號處理等。第2級中斷的簡化框圖如圖10.14所示，程序段的增量以8ms為單位。二、數控裝置軟件結構的特點－〔7〕②第4級中斷。該級中斷最重要的功能是完成插補計算。系統中采用“時間分割法〞插補，即將程序段的增量以8ms為單位，劃分為許多小段，每次插補進給一小段。一次插補處理可以分4個階段，即速度計算、插補計算、終點判別、進給量變換。第4級中斷簡化框圖如圖10.15所示。ａ．設置標志，在下一次第4級中段時，先根據標志進行下一程序段的第4級預處理〔將軌跡參數搬到插補的參數區等〕；ｂ．進行速度處理，根據所設的標志，將本次插補的軸向進給量，作為本次總的軸向進給量；ｃ．插補預處理，是將由第1級中斷計算出的并已存于“輸入存儲器〞的本程序段刀具運動的中心軌跡等參數及一些軌跡線型〔G01，G02〕標志，搬入參數區。一般，對于有插補要求的程序段，都要先進行插補預處理。進給量換算處理。進給量換算包括進給量公英制換算和進給量的指數加減處理。二、數控裝置軟件結構的特點－〔8〕③第6級中斷。本級中斷主要完成位置控制、4ms定時計時和存儲器奇偶校驗工作。該典型數控系統中，位置控制是軟件和硬件配合下完成的。軟件局部的任務是在第6級中斷中，定時地從“實際位置計數器〞中回收實際位置值，然后將位置指令值與實際位置值之間的差值換算成速度指令值，送給硬件的“速度指令存放器〞，去控制電動機的運轉4ms定時計時。具體方法是：對4ms進行計數，每隔8ms定時地產生一次第３級和第４級軟件中斷請求。每隔16ms定時地產生一次第１級和第２級軟件中斷請求。以4ms為時間基準，對4ms進行累加計算，和數就是數控裝置使用的時間，這就是計時功能。存儲器奇偶校驗，其方法依ROM和RAM而有所不同，通過讀、寫奇偶校驗的方法，來判斷RAM是否出錯，如果出錯，先使伺服系統停止工作，并報警；然后，對出錯的區域進行寫和讀全0，全1試驗，找出出錯的地址和出錯的狀態，并將出錯范圍、出錯地址和出錯狀態在顯示器上顯示。ROM的奇偶校驗以一塊ROM為單位，通過求該塊ROM的累加和的方法實現。假設出錯，那么使伺服系統停止工作，點亮報警燈，找出出錯的位置，并在顯示器上顯示出該ROM在印制板上的安裝位置。第6級中斷簡化框圖如圖10.16所示。二、數控裝置軟件結構的特點－〔9〕二、數控裝置軟件結構的特點－〔10〕思考與練習10.2.1數控裝置系統軟件結構的特點是什么？10.2.2數控裝置系統軟、硬件界面有哪幾種形式？10.2.3數控系統的功能由硬件和軟件實現各有什么特點？二、數控裝置軟件結構的特點－〔11〕學習單元三數控裝置的信息處理單元學習目標了解數控裝置控制軟件的根本任務；理解零件程序的輸入、數據處理、插補計算的要求和原理。單元學習內容使用數控機床加工，必須編制好零件加工程序，而零件程序的解釋與具體執行，那么要由系統程序來完成。數控裝置的控制軟件主要完成以下根本任務。〔１〕系統管理。〔２〕操作指令的處理。〔３〕零件程序的輸入、解釋與執行。〔４〕系統狀態顯示。〔５〕手動數據輸入〔MDI〕。〔６〕故障報警和診斷單元三數控裝置的信息處理－〔1〕單元三數控裝置的信息處理－〔2〕其中，核心任務是控制零件程序的執行。一個零件程序的執行首先要輸入數控系統，然后經過譯碼、數據處理、插補、位置控制，由伺服系統執行數控裝置輸出的指令，驅動機床完成加工。整個過程可以用圖10.17表示。1、零件程序的輸入2、數據處理3、插補計算目錄一、零件程序的輸入零件程序的輸入一般通過MDI鍵盤或通信方式進行，大都采用中斷方式。數控裝置的接口接收到一個字符后就向CPU發出中斷信號，激活中斷效勞程序，每讀入一個字符，先進行奇偶校驗，檢查讀入字符的正確性；再進行語句檢查，即檢查該字符是不是程序字的信息，最后才把輸入的字符存入零件程序緩沖區。輸入一段完整的程序后還要進行語法檢查，即檢查各個字是否符合程序段格式；字的順序對不對，需要的信息是否完整等。通過了這些檢查，才把此程序段輸入到零件程序存儲器。零件程序的輸入過程如圖10.18所示。二、數據處理零件程序輸入后，插補程序是不能直接應用的，必須對加工程序進行預處理，得出插補程序所需要的數據信息和控制信息。數據處理，主要包括譯碼、運動軌跡計算和速度計算。譯碼是把零件程序中的各種信息轉為數控裝置系統所能識別的專門信息，存放在指定的內存專用空間。譯碼處理的過程如圖10.19所示。運動軌跡計算是將工作輪廓軌跡轉化為刀具中心軌跡〔通過刀具補償實現〕；速度計算主要解決加工運動的速度問題。數控裝置在處理數據過程中，有很多程序是并存的。數控裝置中各種信息的存儲與傳遞〔即交換〕是通過各種緩沖存放區實現的。三、插補計算－〔1〕數控系統的主要任務是對機床運動軌跡的控制，一般情況是運動軌跡的起點坐標、終點坐標和軌跡的曲線方程，由數控系統實時地計算出各個中間點的坐標，即通過數控系統的計算“插入、補上〞運動軌跡各個中間點的坐標，通常把這個過程稱為“插補〞。