数控机床电器控制复习思考题

数控机床电器控制第三章复习思考题数控机床电器控制第三章复习思考题 1 简述数控装置的组成及其工作过程简述数控装置的组成及其工作过程 组成组成 目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能 它一方面具有一 般微型计算机的基本结构 另一方面 必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作 两者缺一不可 CNC 装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成 工作过程 工作过程 CNC 装置在硬件环境的支持下 执行软件的控制逻辑的全过程 其工作过程主 要是对输入 译码处理 数据处理 插补运算 位置控制 I O 处理 现实和诊断等方面 进行控制 2 试简述数控装置的作用和特点试简述数控装置的作用和特点 作用 作用 计算机数控系统由输入 输出设备 数控装置 伺服系统 机床电器逻辑控制装置和 位置检测装置组成 机床数控装置是数控系统的指挥中心 其主要功能是正确识别和解释 数控加工程序 并完成零件的自动加工 它接收数字化了的零件图样和工艺要求等信息 按着一定的数学模型进行插补运算 用运算结果实时地对机床的各运动坐标进行速度和位 置控制 从而完成零件的加工 特点 特点 1 具有灵活性 2 具有通用性 3 具有丰富的数控功能 4 系统的可靠性高 5 使用维修方便 6 具有基于 PC 平台的 CNC 特点 3 简述数控装置硬件结构的分类及其主要特点 简述数控装置硬件结构的分类及其主要特点 数控装置的硬件结构类型 数控装置的硬件结构类型 数控装置是整个数控系统的核心 其硬件结构按 CNC 装置中 各印刷电路板的插接方式可以分为大板式结构和功能模块式结构 按 CNC 装置硬件的制 造方式 可以分为专用型结构和个人计算机式结构 按 CNC 装置中微处理的个数可以分 为单微处理器结构和多微处理器结构 主要特点 主要特点 大板式结构的特点是 数控装置结构以一块大板为主 称为主板 主板上装有主 CPU 和各轴的位置控制电路 而 其他具有一定功能的子板 如程序存储器 ROM 板 数据存储器 RAM 板和可编程序控制 器 PLC 板都插在主板上面 大板式结构的数控装置的优点是结构紧凑 体积小 可靠性高 有很高的性能价格比 大板式结构的缺点是硬件功能不易变动 柔性低 功能模块式结构的特点 在采用功能模块结构的数控装置中 将整个数控装置按功能划分为模块 硬件和软件的设 计都采用模块化设计方法 就是 每一个功能模块做成尺寸相同的印刷电路板 称功能模 板 相应功能模块的控制软件也模块化 这样用户只要选用所需功能模板 将各功能模板 插入控制单元母板的槽内 就搭成了自己需要的数控系统的控制装置 常见的功能模板有 控制板 位置控制板 PLC 板 图形板和通信板 专用型结构的特点 专用型结构数控系统的硬件一般由数控系统生产厂商为数控系统进行专门设计的计 算机控制系统 其布局合理 结构紧凑 专用性强 但其缺点是 硬件之间彼此不能交换 和替代 没有通用性 如 FANUC 数控系统 SIEMENS 数控系统 美国 A B 系统以及我 国的一些数控系统生产厂家生产的数控系统都属于专用型 个人计算机式结构的特点 个人计算机式结构的数控系统是以工业 PC 机作为数控装置的支撑平台 再由各数 控机床制造厂根据数控的需要 插入自己的控制卡和数控软件 构成相应的数控装置 因 工业标准 PC 机采用与一般 PC 机同样的总线标准 所以 个人计算机式结构的数控系统综 合了一般 PC 机和工业控制计算机的特点 单微处理器结构的特点 所谓单微处理器结构 是指在 CNC 装置中只有一只微处理器 CPU 工作方式是集 中控制 分时处理数控系统的各项任务 如存储 插补运算 输入 输出控制 CRT 显示等 都需要通过总线与微处理器相连 在单微处理器结构中 由于只有一个微处理器进行集中 控制 其功能将受 CPU 字长 数据字节数 寻址能力和运算速度等因素的限制 多微处理器结构的特点 在多微处理器结构 CNC 装置中 由两个或两个以上的 CPU 构成中央处理部件 各处 理部件之间通过一组公用地址和数据总线进行连接 每个 CPU 都可享用系统公用存储器或 I 0 接口 并分担一部分数控功能 从而将单微处理器的 CNC 装置中顺序完成的工作 转变为多微处理器并行 同时完成的工作 因而大大增强了整个系统的性能 多微处理器 结构的 CNC 装置大都采用模块化结构 我们可以根据设备要求选用功能模块构成 CNC 装 置 由于硬件一般是通用的 容易配置 因此只要开发新的软件就可以构成不同的 CNC 装置 便于组织规模生产 能够形成批量生产并保证质量 4 