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简述cnc装置的软件设计

发布时间:2021-11-07 14:12:10

1. 三种典型的CNC装置

数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

驱动装置,他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。

2. CNC装置的工作过程是什么求解

CNC装置的工作是在硬件的支持下执行软件的全过程,机床的逻辑功能信息是在CNC装置中经译码处理后,在机床逻辑控制软件的控制下,通过一些顺序执行电器送往机床强电部分,去执行机床的强电功能。零件加工程序的坐标控制信息经译码后,通过轨迹计算和速度计算传送给插补工作寄存器,由插补产生的运动指令提供给伺服电动机,去控制机床坐标轴的运动。

3. 简述CNC装置的工作过程

只能大致说明 细节和关联太多 接通电源系统自检 系统载入参数,plc 监测外部信号 载入加工程式 按下启动键 系统检查程序 将程序指令发送到各动作单位跟踪并接受各单位动作反馈 如此循环

4. 在CNC系统中,控制软件的结构主要有

CNC系统是一个专用的实时多任务计算机系统,在它的控制软件中融合了当今计算机软件技术中的许多先进技术,其中最突出的是多任务并行处理和多重实时中断。下面分别加以介绍。

1、多任务并行处理

(1) CNC系统的多任务性。CNC系统通常作为一个独立的过程控制单元用于工业自动化生产中,因此它的系统软件必须完成管理和控制两大任务。系统的管理部分包括输入、I/O处理、显示和诊断。系统的控制部分包括译码、刀具补偿、速度处理、插补和位置控制。在许多情况下,管理和控制的某些工作必须同时进行。例如,当CNC系统工作在加工控制状态时,为了使操作人员能及时地了解CNC系统的工作状态,管理软件中的显示模块必须与控制软件同时运行。当CNC系统工作在NC加工方式时,管理软件中的零件程序输入模块必须与控制软件同时运行。而当控制软件运行时,其本身的一些处理模块也必须同时运行。例如,为了保证加工过程的连续性,即刀具在各程序段之间不停刀,译码、刀具补偿和速度处理模块必须与插补模块同时运行,而插补又必须与位置控制同时进行。

下面给出CNC系统的任务分解图(图3-10(a))和任务并行处理关系图(图3-10(b))。在图3-10(b)中,双向箭头表示两个模块之间有并行处理关系。

(2) 并行处理的概念。并行处理是指计算机在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。并行处理最显著的优点是提高了运算速度。拿n位串行运算和n位并行运算来比较,在元件处理速度相同的情况下,后者运算速度几乎提高为前者的n倍。这是一种资源重复的并行处理方法,它是根据“以数量取胜”的原则大幅度提高运算速度的。但是并行处理还不止于设备的简单重复,它还有更多的含义。如时间重叠和资源共享。所谓时间重叠是根据流水线处理技术,使多个处理过程在时间上相互错开,轮流使用同一套设备的几个部分。而资源共享则是根据“分时共享”的原则,使多个用户按时间顺序使用同一套设备

目前在CNC系统的硬件设计中,已广泛使用资源重复的并行处理方法,如采用多CPU的系统体系结构来提高系统的速度。而在CNC系统的软件设计中则主要采用资源分时共享和资源重叠的流水线处理技术。

(3) 资源分时共享。在单CPU的CNC系统中,主要采用CPU分时共享的原则来解决多任务的同时运行。一般来讲,在使用分时共享并行处理的计算机系统中,首先要解决的问题是各任务占用CPU时间的分配原则,这里面有两方面的含义:其一是各任务何时占用CPU;其二是允许各任务占用CPU的时间长短。

在CNC系统中,对各任务使用CPU是用循环轮流和中断优先相结合的方法来解决。图3-10(c)是一个典型CNC系统各任务分时共享CPU的时间分配图。

系统在完成初始化以后自动进入时间分配环中,在环中依次轮流处理各任务。而对于系统中一些实时性很强的任务则按优先级排队,分别放在不同中断优先级上,环外的任务可以随时中断环内各任务的执行。

