CNC装置的软件结构

CNC

本章内容第四章计算机数控装置

➢CNC装置的硬件结构

➢CNC装置的软件结构

➢可编程控制器（PLC）

➢典型的CNC系统简介CNC4.1 概述

一、CNC系统

组成

NC程序、输入设备、输出设备、CNC装置、PLC、主轴驱动装置、进给伺服驱动装置。

CNC系统是一种位置（轨迹）控制系统，以多执行部件(各运动轴)的位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统。MST

G01 G02 G03CNC

二、CNC装置的组成

CNC系统的核心是数控装置

。

➢

早期的数控装置完全是由数字逻辑电路构成，称为硬件数控装置（

NC装置）。

➢随着半导体技术和计算机技术的发展，现代数控装置大都以微型计算机为主体，部分功能由软

件来实现，称为计算机数控装置（CNC装置）。4.1 概述CNC

二、CNC装置的组成

CNC

装置

是由硬件（通用硬件和专用硬件）和软

件（专用）两大部分组成的。4.1 概述CNC

面板控制单元

主轴电机进给伺服电机电子手轮I/O

模块

机床控制面板CNC键盘驱动系统4.1 概述CNC

三、CNC装置的功能

➢控制轴功能

➢准备功能

➢插补功能

➢固定循环功能

➢进给功能➢主轴功能

PLC实现PLC实现➢辅助功能

➢刀具功能

➢补偿功能

➢显示功能

➢通信功能

➢自诊断功能PLC实现4.1 概述CNC4.2 CNC装置的硬件结构

CNC装置的硬件结构

1.按体系结构可分为：

专用体系结构和开放式体系结构

2.在专用体系结构中，按含有CPU的多少可分为：

单微处理机结构和多微处理机结构CNC

一、单微处理机结构和多微处理机结构

(一) 单微处理机结构

o整个CNC装置只有一个CPU，它采用集中控制和

分时处理的方式来完成各种数控装置的任务。

o主从结构，系统中只有一个CPU(称为主CPU)对

系统的资源有控制和使用权，其它带CPU的功能部

件，只能接受主CPU的控制命令或数据，或向主

CPU发出请求信息以获得所需的数据。即它是处于以从属地位的，故称之为主从结构。4.2 CNC装置的硬件结构CNC

７８　化工机械　２０１５年　

ＡＮＳＹＳ软件分析制氢装置管道结构应力的　

离散单元研究　

刘巨保　丁宇奇　姬　风　赵　厦　门建斌　窦世山　魏学军　马　卿　（１．东北石油大学机械科学与工程学院；２．甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司；　３．中国石油工程建设公司华东设计分公司）　

摘　要　以大型制氢转化炉管道结构为背景，选取不同尺寸的直管和弯管结构作为研究对象。采用有限　元软件ＡＮＳＹＳ中的粱单元、管单元、壳单元和实体单元分别进行离散，分析计算了温度载荷、持续外栽、　内压和综合载荷作用下的管道结构应力，得到了ＡＮＳＹＳ软件分析制氢装置中管道结构应力的离散单元　选择方法和条件，确保了石油石化管道结构应力有限元分析结果的可靠性。　关键词　管道结构　离散单元制氢装置　中图分类号ＴＱ０５５．８　１　文献标识码Ａ　文章编号０２５４－６０９４（２０１５）０１－００７８－０６　

石油化工领域中存在很多管道结构，由于管　

道长期承受外力、温度及内压等载荷作用，常产生　过大应力从而导致失效，严重影响到其安全运行，　研究复杂载荷作用下的管道结构应力是管道安全　评价和设计中必须开展的工作…。　

迄今，已有许多学者采用理论分析、有限元分　

析方法对管道应力开展了大量研究和应用，其中　理论分析方法是针对具体问题给出了相关的计算　

公式，如管道应力和固定点推力的计算　；从承　受内压的管壁主应力推演出管道的一次ｊｊｏ＿．－次应　

力的计算公式　；根据力平衡原理分别按弯管的　内外拱方向推导出内压下弯管的环向应力　。　

有限元分析方法由于适用性强、应用范围广，有理　论分析和实验研究无法比拟的优越性，特别是　ＡＮＳＹＳ软件在石油化工管道结构应力分析中得　到广泛应用　。目前，针对ＡＮＳＹＳ软件模拟管道　

