第 4章计算机数控(CNC)装置.ppt

1、2018/9/30,第 4 章 计算机数控(CNC)装置,2018/9/30,4.1 概 述 4.1.1 CNC技术的发展,表4.1数控系统的演变,2018/9/30,4.1.1 CNC技术的发展,表42 数控系统的技术进步状况,2018/9/30,4.1.1 CNC技术的发展,表43 数控系统的功能水平,2018/9/30,4.1.2 CNC系统的组成,EIA(美国电子工业协会)所属的数控标准化委员会的定义:“CNC是用一个存储程序的计算机，按照存储在计算机内的读写存储器中的控制程序去执行数控装置的部分或全部功能，在计算机之外的唯一装置是接口”。ISO(国际标准化组织)的定义:“数控系统是一

2、种控制系统，它自动阅读输入载体上事先给定的数字信息，并将其译码，从而使机床移动和加工零件”。数控系统的核心是完成数字信息运算、处理和控制的计算机，即 数字控制装置。从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）、速度（还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。,2018/9/30,4.1.3 CNC系统的组成,CNC系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。CN

3、C系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成，如图所示。,2018/9/30,4.1.3 CNC装置的组成,硬件结构: CPU，存储器，总线、外设等。,CPU：实施对整个系统的运算、控制、管理 存储器：用于存储系统程序、零件加工程序、运算的中间结果。 输入、输出接口：数控装置与外部信息交换。 MDI/CRT：完成手动数据输入、信息显示。 位置控制：完成主轴、进给坐标控制。,2018/9/30,4.1.3 CNC装置的组成,2.软件结构：是一种用于零件加工的、实时控制的、特殊的（或称专用的

4、）计算机操作系统。在系统软件的控制下，CNC装置对输入的加工程序自动进行处理，并发出相应的控制指令。,2018/9/30,4.1.3 CNC装置的组成,CNC装置的工作是在硬件的支持下，执行软件的全过程。软件和硬件各有不同的特点，软件设计灵活，适应性强，但处理速度慢；硬件处理速度快，成本却高。因此，在CNC装置中，数控功能的实现方法大致有分为三种情况：第一种情况是由软件完成输入、插补前的准备，硬件完成插补和位置控制；第二种情况是由软件完成输入、插补前的准备、插补，硬件完成位置的控制；第三种情况是由软件完成输入、插补前的准备、插补及位置控制的全部工作。,2018/9/30,4.1.4 CNC装置

5、的主要功能和特点,1.数控装置的主要功能（1）控制轴数和联动轴数（2）准备功能（G功能）：基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀补、固定循环、公英制转换等。（3）插补功能:直线、圆弧、抛物线、螺旋线、极坐标、正弦、样条插补。（4）主轴速度功能：主轴转速的编码方式、恒定线速度、主轴定向准停。（5）进给功能（ F ）：1）切削进给速度 2) 同步进给速度 3）快速进给速度 4）进给倍率 。（6）补偿功能1） 刀具长度、刀具半径补偿和刀尖圆弧的补偿2）工艺量的补偿（间隙补偿、螺距补偿）（7）固定循环加工功能：钻孔、镗孔、攻螺纹、车削、铣削、复合加工、车螺纹循环等。,2018/9/30,4.1.4

6、 CNC装置的主要功能和特点,（8）辅助功能（M代码）：程序停、主轴起停/正反向、冷却液开/关、刀库 （9）字符图形显示功能：显示程序、人机对话编程菜单、零件图形、动态刀具轨迹、参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息等。 （10）程序编制功能：手工编程、 在线编程、自动编程 （11）输入、输出和通讯功能：CNC装置通常备有RS-232C接口，可以按数控格式输入，也可以按二进制格式输入，进行高速传输。有的CNC装置还能与制造自动协议MAP相连，进入工厂通信网络，以适应FMS、CIMS的要求。 （12）自诊断功能：CNC装置有各种诊断程序，可以防止故障的发生和扩大。 2.CNC数控装置的特点1）灵活

