數控裝置的及軟體結構設計

❶ CNC裝置的軟體結構可分為哪兩類各有何特點

多重中斷結構：響應機床中斷請求快，適合機床工作需要。 裝置從它的硬體組成結構來看，若按其中含有CPU的多少來分，可分為下面幾類： 單機系統：整個CNC裝置只有一個CPU，它集中控制和管理整個系統資源，通過分時處理的方式來實現各種NC功能。 主從結構，系統中只有一個CPU(稱為主CPU)對系統的資源有控制和使用權其它帶CPU的功能部件，只能接受主CPU的控制命令或數據，或向主CPU發出請求信息以獲得所需的數據。即它是處於以從屬地位的，故稱之為主從結構。 多機系統：CNC裝置中有兩個或兩個以上的CPU，即系統中的某些功能模塊自身也帶有CPU，根據部件間的相互關系又可將其分為： 多主結構：系統中有兩個或兩個以上帶CPU的模塊部件對系統資源有控制或使用權。模塊之間採用緊耦合，有集中的操作系統 ，通過仲裁器來解決匯流排爭用問題，通過共公存儲器進行交換信息。 分布式結構：系統有兩個或兩個以上帶CPU的功能模塊，各模塊有自己獨立的運行環境，模塊間採用松耦合，且採用通訊方式交換信息。希望我的回答對您有所幫助~

❷ 數控機床的基本組成、結構及基本原理

數控機床的基本組成包括加工程序載體、數控裝置、伺服驅動裝置、機床主體和其他輔助裝置。根據輸入數據插補出理想的運動軌跡，然後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此，數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的系統程序進行合理地組織，使整個系統協調地進行工作。

與傳統的機床相比，數控機床主體具有如下結構特點：

1）採用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常用提高結構系統的靜剛度、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應數控機床連續自動地進行切削加工的需要。

採取改善機床結構布局、減少發熱、控制溫升及採用熱位移補償等措施，可減少熱變形對機床主機的影響。

2）廣泛採用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置，使數控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動系統的結構。

3）採用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。

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使用注意：

1、數控機床的使用環境：對於數控機床最好使其置於有恆溫的環境和遠離震動較大的設備（如沖床）和有電磁干擾的設備；

2、電源要求；

3、數控機床應有操作規程：進行定期的維護、保養，出現故障注意記錄保護現場等；

4、數控機床不宜長期封存，長期會導致儲存系統故障，數據的丟失；

5、注意培訓和配備操作人員、維修人員及編程人員。

❸ 數控裝置軟體結構類型有哪幾種

CNC裝置的硬體結構：按組成CNC裝置的印刷電路板的結構特點和插拔方式的不同，可分為大板式結構和模塊化結構兩類；按CNC裝置內部微處理器的數量，可分為單微處理器和多微處理器結構兩類。軟體結構特點： 1）多任務並行處理：並行處理指計算機在同一時間內完成兩種或兩種以上相同性質或性質不同的工作。2）時實中斷處理：滿足時實性和多任務的要求，中斷結構決定了系統軟體結構．硬體結構特點：

❹ CNC系統兩種典型的軟體結構是是什麼

(1)前後台型軟體結構 前後台型軟體結構將CNC系統整個控制軟體分為前台程序和後台程序。前台程序是一個實時中斷服務程序實現插補、位置控制及機床開關邏輯控制等實時功能後台程序又稱背景程序是一個循環運行程序實現數控加工程序的輸入和預處理即解碼、刀補計算和速度計算等數據處理以及管理的各項任務。前台程序和後台程序相互配合完成整個控制任務。工作過程大致是系統啟動後經過系統初始化進入背景程序循環中。在背景程序的循環過程中實時中斷程序不斷插入完成各項實時控制任務。
(2)多重中斷型軟體結構 多重中斷型軟體結構沒有前後台之分除了初始化程序外把控製程序安排成不同級別的中斷服務程序整個軟體是一個大的多重中斷系統。

❺ 在CNC系統中,控制軟體的結構主要有

CNC系統是一個專用的實時多任務計算機系統，在它的控制軟體中融合了當今計算機軟體技術中的許多先進技術，其中最突出的是多任務並行處理和多重實時中斷。下面分別加以介紹。