计算机数控装置接口电路有哪些 计算机数控装置接口电路有哪些 它们分别对应实现数控机床的那些功能 它们分别对应实现数控机床的那些功能 1 输入设备接口 CNC 数控机床上常配备的输入设备有纸带阅读机 手动数据输入 磁带机及其相应接口 手动数据输入 MDI 方式通过控制面板上的键盘手动输入程序段 和数据 修改 插入和删除 2 I O 接口电路 I O 接口电路的主要任是 1 实现和不同设备的速度匹配 2 改 变数据传送方式 3 进行点评转换和功率放大 4 防止干扰 5 3 可编程控制器 PLC 接口 PLC 在数控机床上代替传统强电的继电器逻辑控制 PLC 位于 CNC 和机床之间对 CNC 装置和机床的输入 输出信号进行处理 5 模块化结构的多微处理器 模块化结构的多微处理器 CNC 装置的基本功能模块包括那些 装置的基本功能模块包括那些 有 6 个模块 1 CNC 管理模块 2 CNC 插补模块 3 位置控制模块 4 PC 模块 5 数据输入 输出和显示模块 6 存储器模块 6 单微处理器和多微处理器的结构有事么区别 单微处理器和多微处理器的结构有事么区别 单微处理器结构 所谓单微处理器结构 是指在 CNC 装置中只有一只微处理器 CPU 工作方式是集中 控制 分时处理数控系统的各项任务 如存储 插补运算 输入 输出控制 CRT 显示等都 需要通过总线与微处理器相连 在单微处理器结构中 由于只有一个微处理器进行集中控 制 其功能将受 CPU 字长 数据字节数 寻址能力和运算速度等因素的限制 多微处理器结构 在多微处理器结构 CNC 装置中 由两个或两个以上的 CPU 构成中央处理部件 各处 理部件之间通过一组公用地址和数据总线进行连接 每个 CPU 都可享用系统公用存储器或 I 0 接口 并分担一部分数控功能 从而将单微处理器的 CNC 装置中顺序完成的工作 转变为多微处理器并行 同时完成的工作 因而大大增强了整个系统的性能 多微处理器结构的 CNC 装置大都采用模块化结构 我们可以根据设备要求选用功能 模块构成 CNC 装置 由于硬件一般是通用的 容易配置 因此只要开发新的软件就可以 构成不同的 CNC 装置 便于组织规模生产 能够形成批量生产并保证质量 7 数控装置软件结构类型有哪些 各有什么特点 数控装置软件结构类型有哪些 各有什么特点 数控装置的软件结构类型有 1 前后台软件结构 2 中断型软件结构 3 功能模 块软件结构 1 前后台型软件结构 前后台型软件结构适合于采用集中控制的单微处理器 CNC 装置 在这种软件结构中 CNC 系统软件由前台和后台程序组成 前台程序为实时中断程序 承担了几乎全部的实时 功能 这些功能都与机床动作直接相关 如位置控制 插补功能 辅助功能处理等 后台 程序主要用来完成准备工作和管理工作 包括输入 译码 插补准备等 通常称为背景程 序 背景程序是一个循环运行程序 在其运行过程中不断插入实时中断程序 前后台程序 相互配合完成加工任务 程序启动后 运行完初始化程序即进入背景循环程序 同时开放 定时中断 每隔一固定时间间隔 如 10 24ms 发生一次中断 执行一次中断服务程序 就这样 中断程序和背景程序有条不紊地协调工作 2 中断型软件结构 中断型软件结构没有前后台之分 除了初始化程序外 根据各控制模块实时的要求不 同 把控制程序安排成不同级别的中断服务程序 这里先对中断服务程序的级别进行一些 说明 在程序执行中 当同时有中断服务请求时 系统先对中断级别高的中断服务程序进 行处理 然后再处理中断级别低的中断服务程序 中断型软件结构整个软件是一个大的多 重中断系统 系统的管理功能主要通过各级中断服务程序之间的通信来实现 3 模块型软件结构 在数控系统中为了实现实时性和并行性的控制任务 多微处理器结构越来越多地被使 用 从而使数控装置功能进一步增强 处理速度更快 结构更加紧凑 以便更适合于现代 先进的数控系统中多轴控制 高进给速度 高精度和高效率的数控系统要求 多微处理器 CNC 装置一般采用模块化结构 每个微处理器分担各自的任务 形成特 定的功能模块 相应的软件也模块化 形成功能模块型软件结构 固化在对应的硬件功能 模块中 各功能模块之间有明确的硬 软件接口 8 影响数控数控系统的干扰源来自哪几个方面 我们应采取哪几个措施 影响数控数控系统的干扰源来自哪几个方面 我们应采取哪几个措施 干扰源来自三个方面 1 电磁波干扰 2 供电线路的干扰 电网电压波动的影响 感性负载产生的影响 晶闸管通断时的干扰 3 信号传输干扰 抗干扰措施 1 减少供电线路干扰 数控机床的安置要远离中频 高频的电气设备 要避免大功率起动 停止频繁的设备 电火花设备同数控机床位于同一供电干线上 最好是采用独立的动力线供电 在电网电压 变化较大的地区 供电电网与数控机床之间应加自动调压器或电