燕山大学机械学院：《数控技术》课程电子教案（PPT教学课件）第四章 数控装置

返回课件首页 第四章数控装置 第一节概述 、数控装置的作用 数控装置的主要作用是,读入数控加工程序,将其 转换成控制机床运动和辅助功能要求的格式,分别送 给进给电机控制单元、主轴电机控制单元和PLC,具 有内置PLC功能的数控装置本身具有逻辑量解算功能, 直接将解算结果送给机床强电控制系统。具有闭环控 制功能的数控系统还会读入机床位置检测装置发出的 实际位置信号,与指令位置比较后,用其差值控制机 床的移动,可以获得较高的位置控制精度

第四章 数控装置 第一节 概 述 一、数控装置的作用 数控装置的主要作用是，读入数控加工程序，将其 转换成控制机床运动和辅助功能要求的格式，分别送 给进给电机控制单元、主轴电机控制单元和PLC，具 有内置PLC功能的数控装置本身具有逻辑量解算功能， 直接将解算结果送给机床强电控制系统。具有闭环控 制功能的数控系统还会读入机床位置检测装置发出的 实际位置信号，与指令位置比较后，用其差值控制机 床的移动，可以获得较高的位置控制精度。 返回课件首页

、数控装置软件和硬件的功能界面 输入 数据 插 位 速 伺服 处理_补控控电机 测量 IⅡⅢ 硬件 软件 图4-1几种典型的软硬件界面的划分

二、数控装置软件和硬件的功能界面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 硬件 软件 Ⅳ 图4-1 几种典型的软硬件界面的划分 程序 输 入 数据 处理 插 补 位 控 速 控 伺服 电机 测量

软硬件功能界面问题:哪些功能由软件来实现,哪 些功能由硬件来实现,或怎样确定软件和硬件在数控 装置中所承担的任务 四种功能界面的划分,代表了不同时期的数控装置 产品。数控装置发展的趋势是软件承担的任务越来越 多。这主要是由于计算机的运算处理能力不断增强, 使软件运行的速度大大提高的结果。这种趋势并不是 一成不变的,随着电子技术的发展,硬件的成本也在 不断降低,如果硬件的制造可以做到象软件一样灵活, 能够根据特殊需求,专门制做的时候,硬件所担负的 功能还会逐步增加。 第二节数控装置的硬件结构 一、由单片机组成的数控装置

软硬件功能界面问题：哪些功能由软件来实现，哪 些功能由硬件来实现，或怎样确定软件和硬件在数控 装置中所承担的任务。 四种功能界面的划分，代表了不同时期的数控装置 产品。数控装置发展的趋势是软件承担的任务越来越 多。这主要是由于计算机的运算处理能力不断增强， 使软件运行的速度大大提高的结果。这种趋势并不是 一成不变的，随着电子技术的发展，硬件的成本也在 不断降低，如果硬件的制造可以做到象软件一样灵活， 能够根据特殊需求，专门制做的时候，硬件所担负的 功能还会逐步增加。 第二节 数控装置的硬件结构 一、由单片机组成的数控装置

7404-3 7150K 270[ C相 150K 270 B相 l50F270 A相 150X270 27V 80c31 [74:02 A12 CE p13p2 2764 THAL2 2 10K Vc DO OE GND SEN 10Kx8 404 abcdefeh DG 2 DG3 DG4DG5DG6 4527545275452

二、单微处理机数控装置 纸带机|RS232CRTM 手摇轮ROM|RAM 接口接口 D接口 接口 接口接口 CPU PLC 位控 位控 位控 主轴 接口 单元 单元 单元 单元 MST D/A D/A D/A D/A 功能 速度 速度 速度 速度 单元 单元 单元 单元 图4-3单微处理机数控装置的结构图

二、单微处理机数控装置 图4-3 单微处理机数控装置的结构图 CPU 纸带机 接口 RS232 接口 CRT/M DI接口 手摇轮 接口 ROM 接口 RAM 接口 PLC 接口 位控 单元 位控 单元 位控 单元 主轴 单元 D/A D/A D/A D/A 速度 单元 速度 单元 速度 单元 速度 单元 M M M M MST 功能

速度速度速度 控制控制 控制 读带机单元 单元单元 Z轴 Y轴 X轴 主电路板 CAs CAC CABM 感 CFU,ROM,RAM甲中中中中 CAT 机床强电柜 CAV 运动控制 应同步器的反馈 Do画画回回 MDI&CRT CAB CHK 控制板 DI/D板 脉冲编码器的反馈 图4-4数控装置的物理结构( FANUC-6MB)

图4-4 数控装置的物理结构（FANUC-6MB）

三、基于网络的数控装置 基于网络的 基于网络的PLC 运动控制器 光纤电电 主轴电机及驱动器 进给电机及驱动器 图4-5基于网络的数控系统结构图

三、基于网络的数控装置 图4-5 基于网络的数控系统结构图

数控装置各功能模块间的通讯是按照 SERCOS( Serial Communication System)协议进行的。图4-7表示了 SERCOS协议通讯的原理。由一个控制器和若干个伺服 驱动器构成通讯回路。通讯以循环方式进行,每个循 环的时间可设定为62μ5、125μ5、250μs或其整数倍。 循环时间的长短以保证控制器和伺服驱动器间的同步 通讯为前提。图中的 Master表示运动控制器, Slave裱表 示连接在控制环路中的第i个伺服驱动器,MST表示同 步信息,AT俵表示第个伺服驱动器发送的数据,MDT为 控制器发送到网络上的数据

数控装置各功能模块间的通讯是按照SERCOS（Serial Communication System）协议进行的。图4-7表示了 SERCOS协议通讯的原理。由一个控制器和若干个伺服 驱动器构成通讯回路。通讯以循环方式进行，每个循 环的时间可设定为62μs、125μs、250μs或其整数倍。 循环时间的长短以保证控制器和伺服驱动器间的同步 通讯为前提。图中的Master表示运动控制器，Slave i表 示连接在控制环路中的第i个伺服驱动器，MST表示同 步信息，ATi表示第i个伺服驱动器发送的数据，MDT为 控制器发送到网络上的数据

驱动器数/光纤环 66 42 21 2 通讯周期 图4-6每个光纤环路能控制的驱动器个数

驱动器数/光纤环 42 21 2 4 6 通讯周期 图4-6 每个光纤环路能控制的驱动器个数 66

MST t (usec AT1 t (usec master dat sync Master telegram Master telegram slave Slave slave laver Slavel slave slave ∏Ar12t2231mT AT1At2 AT3 t lusec ATm t (usec master da ta Master data telegram Master tetram slave m Slave slave slave Slavel slave slave 图4-7 SERCOS通讯原理

图4-7 SERCOS通讯原理