数控技术-计算机数控装置

本章内容概述CNC装置的硬件结构CNC装置的软件结构CNC装置的插补原理

刀具半径补偿与加减速控制数控系统中的PLCCNC系统的接口电路1.1概述CNC系统的核心是CNC装置，是由硬件和软件两大部分组成的。1.1.1CNC系统组成主轴电机进给伺服电机电子手轮I/O模块等机床控制面板CNC键盘驱动系统1.1概述输入信息译码数据处理插补信息输出，将各个坐标轴的分量送到各控制轴的驱动电路，经过转换、放大去驱动伺服电机，带动各轴运动

实时位置反馈控制，使各个坐标轴能精确地走到所要求的位置。1.1.2CNC系统工作过程

输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。

输入方式——磁盘输入、光盘输入、键盘输入、通讯接口输入及连接上位计算机的DNC接口输入1）输入2）译码：以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、翻译成计算机能识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区内。3）数据处理：刀具补偿、速度计算以及辅助功能的处理等。

4）插补：通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之间进行“数据点的密化工作”。5）位置控制：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置比较，用差值去控制进给伺服电机。6）I/O处理：处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输出和控制。7）显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。8）诊断：检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。

1.1概述CNC装置的功能是指满足用户操作和机床控制要求的方法和手段。数控装置的功能包括基本功能和选择功能。1.1.3CNC装置的功能（1）控制功能CNC装置可控制的轴数以及同时控制的轴数。有移动轴和转动轴，有基本轴和附加轴。控制的轴数越多，CNC装置越复杂。（2）准备功能(G)也称G功能，用来指定机床的动作方式，包括基本移动、平面选择、准备设定、刀具补偿、固定循环、公英制转换等。基本功能1.1概述（3）插补功能CNC通过插补实现刀具轨迹的运动。插补分为粗插补和精插补。粗插补是由软件计算出每个插补周期所走的线段长度；精插补由硬件完成线段长度所对应的脉冲当量数的逼近。（4）进给功能(F)进给速度的控制功能。切削进给速度：控制刀具相对工件的运动速度，单位为mm/min。基本功能1.1概述（4）进给功能(F)同步进给速度：以主轴每转进给量规定进给速度，实现切削速度和进给速度的同步，主轴需要安装编码器，用于切削螺纹单位为mm/r。快速进给速度：G00指令。进给倍率：人工实时调整预先给定的进给速度，可以通过进给赔率开关或者软件实现。基本功能1.1概述（5）主轴功能(S)是指定主轴转速的功能，单位r/min。用于指定主轴的起停转向，冷却泵的通和断、刀库的起停等功能，M00-M99。用来选择刀具的功能，用T和其后的2位或4位数字表示。（6）辅助功能(M)（7）刀具功能(T)基本功能1.1概述基本功能（8）字符图形显示功能通过显示器，实现相关信息的显示，可以显示程序、参数、坐标等，还可以实现实际加工轨迹的实时显示。CNC自动实现故障预报和故障定位的功能。开机自诊断；在线自诊断；离线自诊断；远程通讯诊断。（9）自诊断功能1.1概述选择功能（1）补偿功能刀具半径和长度补偿功能：实现按零件轮廓编制的程序控制刀具中心轨迹的功能。传动链误差：包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能。非线性误差补偿功能：对诸如热变形、静态弹性变形、空间误差以及由刀具磨损所引起的加工误差等，采用AI、专家系统等新技术进行建模，利用模型实施在线补偿。1.1概述选择功能是数控系统实现典型加工循环（如：钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻削和切螺纹等）的功能。（2）固定循环功能RS232、DNC接口、网络接口。（3）通讯功能（4）人机对话编程功能1.1概述几种典型的数控系统日本FANUC的CNC装置德国SIMENS的CNC装置美国A-B公司CNC装置北京数控设备厂的CNC装置广州数控CNC装置华中数控CNC装置1.2CNC装置的硬件结构按其中含有CPU的多少可分为：