1、多任務並行處理

(1) CNC系統的多任務性。CNC系統通常作為一個獨立的過程式控制制單元用於工業自動化生產中，因此它的系統軟體必須完成管理和控制兩大任務。系統的管理部分包括輸入、I/O處理、顯示和診斷。系統的控制部分包括解碼、刀具補償、速度處理、插補和位置控制。在許多情況下，管理和控制的某些工作必須同時進行。例如，當CNC系統工作在加工控制狀態時，為了使操作人員能及時地了解CNC系統的工作狀態，管理軟體中的顯示模塊必須與控制軟體同時運行。當CNC系統工作在NC加工方式時，管理軟體中的零件程序輸入模塊必須與控制軟體同時運行。而當控制軟體運行時，其本身的一些處理模塊也必須同時運行。例如，為了保證加工過程的連續性，即刀具在各程序段之間不停刀，解碼、刀具補償和速度處理模塊必須與插補模塊同時運行，而插補又必須與位置控制同時進行。

下面給出CNC系統的任務分解圖(圖3-10(a))和任務並行處理關系圖(圖3-10(b))。在圖3-10(b)中,雙向箭頭表示兩個模塊之間有並行處理關系。

(2) 並行處理的概念。並行處理是指計算機在同一時刻或同一時間間隔內完成兩種或兩種以上性質相同或不相同的工作。並行處理最顯著的優點是提高了運算速度。拿n位串列運算和n位並行運算來比較，在元件處理速度相同的情況下，後者運算速度幾乎提高為前者的n倍。這是一種資源重復的並行處理方法，它是根據「以數量取勝」的原則大幅度提高運算速度的。但是並行處理還不止於設備的簡單重復，它還有更多的含義。如時間重疊和資源共享。所謂時間重疊是根據流水線處理技術，使多個處理過程在時間上相互錯開，輪流使用同一套設備的幾個部分。而資源共享則是根據「分時共享」的原則，使多個用戶按時間順序使用同一套設備

目前在CNC系統的硬體設計中，已廣泛使用資源重復的並行處理方法，如採用多CPU的系統體系結構來提高系統的速度。而在CNC系統的軟體設計中則主要採用資源分時共享和資源重疊的流水線處理技術。

(3) 資源分時共享。在單CPU的CNC系統中，主要採用CPU分時共享的原則來解決多任務的同時運行。一般來講，在使用分時共享並行處理的計算機系統中，首先要解決的問題是各任務佔用CPU時間的分配原則，這裡面有兩方面的含義：其一是各任務何時佔用CPU；其二是允許各任務佔用CPU的時間長短。

在CNC系統中，對各任務使用CPU是用循環輪流和中斷優先相結合的方法來解決。圖3-10(c)是一個典型CNC系統各任務分時共享CPU的時間分配圖。

系統在完成初始化以後自動進入時間分配環中，在環中依次輪流處理各任務。而對於系統中一些實時性很強的任務則按優先順序排隊，分別放在不同中斷優先順序上，環外的任務可以隨時中斷環內各任務的執行。

每個任務允許佔有CPU的時間受到一定限制，通常是這樣處理的，對於某些佔有CPU時間比較多的任務，如插補准備，可以在其中的某些地方設置斷點，當程序運行到斷點處時，自動讓出CPU，待到下一個運行時間里自動跳到斷點處繼續執行。

(4) 資源重疊流水處理。當CNC系統處在NC工作方式時，其數據的轉換過程將由零件程序輸入、插補准備(包括解碼、刀具補償和速度處理)、插補、位置控制4個子過程組成。如果每個子過程的處理時間分別為 ,那麼一個零件程序段的數據轉換時間將是

如果以順序方式處理每個零件程序段，即第一個零件程序段處理完以後再處理第二個程序段，依此類推，這種順序處理時的時間空間關系如圖3-11(a)所示。從圖上可以看出，如果等到第一個程序段處理完之後才開始對第二個程序段進行處理，那麼在兩個程序段的輸出之間將有一個時間長度為t的間隔。同樣在第二個程序段與第三個程序段的輸出之間也會有時間間隔，依此類推。這種時間間隔反映在電機上就是電機的時轉時停，反映在刀具上就是刀具的時走時停。不管這種時間間隔多麼小，這種時走時停在加工工藝上都是不允許的。消除這種間隔的方法是用流水處理技術。採用流水處理後的時間空間關系如圖3-11(b)所示。