7、性大 ：改变软件、即可改变和扩展数控功能。 2）通用性强：采用通用模块化结构，易于扩展；接口电路标准化，方便于厂家和用户。3）可靠性高、使用维修方便：零件程序一次输入、多数功能软件实现、大规模和超大规模集成电路以及专业集成电路使用，可靠性提高。自诊断使维修方便。4）可以实现丰富、复杂的功能 ：高次曲线插补、动静态图形显示、多种补偿功能、数字伺服控制功能等。 5）易于实现机电一体化：FMC、FMS、DNC、CIMS（计算机集成制造系统）.,2018/9/30,4.2 CNC装置的硬件结构,CNC装置的硬件结构分为：单微处理器和多微处理器两种类型。中高档的CNC装置以多微处理机结构为多。,2018

8、/9/30,4.2.1单微处理器硬件结构,单微处理机结构特点： （1）CNC系统中只有一个微处理机，对数据存储、插补运算、输入输出处理、CRT显示等功能都由它集中控制、分时处理。 （2）微处理机通过总线与存储器、输入输出控制、伺服控制急显示控制等构成CNC装置。 （3）单微处理机系统结构简单，各种标准电路模板可很方便组成所需系统。 （4）单微处理机系统是由一个微处理机集中控制，其功能受字符宽度、寻址能力和运算速度等指标限制，特别是用软件实现插补功能，其处理速度较慢，实时性很差，为解决这一不足，可以采用增加浮点处理器或增加硬件插补器等方法来解决。也可以采用多微处理器。,2018/9/30,CPU

9、,DC伺服马达,位置显示 接口电路,手摇脉冲发生 器接口电路,位置控制电路,变换器,输入装置,速度控 制单元,位置显示单元,磁泡存储器 控制电路,磁泡存储器,MDI/CRT装置,稳压电源,连接装置2,连接装置1,I/O接口控制电路,打印机接口电路,打印机,附加轴和模拟主轴 控制接口电路,附加轴控制 模拟主轴控制,读带接 口电路,读带装置,纸带,三相交流电源输入,ROM控制程序,单微处理机CNC系统框图,AB,DB,2018/9/30,单微处理机结构：微处理器、存储器、总线、接口等。接口包括I/O接口、串行接口、CRT/MDI接口、数控技术中的控制单元部件和接口电路，如位置控制单元、可编程控制器

10、（PC）、主轴控制单元、穿孔机和纸带阅读机接口，以及其它选件接口等。 1.微处理器和总线微处理器：运算、控制 总线：CPU与各组成部件、接口等之间的信息公共传输线，包括控制 、地址和数据三总线。 2.存储器 只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM） 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、标志信息等。,4.2.1单微处理机数控装置的硬件结构,2018/9/30, CMOS RAM或磁泡存储器：加工的零件程序、机床参数、刀具参数等。 3.位置控制单元对数控机床的进给运动的坐标轴位置进行控制（包括位置和速度控制）。（对主轴的控制一般只包括

11、速度控制）C轴位置控制：包括位置和速度控制刀库位置控制（简易位置控制）进给轴位置控制的硬件：大规模专用集成电路位置控制芯片、位置控制模板。,4.2.1 单微处理机数控装置的硬件结构,2018/9/30,4.2.1 单微处理机数控装置的硬件结构,4.PLC数控装置中的PLC有两种类型：内装型PLC和独立型PLC。内装型PLC:是指PLC包含在数控装置当中，PLC与数控功能模块间的信号传送在数控装置内部实现，PLC与机床间的信号传送则通过输入/输出接口电路实现，独立型PLC:又称通用型PLC，它的CPU、系统程序、用户程序、输入/输出电路、通讯等均设计成独立的模块,2018/9/30,特点：多微处

12、理机结构是由两个或两个以上的微处理机来构成处理部件。各处理部件之间通过一组公用地址和数据总线进行连接，每个微处理机共享系统公用存储器或I/O接口，每个微处理机分担系统的一部分工作，从而将在单微处理机的CNC装置中顺序完成的工作转为多微处理机的并行、同时完成的工作，因而大大提高了整个系统的处理速度。,4.2.2 多微处理机数控装置的硬件结构,2018/9/30,4.2.2 多微处理机数控装置的硬件结构,一.多微处理机数控装置的体系结构 （1） 主从结构：在装置中只有一个CPU（称为主CPU）对整个装置的资源（存储器、总线）有控制权和使用权，其它带有CPU的功能部件（统称为智能部件）只能接受主CP