单微处理器结构和多微处理器结构；按电路板的结构特点可分为：

大板结构和模块化结构。CNC装置的硬件结构本节主要介绍：1）单微处理机硬件结构

2）多微处理机硬件结构

3）开放式CNC系统1.2CNC装置的硬件结构CPUROM/EPROMRAMI/O接口可编程控制器MDI/CRT

接口位置

控制单元通讯接口总线单微处理器硬件结构图主轴

控制单元其他接口1.2.1单微处理器硬件结构1.2CNC装置的硬件结构单微处理器结构组成：

微处理器（运算、控制）、存储器、总线、接口微处理器数控装置:

以一个CPU（中央处理器）为核心，CPU通过总线与存储器和各种接口相连接，采取集中控制、分时处理的工作方式，完成数控加工各个任务。一个微处理器完成所有的功能采用总线结构结构简单，易于实现功能受限制1.2CNC装置的硬件结构只读存储器（ROM）：系统程序随机存储器（RAM）：运算的中间结果、需显示的数据、运行中的状态、标志信息CMOSRAM或磁泡存储器：加工的零件程序、机床参数、刀具参数存储器1.2CNC装置的硬件结构位置控制单元

在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，分别实现相应的数控功能。1.2CNC系统的硬件结构1.2.2多微处理器硬件结构特点：能实现真正意义上的并行处理，处理速度快，可实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统重组仍可继续工作。80x86CPU51系列单片机FPGA（现场可编程门阵列）DSP（数字信号处理器）ARM（AdvancedRISCMachines）架构处理器（RISC：ReducedInstructionSetComputing，精简指令运算集）1.2CNC系统的硬件结构1.2.2多微处理器硬件结构处理器类型1.2CNC系统的硬件结构1.2.2多微处理器硬件结构多微处理器典型结构:共享总线型共享存储器型混合型结构多微处理器结构是指在系统中有两个或两个以上的微处理器能控制系统总线、或主存储器进行工作的系统结构。目前大多数CNC系统均采用多微处理器结构。紧耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的处理部件之间采用紧耦合（相关性强），有集中的操作系统，共享资源。松耦合结构：两个或两个以上的微处理器构成的功能模块之间采用松耦合（具有相对独立性或相关性弱），有多重操作系统有效地实现并行处理。1.2CNC系统的硬件结构通过总线连接系统内的各个模块。主模块控制系统总线，各模块通过仲裁电路判别各模块的优先级，进而共享总线资源。共享总线结构共享存储器结构1.2CNC系统的硬件结构多CPU共享存储器框图公共存储器I/O(CPU)CRT(CPU)轴控制（CPU）插补(CPU)来自机床的控制信号输出至机床的控制信号采用多端口存储器来实现各微处理器之间的相互连接和通信，每个端口都配有一套数据、地址、控制线，以供端口访问。1.2CNC系统的硬件结构显示器CPU存储器网卡传感/执行器应用层功能层设备层I/O模块多轴运动控制器驱动器驱动器驱动器X轴电机Y轴电机Z轴电机机床本体ISA/PC104/PCI总线1.2CNC系统的硬件结构ARM+DSP嵌入式数控系统结构M、S、T等指令主轴电机外围网络接口USB接口键盘接口显示接口存储接口......插补单元补偿单元位控单元G代码伺服单元进给电机ARMPLC软核操作系统DSP接口FPGA代码解释模块1.2.3开放式CNC系统1.2CNC系统的硬件结构可移植性：系统的应用模块无需经过任何改变就可以 用于另一平台，仍然保持原有特性。可扩展性：不同应用模块可在同一平台上运行。可协同性：不同应用模块能够协同工作，并以确定方

