华中科技大学：《数控技术》课程教学资源（PPT课件）第3章 计算机数控装置 3.3 CNC装置的软件结构

第3章计算机数控装置 3.1概述 3.2CNC装置的硬件结构 3.3CNC装置的软件结构 3.4典型数控功能原理及实现 3.5国内外典型CNC系统简介 1

1 第3章 计算机数控装置 3.1 概述 3.2 CNC装置的硬件结构 3.3 CNC装置的软件结构 3.4 典型数控功能原理及实现 3.5 国内外典型CNC系统简介

3.3CNC系统的软件结构 数控系统功能界面的几种划分： 序 输 预处理 插补运算 位置控制 速度控制 何服电机 软件 硬件 位置检测 硬件 软件 件 硬件 软件 硬件 白 软件 软件和硬件的功能界面 2

2 4.3 CNC系统的软件 数控系统功能界面的几种划分： 输 入 预处理 位置检测 插补运算 位置控制 速度控制 伺服电机 程序 硬件 硬件 硬件 硬件 硬 件 软件 软件 软件 软件 软件和硬件的功能界面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 3.3 CNC系统的软件结构

3.3CNC系统的软件结构 刀补缓冲区 运行缓冲区 位置反馈 加工程序 译 码 刀补处理 速度预处理 插补处理 位控处理 伺服驱动 PLC控制 译码缓冲区 插补缓冲区 3

3 4.3 CNC系统的软件 加工程 序 译 码 译码缓冲区 刀补处理 刀补缓冲区 速度预处理 插补缓冲区 插补处理 运行缓冲区 位控处理 伺服驱动 位置反馈 PLC控制 3.3 CNC系统的软件结构

3.3CNC系统的软件结构 3.3.1CNC系统软件的组成与功能 1.组成 CNC系统软件是具有实时性和多任务性的专用操作系统， 该操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。 操作系统 管理软件 控制软件 故 件程序管理 显示处理 入输出管理 诊断处理 编译处理 刀具补偿 插补运算 位置控制 机床输入输出 主轴 控制 ●

4 4.3 CNC系统的软件 3.3.1 CNC系统软件的组成与功能 1. 组成 CNC系统软件是具有实时性和多任务性的专用操作系统， 该操作系统由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。 操作系统 管理软件 控制软件 零 件 程 序 管 理 显 示 处 理 输 入 输 出 管 理 机 床 输 入 输 出 位 置 控 制 故 障 诊 断 处 理 插 补 运 算 主 轴 控 制 编 译 处 理 刀 具 补 偿 . . 3.3 CNC系统的软件结构

3.3CNC系统的软件结构 2.功能 ◆位置控制 ◆插补运算 ◆状态显示 ◆PLC ◆故障诊断 ◆. 5

5 2. 功能  位置控制  插补运算  状态显示  PLC  故障诊断 . . 3.3 CNC系统的软件结构

3.3CNC系统的软件结构 3.3.2CNC装置的数据转换流程 1.译码(Decode) 将用文本格式（通常用ASCIⅡ码)表达的零件加 工程序，以程序段为单位转换成后续程序（本例 是指刀补处理程序)所要求的数据结构（格式）

6 1.译码(Decode) 将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加 工程序，以程序段为单位转换成后续程序（本例 是指刀补处理程序）所要求的数据结构（格式）。 3.3.2 CNC装置的数据转换流程 3.3 CNC系统的软件结构

3.3CNC系统的软件结构 数据结构示例： Struct PROG BUFFER char buf state; ∥缓冲区状态，0空；1准备好。 int block num; /∥以BCD码的形式存放本程序段号。 double COOR[20];/存放尺寸指令的数值(m)。 int F,S; /R(mm/min)s(r/min)。 char GO; 以标志形式存放G指令。 char G1; char MO; ∥以标志形式存放M指令。 char M1; char T; /存放本段换刀的刀具号。 char D; 存放刀具补偿的刀具半径值。 }: 7

7 数据结构示例： Struct PROG_BUFFER { char buf_state； //缓冲区状态，0 空；1 准备好。 int block_num； //以BCD码的形式存放本程序段号。 double COOR[20]；//存放尺寸指令的数值（μm）。 int F,S； //F（mm/min）S（r/min）。 char G0； //以标志形式存放G指令。 char G1； char M0； //以标志形式存放M指令。 char M1； char T； //存放本段换刀的刀具号。 char D； //存放刀具补偿的刀具半径值。 }； 3.3 CNC系统的软件结构

3.3CNC系统的软件结构 以标志形式存放G指令示例 D7 D6 D5 D4D3D2 D1 D0 G000:无该指令；1：有该指令 G010:无该指令；1：有该指令 G020:无该指令；1：有该指令 G030:无该指令；1：有该指令 G060:无该指令；1：有该指令 G90/G910:G90;1:G91 00:G40; 11:G40 01:G41; 10;G42 8

8 以标志形式存放G指令示例 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 G00 0：无该指令；1：有该指令 G01 0：无该指令；1：有该指令 G02 0：无该指令；1：有该指令 G03 0：无该指令；1：有该指令 G90/G91 0：G90；1：G91 ｝ G06 0：无该指令；1：有该指令 00：G40； 11：G40 01：G41； 10；G42 3.3 CNC系统的软件结构

3.3CNC系统的软件结构 N06G90G41D11G01X200Y300F200; 123 456 789 Struct PROG BUFFER char buf state; 0:(开始)：1(：)回 int block num; 06(N06)① double COOR[20]: C0OR[1]=200000;(X200)© C00R[2]=300000:(Y300)⑦ int F,S; F=200:(F200)⑧ char GO; D5=0 :(G90)② D6,D7=0,1(G41)③ D1=1;(G01)⑤ char D; D=11(D11)④ 9

9 N06 G90 G41 D11 G01 X200 Y300 F200 ； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - Struct PROG_BUFFER { char buf_state； 0：(开始)；1（；）⑨ int block_num； 06（N06）① double COOR[20]； COOR[1]=200000；（X200）⑥ COOR[2]=300000；（Y300）⑦ int F,S； F=200；（F200）⑧ char G0； D5=0；（G90）② D6,D7=0,1（G41）③ D1=1；（G01）⑤ . char D； D=11（D11）④ 3.3 CNC系统的软件结构

3.3CNC系统的软件结构 2.刀补处理（计算刀具中心轨迹） R 刀补处理的主要工作： Y Pe P.(200,300) 。 根据G90/G91计算零件轮廓的 G41 终点坐标值。 根据R和G41/42,计算本段刀 具中心轨迹的终点(P'P") G42 坐标值。 根据本段与前段连接关系， Po(72,48) 进行段间连接处理。 X 10

10 刀补处理的主要工作： • 根据G90/G91计算零件轮廓的 终点坐标值。 • 根据R和G41/42，计算本段刀 具中心轨迹的终点（P’ e/P〃 e） 坐标值。 • 根据本段与前段连接关系， 进行段间连接处理。 2. 刀补处理(计算刀具中心轨迹) Pe（200，300） X R P0（72，48） Pe ” Pe ’ G41 G42 Y 3.3 CNC系统的软件结构