13、U的控制命令和数据，或向主CPU发出请求信息以获得所需的数据。 （2） 多主结构：有二个或二个以上带CPU的功能部件对整个装置的资源（存储器、总线）有控制权和使用权，功能部件之间采用紧耦合，即均挂靠在装置总线上，集中在一个机箱内，有集中的操纵系统，通过总线仲裁器来解决争用总线问题，通过公共存储器计划信息。 （3） 分布式结构：有二个或二个以上带CPU的功能模块，每个功能模块有自己独立的运行环境（总线、存储器、操作系统等），功能模块之间采用松耦合，即在空间上可以较为分散，各模块之间采用通信方式交换信息。,2018/9/30,4.2.2 多微处理机数控装置的硬件结构,VS,VS,二.多微处理机CN

14、C装置的典型结构 总线互联方式，典型的结构:共享总线型、共享存储器型及混合型结构。 常用功能模块1）CNC管理模块：执行管理和组织整个CNC系统工作工程的职能（系统初始化、中断管理、总线裁决、系统出错的识别和处理、系统硬软件故障诊断等）。2）存储器模块：存放程序和数据。 3）CNC插补模块：对零件加工程序进行译码、刀补、坐标位移量进行计算等插补前的预处理工作，然后将规定的插补类型的轨迹坐标，通过插补计算为各个坐标轴提供位置给定值。4）位置控制模块：将插补后的坐标位置指令值与实际值进行比较,并进行自动加减速、回基准点、伺服系统滞后量的监视和漂移补偿，最后得到速度控制的模拟电压，去驱动进给电机。,

15、2018/9/30,4.2.2 多微处理机数控装置的硬件结构,5）数据输入、输出和显示模块：零件加工程序、参数和数据、各种操作命令的输入和输出、显示所需的各种接口电路。 6）PLC模块：对零件加工程序中的开关功能和机床送来的信号进行逻辑处理，实现各功能和操作方式之间的连锁等。 1.共享总线结构 CNC装置中的各功能模块分为带有CPU的主模块和不带CPU的各种（RAM/ROM，I/O）从模块两大类。所有主、从模块都插在配有总线插座的机柜内，共享标准系统总线。 系统总线的作用是把各个模块有效地连接在一起，按要求交换数据和控制信息，构成一个完整的系统，实现各种预定的功能。 只有主模块有权控制使用总线

16、。由于某一时刻只能由1个主模块占有主线，因此必须有仲裁电路来裁决多个主模块同时请求使用系统总线的竞争。仲裁的目的是判别出各模块优先权的高低，而每个主模块的优先级别已按其担负任务的重要性被预先安排好。支持多微机系统的总线都有总线仲裁机构，通常有两种裁决的方式，即串行方式和并行方式。,2018/9/30,4.2.2 多微处理机数控装置的硬件结构,2018/9/30,4.2.2 多微处理机数控装置的硬件结构,2.共享存储器结构 ：这种分布式处理机系统的子系统（CPU）之间不能直接进行通信，都要同公共数据存储器通信。在公共数据存储器板上有优先级编码器，规定伺服功能微机级别最高，其次是插补微机、再次是I

17、/O微机等。当2个以上的微机同时请求时，优先编码器决定先接受的请求，对该请求发出承认信号；相应的微机接到信号后，便把数据存到公共数据存储器的规定地址中，其它子系统则从该地址读取数据。,2018/9/30,4.2.2 多微处理机数控装置的硬件结构,3.共享总线和共享存储器型结构 ：系统由公用存储器，各CPU还有自己的存储器。按功能可分为基本的数控部分、会话式自动编程部分、CRT图形显示部分和可编程机床控制器等。,2018/9/30,4.2.2 多微处理机数控装置的硬件结构,（1）主处理单元：主CPU为6800、16为微处理器。完成基本数控任务和系统管理。 （2）图形显示单元：完成数控加工的图形显