流水處理的關鍵是時間重疊，即在一段時間間隔內不是處理一個子過程，而是處理兩個或更多的子過程。從圖3-11(b)可以看出，經過流水處理後從時間開始，每個程序段的輸出之間不再有間隔，從而保證了電機轉動和刀具移動的連續性。

從圖3-11（b）中可以看出，流水處理要求沒一個處理子程序的運算時間相等。而在CNC系統中每一個子程序所需的處理時間都是不相等的，解決的辦法是取最長的子程序處理時間為處理時間間隔。這樣當處理時間較短的子程序時，處理完成之後就進入等待狀態。

(a) 順序處理

(b) 流水處理
圖3-11 資源重疊流水處理

在單CPU的CNC裝置中，流水處理的時間重疊只有宏觀的意義，即在一段時間內，CPU處理多個子程序，但從微觀上看，各子程序分時佔用CPU時間。

2、實時中斷處理

CNC系統控制軟體的另一個重要特徵是實時中斷處理。CNC系統的多任務性和實時性決定了系統中斷成為整個系統必不可少的重要組成部分。CNC系統的中斷管理主要靠硬體完成，而系統的中斷結構決定了系統軟體的結構。其中斷類型有外部中斷、內部定時中斷、硬體故障中斷以及程序性中斷等。

(1) 外部中斷。主要有紙帶光電閱讀機讀孔中斷、外部監控中斷(如緊急停、量儀到位等)和鍵盤操作面板輸入中斷。前兩種中斷的實時性要求很高，通常把這兩種中斷放在較高的優先順序上，而鍵盤和操作面板輸入中斷則放在較低的中斷優先順序上。在有些系統中，甚至用查詢的方式來處理它。

(2) 內部定時中斷。主要有插補周期定時中斷和位置采樣定時中斷。在有些系統中，這兩種定時中斷合二為一。但在處理時，總是先處理位置控制，然後處理插補運算。

(3) 硬體故障中斷。它是各種硬體故障檢測裝置發出的中斷，如存儲器出錯、定時器出錯、插補運算超時等。

(4) 程序性中斷。它是程序中出現的各種異常情況的報警中斷，如各種溢出、清零等
計算機數控系統(ComputeNumericalContr01)簡稱CNC系統，是一種用計算機通過執行其存儲器內的程序來實現數控功能，並配有介面電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統。數控機床在CNC系統的控制下，自動地按給定的加工程序加工出工件。所以，計算機數控系統是一種包含計算機在內的數字控制系統。---專業CNC維修
自1952年出現第一台數控銑床以來，一直採用硬體數控裝置對機床進行控制，簡稱NC裝置。經過大約二十年時間，到1971年開始引入了計算機控制。一開始CNC系統中採用小型計算機取代傳統的硬體數控(NC)，但隨著計算機技術的發展，現代數控機床大都採用成本低、功能強和可靠性高的微型計算機，取代小型計算機進行機床數字控制，簡稱MNC，但是大家習慣上仍稱它們是CNC。採用計算機控制和採用微型計算機控制的工作原理基本相同。
CNC系統是一種位置控制系統。其控制過程是根據輸入的信息(加工程序)，進行數據處理、插補運算，獲得理想的運動軌跡信息，然後輸出到執行部件，加工出所需要的工件。CNC系統的核心是CNC裝置。由於採用了計算機，使CNC裝置的性能和可靠性提高，促使CNC系統迅速發展。