每个任务允许占有CPU的时间受到一定限制,通常是这样处理的,对于某些占有CPU时间比较多的任务,如插补准备,可以在其中的某些地方设置断点,当程序运行到断点处时,自动让出CPU,待到下一个运行时间里自动跳到断点处继续执行。

(4) 资源重叠流水处理。当CNC系统处在NC工作方式时,其数据的转换过程将由零件程序输入、插补准备(包括译码、刀具补偿和速度处理)、插补、位置控制4个子过程组成。如果每个子过程的处理时间分别为 ,那么一个零件程序段的数据转换时间将是

如果以顺序方式处理每个零件程序段,即第一个零件程序段处理完以后再处理第二个程序段,依此类推,这种顺序处理时的时间空间关系如图3-11(a)所示。从图上可以看出,如果等到第一个程序段处理完之后才开始对第二个程序段进行处理,那么在两个程序段的输出之间将有一个时间长度为t的间隔。同样在第二个程序段与第三个程序段的输出之间也会有时间间隔,依此类推。这种时间间隔反映在电机上就是电机的时转时停,反映在刀具上就是刀具的时走时停。不管这种时间间隔多么小,这种时走时停在加工工艺上都是不允许的。消除这种间隔的方法是用流水处理技术。采用流水处理后的时间空间关系如图3-11(b)所示。

流水处理的关键是时间重叠,即在一段时间间隔内不是处理一个子过程,而是处理两个或更多的子过程。从图3-11(b)可以看出,经过流水处理后从时间开始,每个程序段的输出之间不再有间隔,从而保证了电机转动和刀具移动的连续性。

从图3-11(b)中可以看出,流水处理要求没一个处理子程序的运算时间相等。而在CNC系统中每一个子程序所需的处理时间都是不相等的,解决的办法是取最长的子程序处理时间为处理时间间隔。这样当处理时间较短的子程序时,处理完成之后就进入等待状态。

(a) 顺序处理

(b) 流水处理
图3-11 资源重叠流水处理

在单CPU的CNC装置中,流水处理的时间重叠只有宏观的意义,即在一段时间内,CPU处理多个子程序,但从微观上看,各子程序分时占用CPU时间。

2、实时中断处理

CNC系统控制软件的另一个重要特征是实时中断处理。CNC系统的多任务性和实时性决定了系统中断成为整个系统必不可少的重要组成部分。CNC系统的中断管理主要靠硬件完成,而系统的中断结构决定了系统软件的结构。其中断类型有外部中断、内部定时中断、硬件故障中断以及程序性中断等。

(1) 外部中断。主要有纸带光电阅读机读孔中断、外部监控中断(如紧急停、量仪到位等)和键盘操作面板输入中断。前两种中断的实时性要求很高,通常把这两种中断放在较高的优先级上,而键盘和操作面板输入中断则放在较低的中断优先级上。在有些系统中,甚至用查询的方式来处理它。

(2) 内部定时中断。主要有插补周期定时中断和位置采样定时中断。在有些系统中,这两种定时中断合二为一。但在处理时,总是先处理位置控制,然后处理插补运算。

(3) 硬件故障中断。它是各种硬件故障检测装置发出的中断,如存储器出错、定时器出错、插补运算超时等。

(4) 程序性中断。它是程序中出现的各种异常情况的报警中断,如各种溢出、清零等
计算机数控系统(ComputeNumericalContr01)简称CNC系统,是一种用计算机通过执行其存储器内的程序来实现数控功能,并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。数控机床在CNC系统的控制下,自动地按给定的加工程序加工出工件。所以,计算机数控系统是一种包含计算机在内的数字控制系统。---专业CNC维修
自1952年出现第一台数控铣床以来,一直采用硬件数控装置对机床进行控制,简称NC装置。经过大约二十年时间,到1971年开始引入了计算机控制。一开始CNC系统中采用小型计算机取代传统的硬件数控(NC),但随着计算机技术的发展,现代数控机床大都采用成本低、功能强和可靠性高的微型计算机,取代小型计算机进行机床数字控制,简称MNC,但是大家习惯上仍称它们是CNC。采用计算机控制和采用微型计算机控制的工作原理基本相同。
CNC系统是一种位置控制系统。其控制过程是根据输入的信息(加工程序),进行数据处理、插补运算,获得理想的运动轨迹信息,然后输出到执行部件,加工出所需要的工件。CNC系统的核心是CNC装置。由于采用了计算机,使CNC装置的性能和可靠性提高,促使CNC系统迅速发展。

