2012whhit数控技术-205体系结构

数控加工程序段的结构与格式数控车床程序的结构☆学习目标1、了解一个完整程序的基本构成。

2、掌握 G 、 S 、 M 、 F 、 T 功能的使用方法。

一、加工程序结构数控加工中，为使机床运行而送到CNC的一组指令称为程序。

每一个程序都是由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。

程序的内容则由若干程序段组成，程序段是由若干字组成，每个字又由字母和数字组成。

即字母和数字组成字，字组成程序段，程序段组成程序。

一个完整的加工程序由若干程序段组成，程序的开头是程序名，结束时写有程序结束指令。

例如：o0001；程序名n10 g92 x0 y0 z200.0；n20 g90 g00 x50.0 y60.0 s300 m03；n30 g01 x10.0 y50 .0 f150 ；……n110 m30；程序结束指令其中第一个程序段“o0001”是整个程序的程序号，也叫程序名，由地址码o和四位数字组成。

每一个独立的程序都应有程序号，它可作为识别、调用该程序的标志。

不同的数控系统，程序号地址码可不相同。

如fanuc系统用o，ab8400系统用p，而西门子系统用%。

编程时应根据说明书的规定使用，否则系统将不接受。

二、程序代码① 国际标准化组织ISO(international standard organization )② 美国电子工业协会EIA(electronic industries association)国际上通用的数控代码有ISO、EIA两种。

目前，数控编程广泛采用的程序段格式是ISO。

1、程序组成(1)程序编号（程序名）程序名为程序的开始部分，采用程序编号地址码区分存储器中的程序，每个程序都要有程序编号，在编号前采用程序编号地址码。

不同数控系统程序编号地址码不同，如日本FANUC数控系统采用“ O ” 作为程序编号地址码；美国的AB8400数控系统采用P作为程序编号地址码；德国的S IEMENS 数控系统采用%作为程序编号地址码等。

专用型CNC系统的软件结构（一）
前后台型结构模式 这种模式的特点是，前台程序是一个中断
服务程序，它几乎承担了系统的全部实时功能 （如插补、位控等），而调度管理和人机交互 则在背景程序中完成。背景程序是一个循环运 行程序，在其运行过程中，前台实时中断程序 不断插入，共同完成数控加工任务。
专用型CNC系统的软件结构（二）
开放式数控系统的特征（三）
互换性 互换性要求构成数控系统的部件在功能、
性能或可靠性等要求不同时，能够用另种部件进 行替换。互换性使得一个数控系统不再是专有的， 它可以由来自不同厂家的不同部件所构成。这对 提高数控系统的性能价格比具有重要意义。
开放式数控系统的特征（四）
互操作性 互操作性表征了构成系统内部的各个部件
专用型CNC系统的体系结构
硬件结构
– 总线独用型 – 单总线带宽分用型 – 多总线结构型
软件结构
– 前后台型 –）
总线独用型 系统只有一条总线，有一个CPU能够控制
总线，占用总线资源，分时处理数控的各个功 能和任务。这一类型可以有一个以上的CPU， 但其它CPU只是作为一个智能的功能部件，不 能控制系统总线，不能访问主存储器。
（四）智能化技术广泛应用
为追求加工效率和加工质量的智能化 为提高驱动性能方面的智能化 简化编程、简化操作方面的智能化 加工过程控制方面的智能化
开放体系结构数控系统的研究
美国的NGC和OMAC计划 欧盟的OSACA计划 日本的OSEC计划
The Next Generation Workstation/Machine Controller
OSEC参考结构
开放式数控系统的概念
IEE（国际电气电子工程师协会）对开放式 数控系统的定义是：“符合系统规范的应用可以 运行在多个销售商的不同平台上，可以与其它的 系统应用互操作，并且具有一致风格的用户交互 界面”。

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1、早期的数控系统：
输入、运算、插补、控制功能均由电子管、晶体管、中小规模集成电路组成的逻
辑电路实现。不同的数控机床需要设计专门的逻辑电路，可靠性差，功能和灵活性差。 1974
年美日等研究出了以微处理器为核心的数控系统，之后8位、16位、32位、64位的CNC被应用。
2、当前的数控系统：输入、运算、插补、控制功能等均由运动控制芯片完成；
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4.3 CNC装置的软件结构
1、CNC装置的软硬件界面（软硬件的功能界面） 2、CNC装置的软件系统特点(合理软件的主要内容) 3、CNC装置软件结构模式（软件的合理结构） 4、国际标准的软件结构（发展趋势、设计优势）
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4.4 CNC装置的插补原理
1、CNC装置的插补原理 2、脉冲增量法直线插补 3、脉冲增量法圆弧插补 4、数字积分法直线插补 5、刀具补偿原理、进给速度控制、PLC
控功能，具有良好的“柔性”，可通过改变软件来更改或扩展功能。
2）CNC装置组成： 由硬件、软件组成，软件在硬件的支持下运行，二者缺一不可。
3）CNC装置控制内容： 对机床控制而言，主要有运动控制和逻控制两种基本形式。 a、运动控制：有位移、速度、加速度三要素及其组合控制，如：机床各伺
服轴的插补运动控制、速度控制、加减速控制、主轴速度控制、主轴定位控制、 主轴与进给轴的插补控制等。
2、并行处理的方法： 资源分时共享处理、资源重叠流水 处理 3、任务性质的划分：
4、软件结构模式：指系统软件的组织管理方式，即系统任务的
划分方式、任务调度机制、任务间的信息交换机制、系统集成方 法等。
三种模式：前后台型结构模式；中断型结构模式； 基于实时操作系统的结构模式

负载为指示灯的典型信号输出出电路（如P157图4.2.11）
大负载驱动输出电路（如P157图4.2.12）
③直流数字输入、输出信号的传送（如P157图4.2.13）
（五）可编程控制器 PC分类：一类是为实现数控机床顺序控制而专门设计 制造的“内装型”PC，另一类是技术要求、功能和参 数能满足数控机床要求的“独立型”PC。 内装型PC（如P159图4.2.14）
独立型（又称通用型PC，不属于CNC装置）PC特点： ①具有完整的功能结构，CPU及其控制电路、系统程序 存储器、用户程序存储器、输入/输出接口电路、与编程 机等外设通讯的接口和电源等； ②采用积木式模块化结构或笼式插板式结构，各种模块 做成独立的模块或印刷电路插板，具有易扩展、安装方 便等优点； ③独立型PC的输入、输出点数可以通过I/O模块或插板的 增减来增减或减少。
2、共享总线结构（如P162图4.2.15） 共享总线结构方案的优点：系统配置灵活、结构简单、容易实现、 造价低。 不足之处：会引起“竞争”，使信息传输率降低，总线一旦出现 故障，会影响全局。
总线仲裁两种方式：串行方式（如P162图4.2.16）、并行 方式（如P163图4.2.17）。
3、共享存储器结构（如P164图4.2.18）
双端口存储器结构（如P166图4.2.20）
微处理器共享存储器采用多端口结构的框图（如 P166图4.2.21）
数值检出器：将二进制数值变成脉冲宽度的线 路称为数值检出器。 方向辨别控制： 原理：数值变为脉宽之后，再经过两个由符号 位信号（ ）控制的与非门，就能辨别出它们 的方向，当数值为正时，符号为0。在二进制计 数器中，使用的是反码，故 ，正向矩形波信号 由G1输出；负值时，由G2输出。
比较放大器：