主要硬體元部件功能
CNC裝置的硬體組成一般有：CPU及匯流排、存儲器、輸入設備介面、I／O電路介面、位置控制器、顯示設備介面，以及通信網路介面等。下面對主要元部件做一簡單介紹。
CPU與匯流排
1．CPU概述
CPU是CNC裝置的核心，具有執行計算的能力和控制能力。CPU主要由控制單元、算術邏輯單元和一些暫存寄存器組成。CPU在CNC裝置中工作時，其控制單元從存儲器中依次取出組成程序的指令，進行解碼後，向CNC裝置的各部分按順序發出執行操作的控制信號；同時接收執行部件發出的反饋信號，與程序中的指令信號比較後，決定下一步應執行的操作。
2．匯流排
匯流排是計算機系統內部各獨立模塊之間傳遞各種信號的渠道。計算機系統中，各種功能模塊通過匯流排有機地連接起來，通過匯流排實現相互間的信息傳送和通信。
匯流排通常可以分為片匯流排、內匯流排和外匯流排。
片匯流排為元件級匯流排，是組成一個小系統或CPU插件各晶元間的連接匯流排。片匯流排包括地址匯流排、數據匯流排和控制匯流排，即所謂三匯流排結構。
內匯流排又稱系統匯流排，為板級匯流排，甩於CNC裝置中各插件板之間的連接和通信。如S—100匯流排、PC匯流排、Multi匯流排，STD、IBM—AT、標准匯流排等。
外匯流排又稱通信匯流排，它用於系統與系統之間的通信。這類匯流排有RS—232C、RS—422、IEEE—488等。
實際應用和理論分析證明，STD匯流排是一種比較好的工業匯流排，在國際上獲得廣泛應用，也是國內優選重點發展的工業標准機匯流排。

STD匯流排的CPU模板幾乎可以包容所有的8位和16位微處理器，如Z80、8080、68—00、8086、8088、80286，以及單片機8031、8098等，並且可以與各種通用的存儲器和I／O介面模塊匹配。
STD匯流排的工業介面板可以與控制現場的各種機電設備直接連接，可以驅動各種功率的交流電動機、直流電動機、步進電動機，各種繼電器、接觸器等。減少了中間環節，不僅降低成本，也提高了系統的可靠性，並且簡化了系統設計。
STD匯流排的顯著特點是模塊化和高可靠性，可以簡要地歸納如下：
（1）板結構，功能單一 STD產品採用小板結構，標准尺寸165mmXll4mm』一塊模板通常只有一種功能，用戶可以根據需要靈活地組成自己的實用系統。
（2）標准布局，安全可靠 各種模板都是按標准布局設計的，模板上的布局基本是由匯流排驅動，經過功能模塊，連到I/O介面。這種結構設計，具有最短的路徑，降低各種信號相互干擾，模塊的可靠性提高。
產品配套，功能齊全 STD匯流排產品在國際上已有近千種模板，有許多家公司供貨，可以提供多種STD匯流排的功能模塊。

❻ 1、.何謂數控機床它是由哪幾部分組成各部分作用是什麼

一、數控機床是採用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的機床。 數控機床由以下幾部分組成：程序編制及程序載體、輸入裝置、數控裝置及強電控制裝置、驅動系統及位置檢測裝置、輔助控制裝置、機床本體。

二、

1、數控程序是數控機床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析的基礎上，確定零件坐標系在機床坐標繫上的相對位置，即零件在機床上的安裝位置；刀具與零件相對運動的尺寸參數；零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數以及輔助裝置的動作等。

2、輸入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數控代碼傳遞並存入數控系統內。根據控制存儲介質的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動器等。數控機床加工程序也可通過鍵盤用手工方式直接輸入數控系統；數控加工程序還可由編程計算機用RS232C或採用網路通信方式傳送到數控系統中。

3、數控裝置是數控機床的核心。數控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數控加工程序，經過數控裝置的邏輯電路或系統軟體進行編譯、運算和邏輯處理後，輸出各種控制信息和指令，控制機床各部分的工作，使其進行規定的有序運動和動作。

4、驅動裝置接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大後，嚴格按照指令信息的要求驅動機床移動部件，以加工出符合圖樣要求的零件。因此，它的伺服精度和動態響應性能是影響數控機床加工精度、表面質量和生產率的重要因素之一。驅動裝置包括控制器（含功率放大器）和執行機構兩大部分。目前大都採用直流或交流伺服電動機作為執行機構。