主要硬件元部件功能
CNC装置的硬件组成一般有:CPU及总线、存储器、输入设备接口、I/O电路接口、位置控制器、显示设备接口,以及通信网络接口等。下面对主要元部件做一简单介绍。
CPU与总线
1.CPU概述
CPU是CNC装置的核心,具有执行计算的能力和控制能力。CPU主要由控制单元、算术逻辑单元和一些暂存寄存器组成。CPU在CNC装置中工作时,其控制单元从存储器中依次取出组成程序的指令,进行译码后,向CNC装置的各部分按顺序发出执行操作的控制信号;同时接收执行部件发出的反馈信号,与程序中的指令信号比较后,决定下一步应执行的操作。
2.总线
总线是计算机系统内部各独立模块之间传递各种信号的渠道。计算机系统中,各种功能模块通过总线有机地连接起来,通过总线实现相互间的信息传送和通信。
总线通常可以分为片总线、内总线和外总线。
片总线为元件级总线,是组成一个小系统或CPU插件各芯片间的连接总线。片总线包括地址总线、数据总线和控制总线,即所谓三总线结构。
内总线又称系统总线,为板级总线,甩于CNC装置中各插件板之间的连接和通信。如S—100总线、PC总线、Multi总线,STD、IBM—AT、标准总线等。
外总线又称通信总线,它用于系统与系统之间的通信。这类总线有RS—232C、RS—422、IEEE—488等。
实际应用和理论分析证明,STD总线是一种比较好的工业总线,在国际上获得广泛应用,也是国内优选重点发展的工业标准机总线。

STD总线的CPU模板几乎可以包容所有的8位和16位微处理器,如Z80、8080、68—00、8086、8088、80286,以及单片机8031、8098等,并且可以与各种通用的存储器和I/O接口模块匹配。
STD总线的工业接口板可以与控制现场的各种机电设备直接连接,可以驱动各种功率的交流电动机、直流电动机、步进电动机,各种继电器、接触器等。减少了中间环节,不仅降低成本,也提高了系统的可靠性,并且简化了系统设计。
STD总线的显著特点是模块化和高可靠性,可以简要地归纳如下:
(1)板结构,功能单一 STD产品采用小板结构,标准尺寸165mmXll4mm’一块模板通常只有一种功能,用户可以根据需要灵活地组成自己的实用系统。
(2)标准布局,安全可靠 各种模板都是按标准布局设计的,模板上的布局基本是由总线驱动,经过功能模块,连到I/O接口。这种结构设计,具有最短的路径,降低各种信号相互干扰,模块的可靠性提高。
产品配套,功能齐全 STD总线产品在国际上已有近千种模板,有许多家公司供货,可以提供多种STD总线的功能模块。

5. 简述数控机床CNC装置硬件、软件的组成。

数控系统一般由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器等组成专。
1、输入输出装置属
输入装置可将不同加工信息传递于计算机。在数控机床产生的初期,输入装置为穿孔纸带,现已趋于淘汰;目前,使用键盘、磁盘等,大大方便了信息输入工作。
输出指输出内部工作参数(含机床正常、理想工作状态下的原始参数,故障诊断参数等),一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存,待工作一段时间后,再将输出与原始资料作比较、对照,可帮助判断机床工作是否维持正常。
2、数控装置(CNC)
数控装置是数控机床的核心与主导,完成所有加工数据的处理、计算工作,最终实现数控机床各功能的指挥工作。它包含微计算机的电路,各种接口电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。
3、可编程控制器
即PLC,它对主轴单元实现控制,将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速;管理刀库,进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理;控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作;还对机床外部开关(行程开关、压力开关、温控开关等)进行控制;对输出信号(刀库、机械手、回转工作台等)进行控制。