结构应力的离散单元研究还没有系统论述，ＡＮ－　ＳＹＳ软件提供了多种单元类型，每种单元类型有　

着不同的适用范围，选用不同单元类型进行计算　

时，对计算效率和计算结果有较大影响　’　。为　此，笔者针对ＡＮＳＹＳ软件提供的离散单元类型研　究了不同工况下化工管道应力分析的计算精度和　

1、机床数控技术 ：用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种技术。

2、数控系统：是一种程序控制系统，它能逻辑地处理输入到系统中的数控加工程序，控制数控机床运动并加工出零件。

3、计算机数控系统（Computer Numerical Control，CNC）：是以计算机为核心的数控系统。

4、数控机床的分类：

1. 按运动控制轨迹分类

1). 点位控制数控机床 2). 直线控制数控机床 3). 轮廓控制数控机床

2.按伺服系统类型分类

1）开环控制数控机床2）闭环控制数控机床3）半闭环控制数控机床

3.按工艺方法分类

1）金属切削数控机床 2）金属成形数控机床 3）特种加工数控机床

5、柔性制造单元（FMC） 柔性制造系统（FMS） 柔性加工线(FML) 计算机集成制造系统(CIMS) 分布式数控（DNC）

6、坐标轴的命名及方向 标准规定刀具远离工件的方向作为坐标轴的正方向。

7、模态代码：大多数G、M代码输入一次（一旦被指定），该功能持续有效，除非被同组其它任一代码替代或取消。模态代码在编下一个程序段时不必重新输入。

8、刀具半径补偿过程分为三步：刀补的建立 刀补的进行 刀补的撤销

9、数控加工工艺性分析 采用统一的几何类型和尺寸 内槽圆角半径不应过小

槽底圆角半径r不应过大

10、数控机床的夹具只需夹紧和定位的功能 夹具结构应力求简单，加工部位要敞开 多件装夹，以提高加工效率等。

11、对刀点 是数控加工时刀具相对工件运动的起点，也是程序的起点。也称程序起点或起刀点。

12、数控编程中的数学处理

直线、圆弧类零件的数学处理 基点：相邻几何元素间的交点或切点称之为基点

节点：相邻逼近线段的交点或切点称为节点。

用直线段逼近非圆曲线时节点的计算：弦线逼近法;等间距法; 等步长法; 等误差法。

13、坐标系统 机床原点：定义为主轴旋转中心线与车床端面的交点；

计算机数控系统

计算机数控系统

3．1 计算机数控（CNC）系统的基本概念

计算机数控（computerized numerical contro，简称 CNC）系统是用计算机操纵加工功能，实现数值操纵的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的操纵程序，执行部分或者全部数值操纵功能．由一台计算机完成往常机床数控装置所完成的硬件功能，对机床运动进行实时操纵。

CNC系统由程序、输入装置、输出装置、CNC装置、PLC、主轴驱动装置与进给（伺眼）驱动装置构成。由于使用了CNC装置，使系统具有软件功能，又用 PLC取代了传统的机床电器逻辑操纵装置，使系统更小巧，灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维修也方便，同时具有与上位机连接及进行远程通信的功能。

3．2 微处理器数控（MNC）系统的构成

大多数CNC装置现在都使用微处理器构成的计算机装置，故也可称微处理器数控系统

（MNC）。MNC通常由中央处理单元（CPU）与总线、存储器（ROM，RAM）、输入/输出（I／O）接口电路及相应的外部设备、PLC、主轴操纵单元、速度进给操纵单元等构成。图3 .2.1为MNC 的构成原理图。

3.2.1中央处理单元（CPU）与总线(BUS）

CPU是微型计算机的核心，由运算器、操纵器与内寄存器组构成。它对系统内的部件及操作进行统一的操纵，按程序中指令的要求进行各类运算，使系统成为一个有机整体。

总线（BUS）是信息与电能公共通路的总称，由物理导线构成。CPU与存储器、I/O 接口及外设间通过总线联系。总线按功能分为数据总线（DB）、地址总线（AB）与操纵总线（CB）。

３．２．２ 存储器(memory)

(１)概述

存储器用于存储系统软件（管理软件与操纵软件）与零件加工程序等，并将运算的中间结果与处理后的结果（数据）存储起来。数控系统所用的存储器为半导体存储器。