第四章-数控装置

1、第四章数控设备4.1数控设备的配置和功能，4.1.1配置数控设备接受来自信息载体的控制信息，并将其转换为数控设备的操作(命令)信号。数控设备由5个茄子元素组成，例如输入介面、控制器、运算符、内存和输出接口。*数控装置的作用数控装置的主要作用是。转换为控制机械运动和辅助功能要求的格式、进给马达控制装置、主轴马达控制装置和PLC，具有内建PLC功能的数控装置本身具有逻辑分析功能。具有闭环控制功能的数控系统还可以读取机床位置检测装置发出的实际位置信号，并与命令位置进行比较，然后以差异控制机床的移动，从而获得更高的位置控制精度。4.1.2主要功能、CNC机床的数控单元位置、4.1.3数控单元软件和硬件

2、功能介面、硬件、软件、图4-1几茄子一般硬件和软件接口分隔、初始数控系统不同的数字控制机需要设计特殊的逻辑电路，可靠性差由于采用了小型机，世界上第一个CNC系统于1970年启动，1974年美日等以微处理器为核心的数控系统研究后，先后应用了第8位、第16位、第16位、32位、64位CNC。CNC具有小大小、结构紧凑、功能丰富、可靠性等优点。4.2数控设备的硬件结构，将CPU、内存和输入/输出介面电路集成到半导体芯片上，这些芯片通常是单筹码微电脑(SCM)单筹码微计算机的典型结构。图：系统时钟RAM、RESET、INT、电源供应设备、4.2.1单筹码微型计算机组成的数控设备，典型的单筹码微型电脑应

3、用程序图：单筹码机器、单到目前为止，MCS-51系列或兼容单筹码微型计算机仍然是应用的主流产品，各大学和专业学校的教学教材仍与MCS-51单筹码微型计算机一起进行理论基础学习。我们也将以牙齿代表性的机种进行系统的说明。MCS-51系列单筹码微计算机主要包括一般用途产品，如8031、8051和8751；一般系统包括(广州数控产品):图4-2 80C31单筹码微计算机组成的简单数控设备的硬件系统图表，图74LS02是双极TTL数字逻辑电路，4输入为可写只读内存gnn 图4-4数控设备的物理结构(FANN右：FANUC 150i-M系列下：华中世纪星，4.2.3多CPU数控设备，图4-5孔刘巴士多C

4、PU数控设备结构，基于4.2.4 PC的数控设备，图4-6层PC 图4-8数值控制单元软件数据转换过程，高，4，位，位，3，m03，100，F 1.解码解码是将用ASC代码编写的部件加工程序转换为数控系统所需的数据格式，并将其存储在解码缓冲区中，为后续程序做好准备。解码的数据有两种茄子存储格式。(1)非字符格式的存档方法m03g 03x 100 . y50 . i0j 50 . f100；(2)保留字符格式的存档方法(结构)struct Prog _ buffer char buf _ state；/0:空；1:数据intblock _ num/节目段号doublecoord 20/尺寸单词的

5、数字(m int F，s；/进给率和主轴转速char G _ flag；/以徽标存储的g命令char G1；/G指示符.char M _ flag；/使用徽标保存的m命令charm1/M命令列表.char T；/刀具代码char D；/刀具半径值：2。卡尔补充处理程序主要执行以下任务：计算1牙齿部分零件轮廓的端点坐标值。2根据刀具半径值和刀具补偿方向计算牙齿刀具中心轨迹的终点位置。3根据牙齿段落和下一段落的转换关系，进行分段间处理。3 .速度字典处理速度字典处理程序主要执行以下计算：计算1节目段的总位移量2在每个插值周期内的合成进给率L=Ft/60(m)表达式中计算F进给率值(MM/MIN)。

6、t数控系统插值周期(ms)。恒定速度控制：F值恒定加速和减速控制：F值按恒定规律变化，4 .插值处理1根据速度比例值计算此次插值周期的实际合成位移量。2计算新的坐标位置；3在每个坐标方向分解合成位移，获得每个轴的位置控制命令。插值程序的实时，5 .位置控制，图4-19位置控制算法原理，(1)新命令坐标位置计算X2新=X2旧x2 Y2新=Y2旧y2 (2)实际坐标位置计算X1新=X1旧x1 Y1新=Y1旧Y1伺服周期可以与插值周期相同，也可以是插值周期的整数之一。4.3.2数控软件的特点和关键技术，1 .多任务和并行处理技术；(1)数控设备的多任务处理；图4-14数控设备的任务和分类框；其中的一