式交换数据。规模可变性：应用模块的功能和性能以及硬件的规模 可按照需要调整。开放的含义1.2CNC系统的硬件结构开放式数控系统的结构单元PC机结构4.2CNC系统的硬件结构开放式数控系统的结构分层式多微处理机结构4.2CNC系统的硬件结构开放式数控系统的结构开放式数控系统的基本特征模块化数控功能的模块化系统体系结构模块化标准化平台无关性：指控制器不依赖特定的硬件平台和操作系统平台，控制器与计算机平台之间有明确的接口。可再次开发适应网络操作方式1.3CNC系统的软件结构由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人机交互位置控制输入输出管理插补运算故障诊断处理速度处理机床输入输出编译处理主轴控制刀具半径补偿......1.3.1CNC系统软件的组成1.3.2CNC系统软件结构特点多任务并行处理多任务性：显示、译码、刀补、速度处理、插补处理、位置控制、…并行处理：系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个或两个以上任务处理。并行处理的实现方式：☆资源分时共享（单CPU）☆资源重叠流水处理（多CPU）1.3CNC系统的软件结构实时中断处理CNC中断管理主要由硬件完成，系统的中断结构决定了系统软件的结构。CNC系统的中断类型有以下几种。外部中断：主要有外部监控中断和键盘及操作面板中断。内部定时中断：主要有插补周期定时中断和位置采样定时中断。硬件故障中断：各种硬件故障检阅装置发出的中断。程序性中断：程序中出现的各种异常情况的报警中断。1.3.2CNC系统软件结构特点（1）前后台型软件结构将整个CNC软件分为前台程序和后台程序1.3.3CNC装置的软件结构前台程序:

主要完成插补运算、位置控制、故障诊断等实时性很强的任务，它是实时中断程序。后台程序(背景程序):

完成准备工作和管理工作，如显示、程序编辑管理、系统输入/输出、插补预处理（译码、刀补处理、速度预处理)等弱实时性的任务，它是一个循环运行的程序，其在运行过程中，不断地定时被前台中断程序所打断，前后台相互配合来完成零件的加工任务。（2）中断型软件结构1.3.3CNC装置的软件结构除了初始化程序之外，整个系统软件的各个任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，然后由中断管理系统（由硬件和软件组成）对各级中断服务程序实施调度管理。整个软件就是一个大的中断管理系统。1.4CNC装置的插补原理1.4.1概述插补实质是数控系统根据零件轮廓线型的有限信息，计算出刀具的一系列加工点、完成所谓的数据“密化”工作。数控系统中完成插补工作的装置称为插补器。根据插补器的结构不同可分为硬件插补器和软件插补器。现代数控系统大多采用软件插补或软硬件插补相结合的方法。插补器按数学模型来分类，可分为一次插补器、二次插补器及高次曲线插补器等，大多数数控系统都具有直线插补器和圆弧插补器。根据插补所采用的原理和计算方法的不同，目前应用的插补方法分为两类：脉冲增量插补和数字增量插补。1.4CNC装置的插补原理1.4.1概述脉冲增量插补又称基准脉冲插补，其特点是每次插补结束在一个轴上仅产生单个的行程增量，以一个脉冲的方式输出，实现一个脉冲当量的位移。脉冲当量：一个脉冲所对应的坐标轴的移动量。常用的方法：逐点比较法和数字积分法，一般用硬件实现。（1）脉冲增量插补1.4CNC装置的插补原理1.4.1概述数字增量插补又称数据采样插补，其特点是插补运算分两步完成。第一步是粗插补：时间分割，把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相等的时间间隔，称为插补周期T。在每个T内，计算轮廓步长l＝F·T，将轮廓曲线分割为若干条长度为轮廓步长

