数控系统的基本硬件结构

一、基本硬件组成
数控系统(CNC)通常由微机基本系统、人机界面接口、通信接口、进给轴位置控制接口、主轴控制接口以及辅助功能控制接口等部分组成。


二、微机基本系统
通常微机基本系统是由微处理器CPU、存储器(EPROM、RAM)、定时器、中断控制器、输入输出接口等组成。
(1)微处理器CPU 它是整个数控系统的核心,常用的有8位、16位、32位的CPU。对于中、低档的数控系统,一般采用8位或16位CPU,对于高档的数控系统,一般采用32位CPU。
(2)存储器 它分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。ROM主要用来存储数控系统的控制软件,RAM主要用来存储用户的零件加工程序和数据等。存储器容量的大小,由数控系统的复杂程度和用户的需求来决定,如图2-2所示。

CPU中断向量存放区
系统控制软件数据暂存区
刀具参数表
G53-G59参数表
丝杠间隙值
螺距误差表
系统参数表
零件加工程序目录
零件加工程序存放区

图2-2

(3)定时器与中断控制器 它用于计算机系统的定时控制与多级中断管理。
三、接口
1. 人机界面接口
2. 通信接口
一般CNC装置带有RS232C串行接口或DNC通信接口,可实现DNC方式的数控加工。高档的CNC装置还配有FMS等高性能通信接口,按制造自动化协议(manufacturing automation protocol, MAP)等通信,可实现车间或工厂生产自动化。
3. 进给轴的位置控制接口
实现进给轴的位置控制包括三个方面的内容:一是进给速度的控制,二是插补运算,三是位置闭环控制。
进给轴位置控制接口包括模拟量输出接口和位置反馈计数器接口。模拟量输出接口采用数模转换器DAC,输出模拟电压,用以控制速度伺服单元。模拟电压的正负和大小分别决定了电动机的转动方向和转速。位置反馈计数器接口能检测并记录位置反馈元件(如光电编码器)所发回的信号,从而得到进给轴的实际位置。
4. 主轴控制接口
主轴S功能可分为无级变速、有级变速和分段无级变速三大类。当数控机床配有主轴驱动装置时,可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行无级变速。
5. MST控制接口
数控系统的MST功能是通过开关量输入/输出接口完成。MST功能的开关量控制逻辑关系复杂,在数控机床中一般采用可编程序控制器(programmable logic controller,PLC)来实现MST功能。

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