典型数控系统的结构及其工作原理.ppt

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第2章典型数控系统的结构及其工作原理2.1FANUC数控系统结构FANUC6系统系统采用了在当时属于先进的8086系列微处理器与大规模集成电路；伺服驱动系统通常采用FANUC直流驱动系统，通过脉冲编码器进行位置检测，构成半闭环位置控制系统。

系统软件为固定式专用软件，系统最大可以控制5轴，3轴联动，具有较强的自诊断功能与较高的可靠性。

FANUC11系统FS11的硬件仍然采用大板结构，系统采用了比FS6更为先进的68000系列微处理器与专用大规模集成电路系统软件为固定式专用软件，最大可以控制5轴，并实现全部控制轴的联动。

系统还可以选择并联轴控制、3D刀补、手动任意角度进给等多种功能。

系统采用了菜单操作的软功能面板，可以进行简单的人机对话式编程。

FANUC0系统FS0系列是一种采用了高速32位微处理的高性能的CNC。

控制电路中采用了高速微处理器、专用大规模集成电路、半导体存储器等器件，提高了系统可靠性与系统的性能价格比系统采用了高性能的固定软件与菜单操作的软功能面板，可以进行简单的人机对话式编程。

FANUC15/16/18系统

（1）系统硬件采用超大规模集成芯片，CPU可以是80486或PENTIUM系列处理器

（2）系统元器件采用了立体化、高密集的安装方式（3）系统采用8.4in或9.5inTFT彩色液晶显示器，（4）系统软件丰富，功能强大，具有渐开线、抛物线、等多种特殊曲线的插补功能与多种固定加工循环。

（5）系统可配套/i系列高精度、智能型数字式交流伺服系统（6）系统带有高速PMC（7）FS-15/16/18系列系统既可单机运行，也可通过Remotebuffer接口与个人计算机相连2.2FANUC数控系统工作原理单微处理器结构的微型计算机系统的基本结构包括微处理器和总线、I/O接口、存储器、串行接口等。

微处理器通过I/O接口和各个功能模块相连，其中有些模块（包括其I/O口）习惯上也称为接口，如CRT/MDI接口等。

此外数控系统还必须有控制单元部件和接口电路，如位置控制单元、可编程控制器、主轴控制单元、手动控制接口、穿孔机和纸带阅读机接口，以及其它选件接口等。

微处理器和总线微处理器主要完成信息处理，包括控制和运算两方面的任务。

（1）控制任务根据系统要实现的功能而进行的协调、组织、管理和指挥工作

（2）运算任务是完成一系列的数据处理工作，主要包括译码、反馈值的比较运算等总线是CPU与各组成部件、接口等之间的信息公共传输线，包括控制总线、地址总线和数据总线，即通常所说的三总线存储器CNC系统中的存储器包括只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）两种位置控制单元又称为位置控制器或位置控制模块，位置控制主要是对数控机床的进给运动的坐标位置进行控制。

（1）位置控制芯片

（2）位置控制模板输入/输出（I/O）接口

（1）输入输出接口的标准化数控装置与机床及机床电器设备之间的接口分为四种类型。

第1类：

与驱动有关的连结电路，主要是指与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连结电路。

第2类：

数控装置与测量系统和测量传感器之间的连结电路。

第3类：

电源及保护电路。

第4类：

开/关信号和代码信号连结电路。

（2）输入、输出信号的分类及接口电路的任务直流模拟信号用于进给坐标轴和主轴的伺服控制，或用于其它接收、发送模拟量信号的设备。

交流信号用于直接控制功率执行器件。

（3）直流数字输入、输出接口输入接口是接收机床操作面板的各开关、按钮信号及机床的各种限位开关的开关量信号。

输出接口是将机床各种工作状态送到机床搡作面板上用灯显示出来，把控制机床动作的信号送到强电箱。

可编程控制器（PC）数控机床用PC可分为两类:

一类为实现数控机床顺序控制而专门设计制造的“内装型”PC。

从属于CNC系统，PC与NC间的信号传送在CNC系统内部实现。

另一类是技术规范、功能和参数能满足数控机床要求的“独立型”PC。

“独立型”PC不属于CNC系统，可以自己独立使用，它具有完备的硬件和软件结构。

2.3SIEMENS数控系统结构SIEMENS810/820系统810与820的区别仅在于显示器，810为9in单色显示，系统电源为直流24V；820为12in单色或彩色显示，系统电源为交流220V。

810/820最大可控制6轴（其中允许有2个作为主轴控制），3轴联动。

系统软件上，增加了蓝图编程、固定循环、极坐标编程、CL800语言编程等功能，为加工程序的编制提供了方便。

810/820系统还具有“通道”控制功能，可以两个通道同时工作，为机床设计人员提供了便利。

SIEMENS802系列系统SIEMENS802S、802C系列是SIEMENS公司专为简易数控机床开发的经济型系统，两种系统的区别是：

802S/Se/Sbaseline系列采用步进电动机驱动；802C/Ce/Cbaseline系列采用数字式交流伺服驱动系统。

802D，系统采用SIEMENSPCU210模块，控制轴数为4轴/4轴联动，可以通过61lU伺服驱动器携带l0V主轴模拟量输出，以驱动带模拟量输入的主轴驱动系统。

SIEMENS810D/840D系统810D采用SIEMENSCCU模块，最大控制轴数为6轴，1通道工作840D采用SIEMENSNCU模块，最大控制轴数可达31轴，10通道同时工作810D/840D可以在WINDOWS环境下运行，系统功能强大，开放性好，软件十分丰富。

系统除具有数字化仿形功能、NURBS插补、样条插补、多项式插补、3D刀补等先进的功能外，还可以配套ShopMi11（铣床、加工中心）或ShopTurn、AUTORUN（数控车床）图形对话式操作、编程软件，直接使用人机对话式编程。

2.4SIEMENS数控系统工作原理多微处理器系统优点

（1）性能价格比高。

由于多微处理器并行执行控制信息，可以适应多轴控制、高精度、高进给速度和高效率的控制要求。

（2）采用模块化结构，具有良好的适应性和可扩展性。

多处理器系统大多采用模块化结构，一个模块包括其软件，实现特定的功能。

一般硬件是通用的，只要开发不同的软件即可构成不同的CNC系统。

（3）可靠性高。

多处理器系统由于每个处理器相对独立，各自分管系统的部分功能，如果某个模块出了故障，其他模块可照常工作。

插件模块更换方便，可以将故障损失限制在较小的范围内。

多微处理器CNC系统的典型结构

（1）功能模块CNC系统一般由下面几种功能模块组成：

CNC管理模块、CNC插补模块、PC模块、位置控制模块、人机接口模块、存储器模块

（2）共享总线结构优点是系统配置灵活，结构简单，容易实现，造价低（3）共享存储器结构