l的微小直线段。（2）数字增量插补l＝F·T第二步精插补：在粗插补算出的每一微小直线段的基础上再作“数据点的密化”工作。一般将粗插补运算称为插补，由软件完成；精插补可由软件、硬件实现。1.4CNC装置的插补原理1.4.1概述着重解决两个问题：1.如何选择插补周期T？2.如何计算在一个插补周期内各坐标轴的增量值△x或△y？（2）数字增量插补l＝F·T1.4CNC装置的插补原理1.4.2脉冲增量插补原理：每次向一个坐标轴输出1个进给脉冲，每走一步将点的瞬时坐标与理想轨迹比较，判断实际点与理想轨迹的偏移位置，通过偏差函数计算二者偏差，决定下步进给方向（误差小的方向）。（1）逐点比较法（代数运算法、醉步法）坐标进给偏差判别偏差计算终点判别每进给一步需要四个节拍：第Ⅰ象限一待加工直线，起点:坐标原点O，终点:A（xe，ye），动点P（xi，yi），则直线方程为即：逐点比较法直线插补1）Fi≥0时，向＋X方向进给一个脉冲当量，到达点Pi＋1，此时xi＋1=xi＋1，则点Pi＋1的偏差判别函数Fi+1为

令为偏差判别函数，则有：偏差判别：Fi=0时，动点在直线上；Fi>0时，动点在直线上方；Fi<0时，动点在直线下方。

坐标进给：偏差计算：2）当Fi＜0时，向＋Y方向进给一个脉冲当量，到达点Pi＋1，此时yi+1=yi＋1，则点Pi＋1的偏差判别函数Fi+1为可见：新加工点的偏差Fi+1是由前一个加工点的偏差Fi和终点的坐标值递推出来的，如果按前两式计算偏差，则计算大为简化。偏差计算：第一拍判别第二拍进给第三拍运算第四拍比较总结：终点判别三种方法：判别插补或进给的总步数：N=Xe+Ye分别判别各坐标轴的进给步数仅判断进给步数较多的坐标轴的进给步数。终点判别：第Ⅰ象限直线插补流程图NYyn+Y向走一步初始化xe→Xye→YE=Xe+YeF≥0？+X向走一步E=0？结束起始F←F+XF←F-YE←E-1例1:设加工第Ⅰ象限直线，起点坐标原点O，终点A（6,4），用逐点比较法对其进行插补，并画出插补轨迹。解：终点判别寄存器E＝6＋4=10，每进给一步减1，E=0时停止插补。XYOA步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别起点

F0=0E=101F0=0＋XF1=F0－ye=0－4=－4E=10－1=92F1＜0＋YF2=F1＋xe=－4＋6=2E=9－1=83F2＞0＋XF3=F2－ye=2－4=－2E=8－1=74F3＜0＋YF4=F3＋xe=－2＋6=4E=7－1=65F4＞0＋XF5=F4－ye=4－4=0E=6－1=56F5=0＋XF6=F5－ye=0－4=－4E=5－1=47F6＜0＋YF7=F6＋xe=－4＋6=2E=4－1=38F7＞0＋XF8=F7－ye=2－4=－2E=3－1=29F8＜0＋YF9=F8＋xe=－2＋6=4E=2－1=110F9＞0＋XF10=F5，4－ye=4－4=0E=1－1=0坐标变换：其他各象限直线点的坐标取绝对值，这样，插补计算公式和流程图与第一象限直线一样。

Fi+1=Fi-|ye|Fi+1=Fi+|xe|逐点比较法圆弧插补圆弧AB的圆心O（0，0），半径R，加工点坐标为P（xi，yi），则圆弧插补偏差判别函数为：Fi＝0时，点在圆弧上；Fi＞0时，点在圆弧外；Fi＜0时，点在圆弧内。偏差判别：1．插补第Ⅰ象限逆圆弧坐标进给：偏差计算：1）Fi

≥0时，向-X方向进给一步。2）Fi＜0时，向+Y方向进给一步。坐标进给：偏差计算：2．插补第Ⅰ象限顺圆弧1）Fi

≥0时，向-Y方向进给一步。坐标进给：偏差计算：2）Fi

＜0时，向+X方向进给一步。坐标进给：偏差计算：注意：xi、yi的值在插补过程中是变化的，这一点与直线插补不同。终点判别：判别插补或进给的总步数分别判别各坐标轴的进给步数Fi,j≥0Fi,j≥0Fi,j<0Fi,j<0逆圆逆圆逆圆顺圆顺圆顺圆逆圆顺圆OXYFi,j<0Fi,j<0Fi,j<0Fi,j<0Fi,j<0Fi,j<0Fi,j≥0Fi,j≥0Fi,j≥0Fi,j≥0Fi,j≥0Fi,j≥0其他象限圆弧插补的方法?1）分别处理法2）坐标变换法（常用）(0,6)(6,0)例:

