数控技术第3章3.2节

第3章 计算机数控装置

3.1 概述 3.2 CNC装置的硬件结构

3.3 CNC装置的软件结构3.4 典型数控功能原理及实现 3.5 国内外典型CNC系统简介1

4.2 CNC系统的硬件结构3.2 CNC装置的硬件结构从CNC装置的总体安装结构看： CNC装置的硬件有整体式和分体式两种。 整体式：显示器和手工数据输入面板、操作面板及 由功能模块组成的电路板等安装在一个机箱内。 分体式：把显示器和手工数据输入面板、操作面板 等做成一个部件，而把由其他功能模块组成的电路板 安装在一个机箱内，两者用导线或者光纤连接。 操作面板：吊挂式、床头式、控制柜式等。2

4.2 CNC系统的硬件结构3.2 CNC装置的硬件结构从CNC装置的电路板的结构特点看： CNC装置的硬件有大板结构和模块化结构两种。 大板结构：一个系统都有一个大板，称为主板。

主板上装有主CPU和各轴的位置控制电路等，其他子板， 如零件程序存储器板和PLC板都直接插在主板上，组成核心部分。

模块化结构：将微处理机、存储器、输入/输出控制组成独立微型计算机的硬件模块，相应的软件也是模块结构。

4.2 CNC系统的硬件结构3.2 CNC装置的硬件结构按CNC装置的CPU的性质： CNC装置的硬件有专用CPU结构和通用CPU结构两种。 专用CPU:采用专用芯片及模板组成结构紧凑的CNC装置，由厂家专门设计和制造，保护知识产权，无通用性。

通用CPU:基于通用计算机开发的，充分利用通用计算机丰富的软件资源。2

4.2 CNC系统的硬件结构3.2 CNC装置的硬件结构按CNC装置内的CPU的数量：CNC装置的硬件有单CPU结构和多CPU结构两种。

3.2.1 单CPU和多CPU 1、单CPU整个CNC装置只有一个CPU,它集中控制和管理 整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种NC 功能。 投资小，结构简单、易于实现。 功能受到CPU字长、数据宽度、寻址能力和运算 速度等诸多因素的影响。

4.2 CNC系统的硬件结构3.2 CNC装置的硬件结构2、多CPU 在一个数控系统中有两个或两个以上的CPU, 每个CPU及其所属功能模块配以相应的接口形成 多个子系统，同时把机床数字控制总任务划分为 若干子任务，每个子任务均有相应的子系统完成， 各司其职，独立执行程序。 特点： 能实现真正意义上的并行处理，处理速度快， 可以实现较复杂的系统功能。 容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统 重组仍可断继续工作。3

4.2 CNC系统的硬件结构3.2 CNC装置的硬件结构 可分为主从结构和多主结构： 主从结构数控装置只有一个CPU(称为主CPU)对系统的资源有控制 和使用权，其它带CPU的功能部件，只能接受主CPU的控制 命令或数据，或向主CPU发出请求

信息以获得所需的数据。 即它是处于以从属地位的，故称之为主从结构。

多主结构当数控装置中多个CPU对系统内的资源享有近似平等的 控制权和使用权时，则构成多主结构。

结构形式：共享总线结构型、共享存储器结构型。3

4.2 CNC系统的硬件结构3.2 CNC装置的硬件结构共享存储器结构RAM/EPROM EPROM RAM 512 中央CPU 512 RAM EPROM

键盘字符 发生器

显示CPU

插补CPU

串口和收发器

CTRC CRT 模拟量输出

并行接口 机床接口… …

反馈脉冲处理 反馈信号收发器

XYZCW4

4.2 CNC系统的硬件结构3.2 CNC装置的硬件结构

结构特征：o 面向公共存储器来设计的，即采用多端口来实 现各主模块之间的互连和通讯，

o 采用多端口控制逻辑来解决多个模块同时访问 多端口存储器冲突的矛盾。 由于多端口存储器设计较复杂，而且对两个以上 的主模块，会因争用存储器可能造成存储器传输信 息的阻塞，所以这种结构一般采用双端口存储器 (双端口RAM)。5

3.2 CNC装置的硬件结构共享总线结构CRT/MDI操作面板 图形显示 模块(CPU)

4.2 CNC系统的硬件结构

通讯模块 (CPU)FANUC BUS

自动编程模块 (CPU)

主存储 器模块

插补模块 (CPU)

PLC模块 (CPU)

位置控制模块 (CPU) 伺服驱动单元

主轴控 制模块 主轴单元

I/O单元

国外某数控系统硬件结构6

4.2 CNC系统的硬件结构3.2 CNC装置的硬件结构 结构特征： o 功能模块分为带有CPU或DMA的主模块和

从模块(RAM/ROM,I/O模块),o 以系统总线为中心，所有的主、从模块都

插在严格定义的标准系统总线上，o 采用总线仲裁机构(电路)来裁定多个模块同 时请求使用系统总线的竞争问题。7

总 线 型 数 控 装 置

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3.2.3 数字化分布式结构(数控系统硬件未来的发展方向)将组成数控系统的下层子系统(如数字 式伺服系统、主轴驱动系统、PLC等)通过光 纤或现场总线等介质，与PC数控装置连接起 来，组成完成的数控系统。进给轴驱动器和主轴驱动 器一般为全数字化控制。

自身带有实 时网络接口。

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3.2 CNC装置的硬件结构

CPU主控制板

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课后思考1. CNC装置的硬件结构的主要特点。 2. 查阅资料，了解CNC装置硬件结构最新发展动态。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/71oi.html