数控系统体系结构及参数设定

项目2数控系统体系结构及参数设定数控系统基本组成2.1经典数控系统及其接口2.2数控系统参数设定2.3数控系统体系结构及参数设定第1页项目2数控系统体系结构及参数设定【项目目标】重点掌握FANUC,SIEMENS数控系统体系结构和接口技术。【项目导读】本章介绍数控系统基本组成、硬件结构、软件结构；介绍经典数控系统参数类型、显示和修改方法。数控系统体系结构及参数设定第2页任务2.1数控系统基本组成

2.1.1

数控系统体系结构

1．机床数控系统组成机床数控系统普通由输入/输出装置、数控系统装置（CNC系统）、可编程控制器（PLC)、主轴驱动装置、进给驱动装置、机床电器逻辑控制装置等部分组成.数控系统体系结构及参数设定第3页任务2.1数控系统基本组成2.1.1

数控系统体系结构2．CNC系统功效控制功效，CNC系统能控制轴数和能同时控制（联动）轴数是其主要性能之一。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。准备功效，准备功效也称G指令代码，它用来指定机床运动方式功效，包含基本移动、平面选择、坐标设定、刀具赔偿、固定循环等指令。插补功效，CNC系统是经过软件插补来实现刀具运动轨迹控制，实际上其插补功效被分为粗插补和精插补。进给功效，依据加工工艺要求，CNC系统进给功效用F指令代码直接指定数控机床加工进给速度。详细可为切削进给速度、同时进给速度、进给倍率。主轴功效，就是指定主轴转速功效。可分为转速编码方式、指定恒定线速度、主轴定向准停。数控系统体系结构及参数设定第4页任务2.1数控系统基本组成2.1.1

数控系统体系结构2．CNC系统功效辅助功效，指定主轴启、停和转向；切削液开和关；刀库启和停等，普通是开关量控制，它用M指令代码表示。刀具功效，用来选择所需刀具，刀具功效字以地址符T为首，后面跟二位或四位数字，代表刀具编号。赔偿功效，是经过输入到CNC系统存放器赔偿量，依据编程轨迹重新计算刀具运动轨迹和坐标尺寸，从而加工出符合要求工件。主要分为刀具尺寸赔偿、丝杠螺距误差赔偿和反向间隙赔偿或者热变形赔偿。字符、图形显示功效，CNC控制器能够配置单色或彩色CRT或LCD，经过软件和硬件接口实现字符和图形显示。自诊疗功效，为了预防故障发生或在发生故障后能够快速查明故障类型和部位。通信功效，为了适应柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）需求。人机交互图形编程功效。数控系统体系结构及参数设定第5页任务2.1数控系统基本组成2.1.2

数控系统硬件结构1．CNC装置硬件组成

1）中央处理单元(CPU)，它作用是实施对整个系统运算、控制和管理。2）存放器，存放器是用来储存系统软件、零件加工程序以及运算中间结果等。3）位置控制，主要完成对主轴驱动控制，方便完成速度控制；经过对伺服系统对坐标轴运动实施控制。4）输入输出接口，主要用来交换数控装置与外部之间往来信息。5）MDI/CRT接口，完成手动数据输入和将信息显示在CRT上。数控系统体系结构及参数设定第6页任务2.1数控系统基本组成2.1.2

数控系统硬件结构1．CNC装置硬件组成CNC装置硬件结构普通分为单微处理器结构和多微处理器结构。CPUEPROMRAM输入接口输出接口总线其它接口位置控制MDICRT接口磁带或磁盘机接口数控系统体系结构及参数设定第7页任务2.1数控系统基本组成2.1.2数控系统硬件结构2．单微处理器CNC装置组成硬件作用微处理器，是CNC装置关键，因为全部数控功效都由一个CPU来完成。总线，是由物理导线组成，从功效上说普通能够分为数据线、地址线和控制线。存放器，是用来存放数据、参数和程序。PLC，用以代替传统机床强电继电器逻辑控制。经过程序进行逻辑运算来实现M、S、T功效译码与控制。I/O接口，对CNC装置来说,由机床向CNC传送信号称为输入信号，由CNC向机床传送信号称为输出信号。输入输出信号主要类型有：直流数字输入信号，直流数字输出信号，直流模拟输出信号，直流模拟输入信号，交流输入信号，交流输出信号。