插補的結果是輸出運動軌跡的中間坐標值，機床的伺服驅動系統根據這些坐標值控制各坐標軸協調運動，加工出預定的幾何形狀。插補工作可以用硬件或軟件實現。早期的硬件數控系統〔NC〕，采用硬件的邏輯電路來實現插補，而計算機數控系統中，一般由軟件來完成。軟件插補法可分為脈沖增量插補法和數據采樣插補法兩類。三、插補計算－〔2〕〔一〕脈沖增量插補法脈沖增量插補法把每次插補運算產生的指令脈沖輸出到伺服系統，驅動各坐標軸運動。每發出一個脈沖，工作臺移動一個根本長度單位，即脈沖當量。由于輸出脈沖的最大速度取決于執行一次運算所需的時間，因此，進給速率受到一定限制，所以適用于以步進電機為驅動裝置的開環數控系統。１、逐點比較法直線插補逐點比較法的根本原理是控制對象每走一步都要和規定的軌跡進行比較，根據比較結果斷定下一步移動的方向，向誤差最小的方向移動。逐點比較法是以階梯折線來逼近運動軌跡的。如圖10.20所示，加工軌跡為第一象限直線OA，起點坐標O為坐標原點，終點坐標為A〔Xｅ，Ｙｅ〕，點M〔Xｍ，Yｍ〕為加工點〔動點〕。假設M在直線OA上，那么有：

Σ＝XｅYｍ－XｍYｅ＝０假設M點在直線OA的上方，有：Σ＝XｅYｍ－XｍYｅ＞０三、插補計算－〔3〕假設M點在直線OA的下方，有：Σ＝XｅYｍ－XｍYｅ＜０所以，｜Σ｜越小，M點越逼近直線。因此，可用Σ作為判別函數，判斷動點和直線的相對位置。對于待加工的第一象限直線OA，在X，Y方向只能向＋X，＋Y方向運動，并應向使｜Σ｜最小的方向走步。所以當Σ＞０，向＋X方向移動一步；當Σ＜０，向＋Y方向移動一步；當Σ＝０，向＋X方向、＋Y方向或＋X，＋Y同時運動的三個方向中，選擇使｜Σ｜最小的方向移動。三、插補計算－〔4〕直線插補的終點判別可采用兩種方法，一是設置兩個減法計數器，在加工前，分別存入終點坐標值Xｅ，Yｅ。X或Y方向上每走一步，就在相應的計數器中減１，直到兩個計數器中的數都減為零時，停止插補；二是設置一個計數器，存入X和Y坐標進給的步數總和N，即N＝Xｅ＋Yｅ，每走一步，計數器減１，直到N＝０為止。逐點比較法直線插補的計算，需要以下4個步驟。〔１〕偏差計算。計算Σ值，作為偏差判別的依據。〔２〕偏差判別。根據Σ值確定動點和直線的相對位置，決定下一步進給的方向。〔３〕坐標進給。根據判別結果，向相應的方向移動一步。〔４〕終點判別。根據計數器的內容是否為０判別是否到達終點。對于其它象限的直線，插補過程類似，區別僅僅是坐標的移動方向不同。２、逐點比較法圓弧插補逐點比較法圓弧插補的原理與直線插補相同，先判斷動點與圓弧的相對位置，然后決定進給方向，最后判別是否到達終點。詳細過程不再贅述。三、插補計算－〔5〕〔二〕數據采樣插補法數據采樣插補是用小段直線來逼近給定軌跡，插補輸出的是下一個插補周期內各軸要運動的距離，可到達很高的進給速度，適用于閉環數控系統。數據采樣插補是根據用戶程序的進給速度，將給定輪廓曲線分割為每一插補周期的進給段，即輪廓步長。每一個插補周期執行一次插補運算，計算出下一個插補點〔動點〕坐標，從而計算出下一周期各個坐標的進給量，進而得出下一插補點的位置。計算機定時對坐標的實際位置進行采樣，采樣數據與指令位置進行比較，得出位置誤差，再根據位置誤差對伺服系統進行控制，到達消除誤差，使實際位置跟隨指令位置的目的。插補周期可以等于采樣周期，也可以是采樣周期的整數倍。對于直線插補，動點在一個插補周期內運動的直線段與給定直線重合。對于圓弧插補，動點在一個插補周期內運動的直線段以弦線〔或切線、割線〕逼近圓弧。數據采樣插補的具體算法有多種，如時間分割法、擴展DDA法、雙DDA法等，本書不做詳細介紹。三、插補計算－〔6〕思考與練習10.3.1零件加工程序輸入的過程是怎樣的？10.3.1數控系統的數據處理包括哪幾個方面？10.3.3何謂插補？有哪兩大類插補算法？學習單元四數控裝置的通信單元四數控裝置的通信單元學習目標掌握數控裝置異步串行通信接口和網絡通信接口定義；掌握數控裝置異步串行通信和網絡通信的實現單元學習內容隨著CAD、CAM、CIMS計算機集成制造系統〕等技術的開展，機床數控裝置與計算機的通信顯得越來越重要。現代數控裝置一般具有與上級計算機或DNC〔分布式數控系統〕計算機直接通信或連入工廠局域網進行網絡通信的功能。數控裝置常用的通信接口有異步串行通信接口RS－232和網絡通信接口。1、異步串行通信接口2、網絡通信接口目錄一、異步串行通信接口－〔1〕異步串行通信接口在數控裝置中應用非常廣泛，主要實現一臺計算機與一臺數控機床連接進行信息的交換。在串行通信中，廣泛使用的接口標準是RS－232C標準。它是美國