7、些任务可以按顺序执行，其中一些任务必须同时执行。(1)标记(2)加工过程中，翻译、镗孔、插补和位置控制模具必须同时进行，以使加工过程连续。，(2)实现多任务并行处理1)资源分时孔刘，图4-15分时孔刘多任务方案，位置控制插值计算背景节目，图4-13各操作为CPU时间图表，0MS4MS 8MS 12MS 16ms，2)时间嵌套流处理4.3.3数控软件的基本结构前后台结构模式，图4-15前守护程序运行关系，2 .中断结构模式中断结构的数控软件系统如图4-16所示。图4-16中断结构的数控软件系统，3 .基于实时操作系统的结构模式、4.4.1介面要求和任务1。介面要求*介面标准化*数字控制系统开放化

8、的要求2。接口的任务(1)执行水平和功率放大。(2)电子隔离数字控制装置和机器之间的信号。(3)计数/模式(D/A)或模式/计数(A/D)转换电路。(4)消除扭曲。4.4 .数控设备输入/输出连接器，4.4.2数控设备通用介面，1 .直流模拟信号接头，2 .直流数字信号介面，5V5V2.2K2.2K100.1U47U100，A)限位触发电路B，图4-21电压输入接收电路，A)继电器输出B)非接触输出图4-22输出介面电路，24V，CNC，输出在现代数控系统中，可以使用可节目逻辑控制器(PLC)控制交换机量和逻辑关系。PLC在计算机上被简化，以满足顺序控制的要求，PLC是一种自动控制设备，它消除

9、了计算机的某些数字计算功能，增强了逻辑运算符功能，介于继电器控制和电脑控制之间。PLC的最大特点是输入输出量之间的逻辑关系由软件确定。因此，在更改控制逻辑时，只修改控制程序是灵活的逻辑控制设备。此外，PLC可以控制的交换机数量比RLC多，从而实现了复杂的控制逻辑。硬件线路减少大大提高了控制系统的可靠性。2数控设备的PLC数控设备有两种茄子类型：嵌入式PLC和独立PLC。内部PLC包含在数字控制单元中，PLC和数字控制功能模块之间的信号传输在数字控制单元内部进行，PLC和机器之间的信号传输通过输入/输出介面电路进行，如图4-25所示。图4-25嵌入式PLC结构，独立PLC也称为通用PLC，它设计

10、为独立模块，包括CPU、系统节目、用户节目、输入/输出电路、通信等。独立PLC和数控装置之间的关系为图4-26、图4-26独立PLC原理图、上图：内置PLC右侧：独立PLC。由于PLC的硬件结构不同，因此功能也不同，节目表达方法也不同。可编程逻辑控制器的典型编程方法有触点梯形图和门表方法。一触点阶梯阶梯编程是使用回路元件符号表示控制操作的图形编程方法。由于与现有继电器原理图类似，因此阶梯图直观易懂。上述电动机是反转控制的阶梯图表程序，如图4-27所示。4.5.2 PLC编程方法、2语句表语句表也称为命令表(ILInstruction List)或命令表语言。命令表语言与程序集语言非常相似，每个

11、语句都包含opcode部分和操作数部分。Opcode表示功能类型，操作数表示操作的对象，操作数由地址代码和参数组成。如果使用命令语句，则图4-27中所示的阶梯程序可以表示为：RD A OR R1 AND，NOT E AND，NOT R2 WRT R1 RD B OR R2 120.2 AND，NOT E AND，NOT R1 WRT R2 120.2，其中牙齿编程方法严谨、系统，但抽象，有时表示为阶梯图，然后编写相应的命令语句，然后使用程序员的命令和功能键将其输入到PLC中。表4-1显示了常用的操作码及其含义。，11，0000H，图4-29 PLC扫描过程，(1)按钮开关PB1牙齿按压时，输入继电器X401的线圈打开。(2) X401常开触点关闭，输出继电器Y430通电。(3)外部输出点Y430关闭，指示灯PL打开；(4) PB1牙齿释放后，输入继电器X401的线圈不再工作，相应触点X401牙齿断开后，打开输出继电器Y430牙齿继续。这是因为Y430的触点连接后，其中一个触点起到了自锁的作用。(5)如果按下行程开关LS1牙齿，则继电器X403的线圈打开，X403的常闭触点断开，继