18、示（8086）和在线的人机对话自动编程（80868087）。 （3）总线仲裁器（BAC）：对请求总线使用权的CPU进行裁决，按优先级分配总线使用权以及产生信号，使没有得到总线控制权的CPU处于等待状态。此外，还具有位操作、并行DMA（直接存储器存取）和串行DMA控制等功能。 （4）接口SSU：它是CNC装置与机床设备的接口，是系统的支持单元。 （5）输入输出控制器IOC：接收和传送可编程序控制器PMC与机床之间开关信号。 （6）操作控制器OPC：用于和各种操作外设相连,2018/9/30,4.2.2 多微处理机数控装置的硬件结构,VS,VS,三.多微处理机CNC装置结构的特点（1）计算处理速度

19、高：每个微处理器完成系统中指定的一部分功能，独立执行串程序，并行运行。 （2）可靠性高：每个微处理器分管各自任务，形成若干模块，模块更换方便，可使故障对系统影响降到最小。（3）有良好的适应性和扩展性：模块化硬软件结构、标准化接口，可以积木式组成CNC装置。（4）硬件易于组织规模生产：硬件通用，只要开发新软件就可构成不同的CNC装置。,2018/9/30,4.2.3 开放式数控装置的体系结构,VS,VS,一、开放式数控系统的产生随着科技的发展和生产的需求，需要一种灵活（功能可组、可扩 展、可添加）的开放式数控系统，打破当前的“封闭式的”数控系统 由此产生了开放式数控系统。 体系开放化定义（IEE

20、E）：具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其它的系统应用进行互操作的系统。 开放式数控系统特点： 系统构件（软件和硬件）具有标准化(Standardization)与多样化( Diversification)和互换性(Interchangeability)的特征 允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成构造，应该是可移植的和透明的；,2018/9/30,4.2.3 开放式数控装置的体系结构,VS,VS,二、开放体系结构CNC的优点 向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，

21、这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期； 标准化的人机界面：标准化的编程语言，方便用户使用，降低了和操作效率直接有关的劳动消耗；,2018/9/30,4.2. 3开放式数控装置的体系结构,VS,VS,向用户特殊要求开放：更新产品、扩充能力、提供可供选择的硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求，给用户提供一个方法，从低级控制器开始，逐步提高，直到达到所要求的性能为止。另外用户自身的技术诀窍能方便地融入，创造出自己的名牌产品； 可减少产品品种，便于批量生产、提高可靠性和降低成本，增强市场供应能力和竞争能力。,2018/9/30,4.2.3 开放式数控装置的体

22、系结构,VS,VS,三、开放式数控装置的概念结构,2018/9/30,4.2.3 开放式数控装置的体系结构,VS,VS,四、国内外开放式数控系统的研究进展1.几大研究计划 美国：NGC(下一代控制器，1981)和OMAC(开放式、模块化体系结构控制器，1994)计划 欧共体：OSACA（自动化系统中控制的开放系统体系结构)计划 日本：OSEC(控制器开放系统环境)计划 华中I型基于IPC的CNC开放体系结构 航天I型CNC系统基于PC的多机CNC开放体系结构,2018/9/30,4.2.3 开放式数控装置的体系结构,VS,VS,2.开放程度： 1）CNC可以直接地或通过网络运行各种应用软件 2

23、）用户操作界面的开放。 3）NC内核的深层次开放( PC+实时硬插件； PC+实时软中断)。 3.开放式数控系统的发展趋势： 1）在控制系统技术，接口技术、检测传感技术、执行器技术、软件技术五大方面开发出优质、先进、适销的经济、合理的开放式数控系统。 2）主攻方向是进一步适应高精度、高效率（高速）高自动化加工的需求。 3）网络化,2018/9/30,4.3 CNC装置的软件结构,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,1. CNC装置软件硬件的界面CNC装置的工作是在硬件的支持下，执行软件的全过程。在CNC装置中，数控功能的实现方法大致有分为三种情况：,2018/9/30,4.3.1 软