6. CNC装置主要包括什么

CNC(数控机床)是计算机数字控制机床(Computer number control)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件。

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数控机床的控制单元

数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。

与普通机床相比,数控机床有如下特点:

●加工精度高,具有稳定的加工质量;

●可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;

●加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;

●机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍);

●机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;

●对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。

数控机床一般由下列几个部分组成:

●主机,他是数控机床的主题,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

●数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

●驱动装置,他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

●辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。

●编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来,数控机床在制造工业,特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用,数控技术无论在硬件和软件方面,都有飞速发展。

加工中心

加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。工件在加工中心上经一次装夹后,能对两个以上的表面完成多种工序的加工,并且有多种换刀或选刀功能,从而使生产效率大大提高。

加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类,按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心。

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CNC

中国网络通信集团公司(以下简称“中国网通集团”)的企业标识由文字和图形两部分组成,具有鲜明的时代特征和行业特点,标识中两个互动的英文字母“C”组成一个虚形的“N”,既是中国网通集团英文简称CHINA NETCOM的缩写,又是中文“网”字的写意形式,生动地将电信行业交流互动的特点转化为视觉形象;其圆形的轮廓,象征着中国网通访华团全球化的发展趋势,蓝色背景和绿色字母的巧妙结合,蕴涵了科技与未来的深刻寓意;中文字体以合适的倾斜角度,有力地传递出企业奋发有为的进取精神。

该标识具有独特的艺术美感和象征意义,是一个富有生命力的有机整体,它汇集了中国电信北方10省(区、市),中国网络通信(控股)有限公司和吉通通信有限责任公司原标识的特征,形象地勾勒出中国网通集团融合内部一切积极因素和优秀资源的内在品质,体现了中国网通集团作为一个特大型国有电信企业带领全体员工共同奋斗的信心和决心。

竞合赢得市场

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7. 数控装置软件结构类型有哪几种

CNC装置的硬件结构:按组成CNC装置的印刷电路板的结构特点和插拔方式的不同,可分为大板式结构和模块化结构两类;按CNC装置内部微处理器的数量,可分为单微处理器和多微处理器结构两类。软件结构特点: 1)多任务并行处理:并行处理指计算机在同一时间内完成两种或两种以上相同性质或性质不同的工作。2)时实中断处理:满足时实性和多任务的要求,中断结构决定了系统软件结构.硬件结构特点:

8. 请问CNC装置的软件由哪几部分姐成

一、CNC 装置的组成

从自动控制的角度来看,CNC 系统是一种位置(轨迹)控制系统,其本质上是以多执行部件 ( 各运动轴 ) 的位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统,是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。

从外部特征来看,CNC 系统是由硬件(通用硬件和专用硬件)和软件(专用)两大部分组成的。

图5-1 CNC系统硬件的层次结构

1 、CNC 系统硬件的层次结构

由计算机基本系统、设备支持层、设备层三部分组成。

2 、CNC 系统软件的功能结构
从本质特征来看,CNC系统软件是具有实时性和多任务性的专用操作系统。从功能特征来看,专用操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。它是CNC系统活的灵魂。

其结构框图如图5-2 所示。

3 、CNC 硬件软件的作用和相互关系
硬件是基础,软件是灵魂

CNC 装置的系统软件在系统硬件的支持下,合理地组织、管理整个系统的各项工作,实现各种数控功能,使数控机床按照操作者的要求,有条不紊地进行加工。

CNC 系统的硬件和软件构成了CNC 系统的系统平台,如图5-3 所示。

该平台有以下两方面的含义:
提供 CNC 系统基本配置的必备功能;
在平台上可以根据用户的要求进行功能设计和开发。

二、CNC 装置的优点

1 、具有灵活性和通用性

CNC 装置的功能大多由软件实现,且软硬件采用模块化的结构,使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。