5、輔助控制裝置的主要作用是接收數控裝置輸出的開關量指令信號，經過編譯、邏輯判別和運動，再經功率放大後驅動相應的電器，帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規定的開關量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟動停止，工件和機床部件的松開、夾緊，分度工作台轉位分度等開關輔助動作。

6、數控機床的機床本體與傳統機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作台以及輔助運動裝置、液壓氣動系統、潤滑系統、冷卻裝置等組成。但數控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統、刀具系統的結構以及操作機構等方面都已發生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數控機床的要求和充分發揮數控機床。

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數控機床是數字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，並將其解碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。

數控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。

（參考資料 網路 數控機床）

❼ 簡述數控機床CNC裝置硬體、軟體的組成。

數控系統一般由輸入、輸出裝置、數控裝置、可編程式控制制器等組成專。
1、輸入輸出裝置屬
輸入裝置可將不同加工信息傳遞於計算機。在數控機床產生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現已趨於淘汰；目前，使用鍵盤、磁碟等，大大方便了信息輸入工作。
輸出指輸出內部工作參數（含機床正常、理想工作狀態下的原始參數，故障診斷參數等），一般在機床剛工作狀態需輸出這些參數作記錄保存，待工作一段時間後，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。
2、數控裝置（CNC）
數控裝置是數控機床的核心與主導，完成所有加工數據的處理、計算工作，最終實現數控機床各功能的指揮工作。它包含微計算機的電路，各種介面電路、CRT顯示器等硬體及相應的軟體。
3、可編程式控制制器
即PLC，它對主軸單元實現控制，將程序中的轉速指令進行處理而控制主軸轉速；管理刀庫，進行自動刀具交換、選刀方式、刀具累計使用次數、刀具剩餘壽命及刀具刃磨次數等管理；控制主軸正反轉和停止、准停、切削液開關、卡盤夾緊松開、機械手取送刀等動作；還對機床外部開關（行程開關、壓力開關、溫控開關等）進行控制；對輸出信號（刀庫、機械手、回轉工作台等）進行控制。

❽ cnc裝置的系統軟體結構模式有幾種

：硬體結構可以分為單微處理器CNC結構；多微處理器結構；開放式結構。 單微處理器結構由於CPU通過匯流排與各個控制單元連接，完成信息交換，結構比較簡單，但是由於只用一個微處理器來集中控制，CNC的功能受到微處理器字長、定址功能和運算速度等因素的限制。 多微處理器CNC系統採用模塊化技術，由多個功能模塊組成。這種結構簡單，系統配置靈活，實現容易，而被廣泛採用。 開放式結構數控系統是一種模塊化的通用數控系統，他以工業PC機作為CNC系統的支撐平台，並根據需要裝入自己的控制卡和數控軟體組成數控系統。

❾ 數控機床由哪幾部分組成各部分的主要功能是什麼

數控機床一般由控制介質、數控系統、伺服系統、強電控制櫃、機床本回體和各類輔答助裝置組成。

1、控制介質：亦稱信息載體，是人與數控機床之間聯系的中間媒介物質，反映了數控加工中全部信息。

2、數控系統：是機床實現自動加工的核心。主要由輸入裝置、監視器、主控制系統、可編程式控制制器、各類輸入/輸出介面等組成。

3、伺服系統：是數控系統和機床本體之間的電傳動聯系環節。主要由伺服電動機、驅動控制系統和位置檢測與反饋裝置等組成。伺服電動機是系統的執行元件，驅動控制系統則是伺服電動機的動力源。

4、強電控制櫃：主要用於安裝機床強電控制的各種電氣元器件，起到橋梁連接作用，控制機床輔助裝置的各種交流電動機、液壓系統電磁聞或電磁離台器等。

5、機床本體：指其機械結構實體。與傳統的普通機床相比，數控機床的整體布局、外觀造型、傳動機構、工具系統及操作機構等方面都發生了很大的變化。

6、輔助裝置：主要包括自動換刃裝置、自動交換工作台機構APC 、工件夾緊放鬆機構、回轉工作台、液壓控制系統、潤滑裝置、切削液裝置、排屑裝置、過載和保護裝置等。