F0=0E＝6＋6=12偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判断步数偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判断起点

F0=0x0=6y0=0E=121F0=0－XF1=F0－2x0＋1=0－12＋1=－11x1=6－1=5y1=0E=112F1＜0＋YF2=F1＋2y1＋1=－11＋0＋1=－10x2=5y2=0＋1=1E=103F2＜0＋YF3=F2＋2y2＋1=－10＋2＋1=－7x3=5y3=1＋1=2E=94F3＜0＋YF4=F3＋2y3＋1=－7＋4＋1=－2x4=5y4=2＋1=3E=85F4＜0＋YF5=F4＋2y4＋1=－2＋6＋1=5x5=5y5=3＋1=4E=76F5＞0－XF6=F5－2x5＋1=5－10＋1=－4x6=5－1=4y6=4E=67F6＜0＋YF7=F6＋2y6＋1=－4＋8＋1=5x7=4y7=4＋1=5E=58F7＞0－XF8=F7－2x7＋1=5－8＋1=－2x8=4－1=3y8=5E=49F8＜0＋YF9=F8＋2y8＋1=－2＋10＋1=9x9=3y9=5＋1=6E=310F9＞0－XF10=F9－2x9＋1=9－6＋1=4x10=3－1=2y10=6E=211F10＞0－XF11=F10－2x10＋1=4－4＋1=1x11=2－1=1y11=6E=112F11＞0－XF12=F11－2x11＋1=1－2＋1=0x12=1－1=0y12=6E=0由高等数学可知，求函数y=f（x）对x的积分运算，从几何概念上讲，是求此函数曲线与X轴在积分区间所包围的面积F。

DDA插补基本原理:数字积分法求面积F可以转化成

数字运算时，一般取Δx为单位“1”，即1个脉冲当量，则函数的积分运算变成了对变量的求和运算，设累加器容量为一个单位面积值，则溢出脉冲总数为所求面积。起点O（0,0），终点A（xe

,ye），设进给速度V是均匀的，直线长度L，则有DDA法直线插补动点从原点走向终点，可看作是各坐标每经过一个△t分别以增量kxe、kye同时累加的结果。设经过m次累加后，X和Y方向都到达终点A（xe

,ye），则：

取△t＝1mk=1m必须是整数，所以k为小数。选取k时考虑△x、△y≤1，保证坐标轴上每次分配的进给脉冲不超过1个单位（一般为1个脉冲当量）。xe

、ye最大值（寄存器位数n）为2n－1，所以一般取

DDA直线插补整个过程需要2n次累加能到达终点k（2n－1）<1，则：m＝2nX—Y平面的DDA直线插补器的示意图：tY轴溢出脉冲X轴溢出脉冲+被积函数寄存器JVY（ye）Y积分累加器JRYX积分累加器JRX被积函数寄存器JVX（xe