CNC 装置其基本配置部分是通用的,不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块,以实现特定的控制功能。

2 、数控功能丰富

插补功能:二次曲线、样条曲线、空间曲面插补;

补偿功能:运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等

人机对话功能:加工的动、静态跟踪显示,高级人机对话窗口

编程功能:G 代码、篮图 编程、部分自动编程功能。

3 、可靠性高

CNC 装置采用集成度高的电子元件、芯片、采用 VLSI (超大规模集成电路)本身就是可靠性的保证。

许多功能由软件实现,使硬件的数量减少。

丰富的故障诊断及保护功能 ( 大多由软件实现 ) ,从而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复时间降低。

4 、使用维护方便

操作使用方便:用户只需根据菜单的提示,便可进行正确操作。

编程方便:具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。

维护维修方便:部分日常维护工作自动进行 ( 润滑,关键部件的定期检查等 ) ,数控机床的自诊断功能,可迅速实现故障准确定位。

5、易于实现机电一体化

数控系统控制柜的体积小(采用计算机,硬件数量减少;电子元件的集成度越来越高,硬件的不断减小),使其与机床在物理上结合在一起成为可能,减少占地面积,方便操作。

三、CNC 装置的功能

CNC 装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能。

基本功能—— 数控系统基本配置的功能,即必备功能;

选择功能—— 用户可根据实际要求选择的功能。

1、控制功能

—— CNC 能控制和能联动控制的进给轴数

CNC 的进给轴分类:

移动轴(X 、Y 、Z )和回转轴(A 、B 、C );

基本轴和附加轴(U 、V 、W )。

联动控制轴数越多,CNC 系统就越复杂,编程也越困难。

2 、准备功能(G 功能)

—— 指令机床动作方式的功能。

3 、插补功能和固定循环功能

—— 插补功能是数控系统实现零件轮廓 ( 平面或空间 ) 加工轨迹运算的功能。

—— 固定循环功能是数控系统实现典型加工循环。(如:钻孔、攻丝、镗孔、深孔 钻削和 切螺纹等)的功能 .

4 、进给功能

—— 进给速度的控制功能。

进给速度 —— 控制刀具相对工件的运动速度,单位为 mm/min 。

同步进给速度 —— 实现切削速度和进 给速度 的同步,单位为 mm/r 。

进给倍率(进给修调率) —— 人工实时修调预先给定的进给速度 。

9. CNC装置的软件结构可分为哪两类各有何特点

多重中断结构:响应机床中断请求快,适合机床工作需要。 装置从它的硬件组成结构来看,若按其中含有CPU的多少来分,可分为下面几类: 单机系统: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。 主从结构,系统中只有一个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。 多机系统:CNC装置中有两个或两个以上的CPU,即系统中的某些功能模块自身也带有CPU,根据部件间的相互关系又可将其分为: 多主结构:系统中有两个或两个以上带CPU的模块部件对系统资源有控制或使用权。模块之间采用紧耦合,有集中的操作系统 ,通过仲裁器来解决总线争用问题,通过共公存储器进行交换信息。 分布式结构:系统有两个或两个以上带CPU的功能模块,各模块有自己独立的运行环境,模块间采用松耦合,且采用通讯方式交换信息。希望我的回答对您有所帮助~

10. CNC装置有哪些特点

CNC装置特点有:

1)多任务与并行处理技术;资源分时共享、并发处理和流水处理;
2)实时性与优先抢占调度机制。
CNC(数控机床)是计算机数字控制机床(Computer numerical control)的简称,是一种由程序控制的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,通过计算机将其译码,从而使机床执行规定好了的动作,通过刀具切削将毛坯料加工成半成品成品零件。数控加工智能逆向仿真系统Virtual CNC,是一套通过逆向后置处理器和虚拟机床来模拟实际CNC控制器和机床,并在电脑端进行检验CNC加工过程的软件。并且它根据机器、刀具、毛坯和夹具信息,来模拟加工CNC程序,并能鉴定加工过程中存在的错误。

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