数控系统体系结构及参数设定第8页任务2.1数控系统基本组成2.1.2数控系统硬件结构单微处理器CNC装置结构特点1）CNC装置内只有一个微处理器，对存放、插补运算、输入输出控制、CRT显示等功效都由它集中控制，分时处理。2）微处理器经过总线与存放器、输入输出控制等各种接口相连，组成CNC装置；3）结构简单，轻易实现；4）单微处理器因为只有一个微处理器进行集中控制，其功效将受微处理器字长、数据宽度，寻址能力和运算速度等原因限制。数控系统体系结构及参数设定第9页任务2.1数控系统基本组成2.1.2数控系统硬件结构

cpuEPROMRAMMDI/CRT接口PLC纸带阅读机接口I/O接口位置控制穿孔机、电传机接口通信接口数控面板CRT纸带阅读机纸带穿孔机电传机机床速度控制单元M总线单微处理器CNC装置组成框图数控系统体系结构及参数设定第10页任务2.1数控系统基本组成2.1.2数控系统硬件结构3．多微处理器结构

多微处理器CNC装置普通采取两种结构形式，即紧耦合结构和松耦合结构。位置控制模块CNC管理模块CNC插补模块存放器模块指令、数据输入输出及显示模块PLC模块多微处理器CNC装置基本功效模块数控系统体系结构及参数设定第11页任务2.1数控系统基本组成2.1.2数控系统硬件结构多微处理器CNC装置经典结构1）共享总线结构CNC管理模块（CPU）主存放器模块操作面板显示模块CNC插补模块（CPU）PLC功效模块（CPU）位置控制模块（CPU）主轴控制模块总线数控系统体系结构及参数设定第12页任务2.1数控系统基本组成2.1.2数控系统硬件结构多微处理器CNC装置经典结构2）共享存放器结构插补（CPU2）轴控制（CPU3）I/OCPU1CRT（CPU4）共享存放器来自机床控制信号输到机床控制信号数控系统体系结构及参数设定第13页任务2.1数控系统基本组成2.1.2数控系统硬件结构多微处理器结构特点为了满足高速化、复合化、智能化、系统化要求，当代CNC装置多采取多微处理器结构，其主要特点是：多微处理器结构多采取模块化结构，含有比很好扩展性。多微处理器结构CNC装置可提供各种选择功效,能够配置各种控制软件,所以可适合用于各种机床控制。系统集成度和可靠性高。含有很强通信能力,能很方便地进入FMS、CIMS。能够进行各种语言显示。数控系统体系结构及参数设定第14页任务2.1数控系统基本组成2.1.3数控系统软件结构1．数控系统软件组成 软件包含管理软件和控制软件两大类。管理软件由零件加工程序输入输出程序、显示程序和诊疗程序等组成。控制软件由译码程序、刀具赔偿计算程序、速度控制程序、插补运算程序和位置控制程序等组成。数控系统体系结构及参数设定第15页任务2.1数控系统基本组成2.1.3数控系统软件结构2．数控系统软件特点（1）CNC装置多任务性，数控加工时，CNC装置要完成许多任务，在多数情况下，管理和控制一些工作必须同时进行。（2）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一样工作。单CPUCNC装置中，主要采取CPU分时共享标准来处理多任务同时运行。（3）实时中止处理，CNC系统中止管理主要靠硬件完成，而系统终端结构决定了软件结构。而CNC系统有外部中止、内部定时中止、硬件故障中止和程序性中止等几个类型。数控系统体系结构及参数设定第16页任务2.1数控系统基本组成2.1.3数控系统软件结构3．CNC系统软件结构模式1）前后台型结构在前后台型结构CNC装置中，整个系统分为两大部分，即前台程序和后台程序。数控系统体系结构及参数设定第17页任务2.1数控系统基本组成2.1.3数控系统软件结构3．CNC系统软件结构模式2）中止型结构中止型中止型结构系统软件除初始化程序之外，将CNC各种功效模块分别安排在不一样级别中止服务程序中，然后由中止管理系统（由软件和硬件组成）对各级中止服务程序实施调度管理。

各中止服务程序优先级别与其作用和执行时间亲密相关。级别高中止程序能够打断级别低中止程序。数控系统体系结构及参数设定第18页任务2.1数控系统基本组成2.1.3数控系统软件结构3．CNC系统软件结构模式2）中止型结构，中止服务程序优先级及其功效如表所表示