）+控制脉冲直线插补终点判别：

m=2n为终点判别依据例：设直线起点在原点O（0，0），终点A（8，6），采用四位寄存器，写出直线DDA插补过程并画出插补轨迹。解：m＝24＝16。累加次数

mJVX（存xe

）

JRX（∑xe）

△x

JVY（存ye）

JRY（∑ye）

△y

01000(8)000110(6)001

2

累加次数

mJVX（存xe

）

JRX（∑xe）

△x

JVY（存ye）

JRY（∑ye）

△y

01000000110001

10000

011002

00001

110003

10000

001014

00001

100005

10000

111006

00001

010017

10000

101008

00001

000019

10000

0110010

00001

1100011

10000

0010112

00001

1000013

10000

1110014

00001

0100115

10000

1000016

00001

00001第一象限逆圆弧刀具沿半径为R的逆圆弧AB的切线方向进给，速度为V，P（xi，yi）为动点，则：DDA法圆弧插补

当刀具沿圆弧切线方向匀速进给时，可认为k为常数。在一个单位时间间隔△t内，X和Y方向上的移动距离微小增量△x、△y应为：-1+1JVY

控制脉冲ΔtY轴溢出脉冲X轴溢出脉冲+Y积分累加器JRYX积分累加器JRXJVX+ΔxΔy(yi)(xi)DDA法圆弧插补的终点判别：一般各轴各设一个终点判别计数器、分别判别是否到达终点。每进给一步，相应轴的终点判别计数器减l，当各轴终点判别计数器都减为0时，停止插补。例5-5第一象限逆圆弧，起点A（5,0），终点B（0,5），用三位寄存器，写出DDA插补过程并画出插补轨迹。解：EX＝5，EY＝5，X和Y积分器有溢出时，EX、EY相应减“1”，当均为0时，插补结束。累加次数m

JVX（yj）

JRXxEX

JVY（xi）JRYyEY

012累加次数m

JVX（存yj）

JRXEX

JVY（存xi）JRYEY

0000（0）0000101101（5）0000101

1000000010110110101012000000010110101011002001（1）

3001001010110111101004001010010110110010114010（2）

5010100010110100110105011（3）

6011111010110111000107011010110010101110017100（4）

100（4）

8100110010010011100019100010101110001110009101（5）

011（3）

101011110011011

111010011001011

11

010（2）

121010011001010

10112

001（1）

101131011100001001

100141010011000001

1.4.3数字增量插补（数据采样插补）基本原理粗插补：采用时间分割思想，根据进给速度F和插补周期T，将廓型曲线分割成一段段的轮廓步长L,L=FT，然后计算出每个插补周期的坐标增量。精插补：根据位置反馈采样周期的大小，由伺服系统完成。插补周期和检测采样周期插补周期大于插补运算时间与完成其它实时任务时间之和，现代数控系统一般为2~4ms，有的已达到零点几毫秒。插补周期应是位置反馈检测采样周期的整数倍。类型时间分割法插补：直线、圆弧扩展DDA法：直线、圆弧1.5CNC装置的刀具补偿与加减速控制CNC装置的刀具补偿是将刀具垂直于刀具轨迹进行位移，用来修正刀具实际半径或直径与其程序规定的值之差这种位置偏置有两部分组成：刀具长度补偿和刀具半径补偿。不同类型的机床与刀具，需要考虑的刀补参数也不同。对于铣刀而言，只需刀具半径补偿；对于钻头，只要一个坐标长度补偿；然而对于车刀，需要两个坐标长度补偿和刀具半径补偿。1.5.1CNC装置的刀具补偿刀具长度补偿是用来实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架中心轨迹之间的转换1.不考虑刀具半径补偿2.考虑刀具半径补偿79刀具长度补偿根据刀具参数P1的不同，刀具长度补偿公式如下式中：XPF和ZPF为理论刀尖点相对于刀架参考点的坐标；xP,zP为加工零件轮廓轨迹点的坐标；x，z为刀架参考点F的坐标。1.5.1CNC装置的刀具补偿1.5.1CNC装置的刀具补偿刀具半径补偿轮廓加工过程中，由于刀具有一定的半径，刀具中心的运动轨迹与工件轮廓是不一致的；偏移一个刀具半径。-刀具半径补偿的过程⑴刀具补偿建立⑵刀具补偿进行⑶刀具补偿撤消1.5.1CNC装置的刀具补偿B功能刀具半径补偿：只根据本段程序的轮廓尺寸进行刀具半径补偿，计算刀具中心的运动轨迹。

