典型数控系统的结构及其工作原理

1、2.1 FANUC数控系统结构 FANUC 6系统 系统采用了在当时属于先进的8086系列微处理器与大规模集成电路；伺服驱动系统通常采用FANUC直流驱动系统，通过脉冲编码器进行位置检测，构成半闭环位置控制系统。 系统软件为固定式专用软件，系统最大可以控制5轴，3轴联动，具有较强的自诊断功能与较高的可靠性。 FANUC 11系统 FS11的硬件仍然采用大板结构，系统采用了比FS6更为先进的68000系列微处理器与专用大规模集成电路 系统软件为固定式专用软件，最大可以控制5轴，并实现全部控制轴的联动。系统还可以选择并联轴控制、3D刀补、手动任意角度进给等多种功能。 系统采用了菜单操作的软功能面板

2、，可以进行简单的人机对话式编程。 FANUC 0系统 FS0系列是一种采用了高速32位微处理的高性能的CNC。控制电路中采用了高速微处理器、专用大规模集成电路、半导体存储器等器件，提高了系统可靠性与系统的性能价格比 系统采用了高性能的固定软件与菜单操作的软功能面板，可以进行简单的人机对话式编程。 FANUC 15/16/18系统 （1）系统硬件采用超大规模集成芯片，CPU可以是 80486或PENTIUM系列处理器（2）系统元器件采用了立体化、高密集的安装方式（3）系统采用8.4in或9.5inTFT彩色液晶显示器，（4）系统软件丰富，功能强大，具有渐开线、抛物线、等多种特殊曲线的插补功能与多

3、种固定加工循环。 （5）系统可配套/i系列高精度、智能型数字式交流伺服系统 （6）系统带有高速PMC （7）FS-15/16/18系列系统既可单机运行，也可通过Remote buffer接口与个人计算机相连 2.2 FANUC数控系统工作原理 单微处理器结构的微型计算机系统的基本结构包括微处理器和总线、I/O接口、存储器、串行接口等。微处理器通过I/O接口和各个功能模块相连，其中有些模块(包括其I/O口)习惯上也称为接口，如CRT/MDI接口等。 此外数控系统还必须有控制单元部件和接口电路，如位置控制单元、可编程控制器、主轴控制单元、手动控制接口、穿孔机和纸带阅读机接口，以及其它选件接口等。

4、微处理器和总线 微处理器主要完成信息处理，包括控制和运算两方面的任务。 (1)控制任务根据系统要实现的功能而进行的协调、组织、管理和指挥工作 (2)运算任务是完成一系列的数据处理工作，主要包括译码、反馈值的比较运算等 总线是CPU与各组成部件、接口等之间的信 息公共传输线，包括控制总线、地址总线和数据总线，即通常所说的三总线 存储器 CNC系统中的存储器包括只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两种 位置控制单元 又称为位置控制器或位置控制模块，位置控制主要是对数控机床的进给运动的坐标位置进行控制。 (1)位置控制芯片 (2)位置控制模板 输入/输出(I/O)接口 (1)输入输出接口的标准

5、化 数控装置与机床及机床电器设备之间的接口分 为四种类型。 第1类：与驱动有关的连结电路，主要是指与 坐标轴进给驱动和主轴驱动的连结电路。 第2类：数控装置与测量系统和测量传感器之间的连结电路。 第3类：电源及保护电路。 第4类：开/关信号和代码信号连结电路。(2)输入、输出信号的分类及接口电路的任务 直流模拟信号用于进给坐标轴和主轴的伺服控制，或用于其它接收、发送模拟量信号的设备。交流信号用于直接控制功率执行器件。 (3)直流数字输入、输出接口 输入接口是接收机床操作面板的各开关、按钮信号及机床的各种限位开关的开关量信号。 输出接口是将机床各种工作状态送到机床搡作面板上用灯显示出来，把控制机

6、床动作的信号送到强电箱。 可编程控制器(PC) 数控机床用PC可分为两类 :一类为实现数控机床顺序控制而专门设计制造的“内装型”PC。从属于CNC系统，PC与NC间的信号传送在CNC系统内部实现。另一类是技术规范、功能和参数能满足数控机床要求的“独立型”PC。“独立型”PC不属于CNC系统，可以自己独立使用，它具有完备的硬件和软件结构。2.3 SIEMENS数控系统结构 SIEMENS 810/820系统 810与820的区别仅在于显示器，810为9in单色显示，系统电源为直流24V；820为12in单色或彩色显示，系统电源为交流220V。 810/820最大可控制6轴（其中允许有2个作为主轴

7、控制），3轴联动。 系统软件上，增加了蓝图编程、固定循环、极坐标编程、CL800语言编程等功能，为加工程序的编制提供了方便。 810/820系统还具有“通道”控制功能，可以两个通道同时工作，为机床设计人员提供了便利。 SIEMENS 802系列系统 SIEMENS 802S、802C系列是SIEMENS公司专为简易数控机床开发的经济型系统，两种系统的区别是： 802S/Se/Sbaseline系列采用步进电动机驱动； 802C/Ce/Cbaseline系列采用数字式交流伺服驱动系统。 802D，系统采用 SIEMENS PCU210模块，控制轴数为4轴/4轴联动，可以通过61lU伺服驱动器携带

8、l0V主轴模拟量输出，以驱动带模拟量输入的主轴驱动系统。 SIEMENS 810D/840D系统 810D采用SIEMENS CCU 模块，最大控制轴数为6轴，1通道工作 840D采用SIEMENS NCU模块，最大控制轴数可达31轴，10通道同时工作 810D/840D可以在WINDOWS环境下运行，系统功能强大，开放性好，软件十分丰富。系统除具有数字化仿形功能、NURBS插补、样条插补、多项式插补、3D刀补等先进的功能外，还可以配套ShopMi11（铣床、加工中心）或ShopTurn、AUTORUN（数控车床）图形对话式操作、编程软件，直接使用人机对话式编程。 2.4 SIEMENS数控系统工作原理 多微处理器系统优点 （1）性能价格比高。由于多微处理器并行执行控制信息，可以适应多轴控制、高精度、高进给速度和高效率的控制要求。 （2）采用模块化结构，具有良好的适应性和可扩展性。多处理器系统大多采用模块化结构，一个模块包括其软件，实现特定的功能。一般硬件是通用的，只要开发不同的软件即可构成不同的CNC系统。（3）可靠性高。多处理器系统由于每个处理器相对独立，各自分管系统的部分功能，如果某个模块出了故障，其他模块可照常工作。插件模块更换方便，可以将故障损失限