数控装置的及软件结构设计

❶ 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~

❷ 数控机床的基本组成、结构及基本原理

数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。

与传统的机床相比，数控机床主体具有如下结构特点：

1）采用具有高刚度、高抗震性及较小热变形的机床新结构。通常用提高结构系统的静刚度、增加阻尼、调整结构件质量和固有频率等方法来提高机床主机的刚度和抗震性，使机床主体能适应数控机床连续自动地进行切削加工的需要。

采取改善机床结构布局、减少发热、控制温升及采用热位移补偿等措施，可减少热变形对机床主机的影响。

2）广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置，使数控机床的传动链缩短，简化了机床机械传动系统的结构。

3）采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和运动部件，如滚珠丝杠螺母副、塑料滑动导轨、直线滚动导轨、静压导轨等。

(2)数控装置的及软件结构设计扩展阅读

使用注意：

1、数控机床的使用环境：对于数控机床最好使其置于有恒温的环境和远离震动较大的设备（如冲床）和有电磁干扰的设备；

2、电源要求；

3、数控机床应有操作规程：进行定期的维护、保养，出现故障注意记录保护现场等；

4、数控机床不宜长期封存，长期会导致储存系统故障，数据的丢失；

5、注意培训和配备操作人员、维修人员及编程人员。

❸ 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：

❹ CNC系统两种典型的软件结构是是什么

(1)前后台型软件结构 前后台型软件结构将CNC系统整个控制软件分为前台程序和后台程序。前台程序是一个实时中断服务程序实现插补、位置控制及机床开关逻辑控制等实时功能后台程序又称背景程序是一个循环运行程序实现数控加工程序的输入和预处理即译码、刀补计算和速度计算等数据处理以及管理的各项任务。前台程序和后台程序相互配合完成整个控制任务。工作过程大致是系统启动后经过系统初始化进入背景程序循环中。在背景程序的循环过程中实时中断程序不断插入完成各项实时控制任务。
(2)多重中断型软件结构 多重中断型软件结构没有前后台之分除了初始化程序外把控制程序安排成不同级别的中断服务程序整个软件是一个大的多重中断系统。

❺ 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。

❻ 1、.何谓数控机床它是由哪几部分组成各部分作用是什么

一、数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的机床。 数控机床由以下几部分组成：程序编制及程序载体、输入装置、数控装置及强电控制装置、驱动系统及位置检测装置、辅助控制装置、机床本体。

二、

1、数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。

2、输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。

3、数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。

4、驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。

5、辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。

6、数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床。

(6)数控装置的及软件结构设计扩展阅读

数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）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，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

（参考资料 网络 数控机床）

❼ 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。

❽ cnc装置的系统软件结构模式有几种

：硬件结构可以分为单微处理器CNC结构；多微处理器结构；开放式结构。 单微处理器结构由于CPU通过总线与各个控制单元连接，完成信息交换，结构比较简单，但是由于只用一个微处理器来集中控制，CNC的功能受到微处理器字长、寻址功能和运算速度等因素的限制。 多微处理器CNC系统采用模块化技术，由多个功能模块组成。这种结构简单，系统配置灵活，实现容易，而被广泛采用。 开放式结构数控系统是一种模块化的通用数控系统，他以工业PC机作为CNC系统的支撑平台，并根据需要装入自己的控制卡和数控软件组成数控系统。

❾ 数控机床由哪几部分组成各部分的主要功能是什么

数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、强电控制柜、机床本回体和各类辅答助装置组成。

1、控制介质：亦称信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中全部信息。

2、数控系统：是机床实现自动加工的核心。主要由输入装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各类输入/输出接口等组成。

3、伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成。伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。

4、强电控制柜：主要用于安装机床强电控制的各种电气元器件，起到桥梁连接作用，控制机床辅助装置的各种交流电动机、液压系统电磁闻或电磁离台器等。

5、机床本体：指其机械结构实体。与传统的普通机床相比，数控机床的整体布局、外观造型、传动机构、工具系统及操作机构等方面都发生了很大的变化。

6、辅助装置：主要包括自动换刃装置、自动交换工作台机构APC 、工件夹紧放松机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载和保护装置等。