B功能刀具半径补偿的缺点：无法预计到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响

C功能刀具补偿：解决下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响问题。在计算完本段加工轨迹后，应提前将下一段程序读入，然后根据两段轨迹之间的转接具体情况，再对本段的加工轨迹作适当的修正，得到本段的正确加工轨迹。

动画1.5.2CNC装置的加减速控制目的：为保证机床在启、停时不产生冲击、失步、超程和振荡等现象；必须对进给脉冲频率或电压进行加减速控制。在机床加速启动时，要使加在伺服电机上的进给脉冲频率或电压逐渐增大；在机床减速停止时，使加在伺服电机上的进给脉冲频率或电压逐渐减。实现：采用软件实现前加减速控制：放在插补前进行后加减速控制：放在插补后进行前加减速控制优点：只对编程指令速度F进行控制，它不影响实际插补输出的位置精度。缺点：要根据实际刀具位置与程序段终点之间的距离预测减速点，这种预测工作的计算量很大。稳定速度和瞬时速度稳定速度：指系统处于稳定进给状态时，一个插补周期的进给量。瞬时速度：指系统在每个插补周期的进给量。线性加减速处理终点判别处理：每次插补运算结束后，系统都要根据各轴的插补进给量计算刀具中心与本程序段终点的距离S，之后进行终点判别。链接后加减速控制优点：不需要专门预测减速点，而是在插补输出为零时开始减速，并通过一定的时间延迟逐渐接近程序段的终点。缺点：由于它对各起动轴分别进行加减速控制，所以在加减速控制中各运动轴的实际合成位置可能不准确。直线加减速控制算法：直线加减速控制是机床在启动时，速度沿一定斜率的直线上升：机床在停止时，速度沿一定斜率的直线下降。指数加减速控制算法：使启动或停止时的速度随时间按指数规律上升或下降。1.6CNC系统中的PLC是一种用于工业环境、可存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令、并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程的可编程数字控制系统。1.6.1PLC的构成及特点可编程控制器的基本组成1.微处理器2.存储器3.输入/输出模块5.编程器6.电源单元CPUEEPROM用户程序EPROM系统软件总线RAM编程器电源输入输出模块功能开关和指示器电池1、PLC的构成2、PLC的特点根据PLC的组成及工作过程，可归纳出PLC的特点如下：⑴可靠性高⑵灵活性好

⑶编程简单

⑷带负载能力强1.6.2PLC在CNC系统中的应用1.内装型PLC1.6.2PLC在CNC系统中的应用2.独立型PLC1.6.2PLC在CNC系统中的应用数控装置可编程控制器操作面板主轴控制辅助动作换刀动作冷却排屑......数控装置、可编程控制器、机床之间的关系图1.6.2PLC在CNC系统中的应用3.M、S、T功能的实现⑴M功能的实现根据不同的M代码，可以控制主轴正反转或停止，主轴齿轮箱的变速，冷却液的开、关，卡盘的夹紧与松开，以及自动换刀装置机械手取刀、归刀等运动。⑵S功能的实现S用来指定主轴转速。1.6.2PLC在CNC系统中的应用3.M、S、T功能的实现⑶T功能的实现对于刀套编码的T功能处理过程是：CNC装置送出T代码指令给PLC，PLC经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的新刀号所在的数据表的表地址，并与现行刀号进行判别比较，如不符合，则将刀库回转指令发送给刀库控制系统，直到刀库定位到新刀号位置时，刀库停止回转，并准备换刀。1.6.3PLC的工作方式

1.

顺序工作⒉连续工作⒊二级顺序：高级顺序和低级顺序在制作顺序时，可把顺序程序分成高级顺序和低级顺序两部分。PLC工作次序和顺序程序的划分如图1.41和图1.42所示。1.6.3PLC的工作方式4.输入信号的同步处理⒌顺序程序处理时间的计算⒍顺序程序所要求的存贮容量的计算存贮容量＝（基本指令步数＋功能指令步数）×1.1基本指令步数＝基本指令的数目功能指令步数＝各个功能指令所用的重复次数×