数控系统体系结构及参数设定第19页任务2.1数控系统基本组成2.1.3数控系统软件结构3．CNC系统软件结构模式3）功效模块软件结构多微处理器CNC装置多采取模块化结构，每个微处理器分管各自任务，形成特定功效模块,三者能够相互通信。所表示功效模块软件结构主要由三大模块组成。数控系统体系结构及参数设定第20页任务2.2经典数控系统及其接口2.2.1SIEMENS数控系统及其接口

1.SIEMENS802数控系统SIEMENS802系统包含802S/Se/Sbaseline、802C/Ce/Cbaseline、802D等型号,它是西门子企业20世纪90年代才开发集CNC、PLC于一体经济型控制系统。SIEMENS802数控系统显示器幕数控系统体系结构及参数设定第21页任务2.2经典数控系统及其接口2.2.1SIEMENS数控系统及其接口

1.SIEMENS802数控系统1）功效特点控制器，含有免维护性能SIEMENS802D，其关键部件-PCU（面板控制单元）将CNC、PLC、人机界面和通讯等功效集成于一体。可靠性高、易于安装。CNC功效，SIEMENS控制车床、钻铣床,可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴,三轴联动，含有直线插补、平面圆弧插补、螺旋线插补、空间圆弧（CIP）插补等控制方式。操作单元显示器为单色10.4"TFT显示器，彩色为选件全功效数控键盘含有水平安装方式，和垂直安装方式标准机床控制面板（选件）三个手轮接口RS232串行接口生产现场总线接口标准键盘接口PC卡插槽（用于数据备份和批量生产）数控系统体系结构及参数设定第22页任务2.2经典数控系统及其接口2.2.1SIEMENS数控系统及其接口

1.SIEMENS802数控系统1）功效特点操作与显示，操作面板带有8个水平软键和8个垂直软键直观操作，能够直接显示对刀及刀具测量、工件坐标系测量、基本坐标偏移、MDA方式端面加工、程序段搜索运行、坐标轴锁定、快速空运行、后台编程。零件编程，零件程序编制使用标准G代码编程（DIN66025）、西门子高级语言编程、ISO标准编程、车削、铣削工艺循环编程、蓝图编程、极坐标编程等，程序存放器容量达340K字节。PLC，SIEMENS802数控系统PLC采取标准S7-200编程语言Micro/WIN，含有梯图编程、梯图在线显示、PLC远程诊疗、完全汉化PLC编程工具随机提供、随机提供PLC子程序和用于车床铣床PLC应用程序实例等功效。数控系统体系结构及参数设定第23页任务2.2经典数控系统及其接口2.2.1SIEMENS数控系统及其接口

1.SIEMENS802数控系统2）硬件组成SINUMERIK802D是个集成单元，它是由NC以及PLC和人机界面（HMI）组成，经过PROFIBUS总线连接驱动装置以及输入输出模。主要由数控系统、机床控制面板、个人计算机、调试电缆、输入/输出模块、驱动器、总线组成。SINUMERIK802D控制面板连接图数控系统体系结构及参数设定第24页任务2.2经典数控系统及其接口2.2.1SIEMENS数控系统及其接口

2．SIEMENS810数控系统1）功效特点SIEMENS810D突出之处于于其不停扩展特征。其自学习、自优化系统使系统调整时间大为缩短。精调也可按机床用户要求简单自动地进行。远程诊疗使其故障分析处理愈加方便快捷。SIEMENS810D系统没有驱动接口，SIEMENS810DNC软件选件基本包含了840D全部功效。

2)硬件组成SIEMENS810D是由数控及驱动单元（CCU或NCU），MMC,PLC模块三部分组成，因为在集成系统时，总是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元（CCU或NCU）并排放在一起，并用设备总线相互连接，所以在说明时将二者划归一处。数控系统体系结构及参数设定第25页任务2.2经典数控系统及其接口2.2.1SIEMENS数控系统及其接口

2．SIEMENS810数控系统3）数字驱动数字伺服：运动控制执行部分，由611D伺服驱动和1FT6(1FK6)电机组成。810D配置驱动普通采取SIMODRIVE611D.它包含两部分：电源模块+驱动模块（功率模块）。

4）PLC模块SIEMENS810D系统PLC部分使用是西门子SIMATICS7-300软件及模块，在同一条导轨上从左到右依次为电源模块，接口模块和信号模块。SIEMENS810D硬件结构图数控系统体系结构及参数设定第26页任务2.2经典数控系统及其接口2.2.2FANUC数控系统及其接口

1．FANUC数控系统概述

日本FANUC企业自50年代末期生产数控系统以来，已开发出40各种系列数控系统，尤其是70年代中期开发出FS5、FS7系统以后，所生产系统都是CNC系统。从此，FANUC企业CNC系统大量进入中国市场，在中国CNC市场上处于举足轻重地位。

FANUC数控系统特点：（1）系统在设计中大量采取模块化结构。（2）含有很强抵抗恶劣环境影响能力。（3）有较完善保护办法。（4）FANUC系统所配置系统软件含有比较齐全基本功效和选项功效。（5）提供大量丰富PMC信号和PMC功效指令。（6）含有很强DNC功效。（7）提供丰富维修报警和诊疗功效。数控系统体系结构及参数设定第27页任务2.2经典数控系统及其接口2.2.2FANUC数控系统及其接口

2．FANUC数控系统部件连接

FANUC数控系统部件连接包含控制单元连接(FANUC0i-MB)，主轴控制单元连接详细连接包含高速串行总线接口板连接、串行主轴连接、模拟主轴连接、串行主轴连接信号、串行主轴连接插座信号、模拟主轴连接位置编码器插座信号，伺服放大器模块连接，各模块LED状态显示其中包含电源模块、伺服模块和主轴模块LED显示，急停与超程解除控制线路，机床I/O接口连接。数控系统体系结构及参数设定第28页任务2.3数控系统参数设定

2.3.1数控系统参数

数控系统制造厂家用户是机床制造厂家。数控系统制造厂家为了适用面广，为数控装置预留了很大适应范围余地，方便适应自己设计、制造机床，详细包含以下一些参数。依据机床性能和加工要求决定参数：如一个轴加减速时间、跟随误差大小等。机床制造厂在调试过程中决定参数：如正反向间隙、螺距赔偿等。数控装置制造厂家自己来要求参数：比如所买系统应是几轴联动，以及其它一些要求参数。最终用户依据必要情况进行适当修改参数：数控系统有一些是全是数字化，在进行调整器运算时，必须有一些参数，这些参数是能够在一定范围内改变。数控系统体系结构及参数设定第29页任务2.3数控系统参数设定2.3.2数控系统参数类型

按参数表示形式来划分，数控机床参数可分为三类。1状态型参数，是指每项参数八位二进制数位中，每一位都表示了一个独立状态或者是某种功效有没有。2比率型参数，是指某项参数设置某几位所表示数值都是某种参量百分比系数。3真实值参数是，表示某项参数是直接表示系统某个参数真实值。这类参数设定范围普通是要求好，设定参数参数不能超出范围值。数控系统体系结构及参数设定第30页任务2.3数控系统参数设定秘密级参数，是指数控系统生产厂在各类公开发行资料所提供参数说明中，都有一些参数不做介绍，假如这类参数发生改变，用户将不知所措，必须请厂家专业人员进行维护和维修。普通型参数，凡是在CNC制造厂家提供资料上有详细介绍参数均可视为普通型参数。这类参数只要按着资料上说明搞清含义，能正确、灵活应用即可。按参数本身性质可分为两类2.3.2数控系统参数类型数控系统体系结构及参数设定第31页任务2.3数控系统参数设定2.3.3参数显示与设定

1．FANUC数控装置参数显示与修改（1）参数显示步骤按MDI＆CRT单元＜PARAM＞键，参数显示在荧光屏画面上。有以下二种方法来改变画面内容：方法1：按PAGE＜↓＞键，显示向下改变。按PAGE＜↑＞键，显示是向回翻。方法2：按＜N＞键，参数号用DATA键输入，然后按＜INPUT＞键，对应参数号被显示出来。（DATA键就是0～9键区键）。＜N＞是字母键区内字母键。（2）参数设定步骤能够依据维修人员惯用方法，手动设定。当然还能够采取纸带与软盘等方法进行参数快速设定，这些方法可参看随机提供说明书进行。数控系统体系结构及参数设定第32页任务2.3数控系统参数设定2.3.3

参数显示与设定

2．SIEMENS数控系统参数显示与修改对于SIEMENS数控系统，手动存放或更换机床数据时，应按以下操作次序：①输入“<θ”键；②口令字PassWord“…”；③软键“DIAGNOUS”;④按键“>”；⑤软键“NCMD”；参数显示数控系统体系结构及参数设定第33页任务2.3数控系统参数设定2.2.2参数显示与设定