24、件结构特点,VS,VS,2. 系统软件的内容及结构类型系统软件的组成：（管理和控制）管理部分：输入、I/O处理、通讯、显示、诊断以及加工程序的编制管理等程序。控制部分：译码、刀具补偿、速度处理、插补和位置控制等软件。管理方式：CNC系统是一个大的多重中断系统，其管理主要采用中断管理方式，而中断管理主要由硬件完成，而系统软件的结构则取决于系统的中断结构。CNC的中断源有多种，主要有：外部中断、内部定时中断、硬件故障中断、程序性中断等。目前，CNC有两种类型的软件结构，一种是前后台型结构，另一种是中断型结构。 对单微处理机数控系统采用前后台型和中断型的软件结构。对多微处理机数控系统将微处理机作为一

25、个功能单元 ，各个CPU分别承担一定的任务，他们之间通信依靠共享总线和共享存储器进行协调，子系统较多时，采用相互通信的方法。,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,（1）前后台型结构前后台型指无操作系统支持，采用C语言编程。前台主要完成插补运算、位置控制等实时性强的任务, 后台（也称背景程序）运行显示、零件加工程序的编辑管理、系统的输入输出、插补预处理（译码、刀补处理、速度预处理）等弱实时性任务。应用程序是一个无限的循环程序，在前台和后台程序内无优先级等级，也无抢占机制，因而，实时性差。例如，当系统出现故障时，有时可能要延迟整整一个循环周期（最坏的情况）才能作出反应。早期的CNC装置都

26、采用这种结构，仅适用于控制功能较简单的系统。,后台,前台,循环和中断处理相结合:,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,（2）中断型结构中断型结构的系统软件除初始化程序之外，将CNC的各种功能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（由软件和硬件组成）对各级中断服务程序实施调度管理。各中断服务程序的优先级别与其作用和执行时间密切相关。级别高的中断程序可以打断级别低的中断程序。优先级及其功能如下表。 中断服务程序的中断有二种来源：一种是由时钟或其他外部设备产生的中断请求信号，称为硬件中断（如：第0、1，4，6，7，8，9，10级）；另一种是由程序产生的中断信号，称为软件

27、中断，这是由2 ms的实时时钟在软件中分频得出的（如第2，3，5级）。硬件中断请求又称作外中断，要接受中断控制器的统一管理，由中断控制器进行优先排队和嵌套处理；而软件中断是由软件中断指令产生的中断，每出现4次2 ms时钟中断时，产生第5级8 ms软件中断，每出现8次2 ms时钟中断时，分别产生第3级和第2级16 ms软件中断，各软件中断的优先顺序由程序决定。,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,3. 多任务并行处理（1）CNC装置的多任务性在数控加工时，CNC装置要完成许多控制任务，如零件程序的输入与译码、刀具半径的补偿、插补运算、位置控

28、制以及精度补偿等，这些任务都是由软件实现。在这些任务中有些可以顺序执行，有些必须同时执行，如：（1） 显示和控制任务必须同时执行，以便操作人员及时了解机床运行状态；（2） 在加工过程中，为使加工过程连续，译码、刀补、插补和位置控制模快也必须同时进行。CNC装置各功能模块之间的并行处理关系如下图所示，具有并行处理的两模块之间用双向箭头表示。,2018/9/30,图4 .18 CNC装置软件任务分解 图4 .19软件任务的并行处理,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,VS,VS,（2）并行处理并行处理：是指计算机在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。并行处理

29、的优点是提高了运行速度。并行处理的分类：“资源重复”，“时间重叠”和“资源共享”。资源共享：根据“分时共享”的原则，使多个用户按时间顺序使用同一套设备。时间重叠：根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套设备的几个部分。,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,VS,VS,1）资源分时共享并行处理（对单一资源的系统） 在单CPU结构的CNC系统中，可采用“资源分时共享”并行处理技术。 资源分时共享在规定的时间长度（时间片）内，根据各任务实时性的要求，规定它们占用CPU的时间，使它们分时共享系统的资源。 “资源分时共享”的技术关键： 其一：各任务的优先级分配问题中断

30、优先。 其二：各任务占用CPU的时间长度，即时间片的分配问题循环轮流。,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,程序一经起动，经过一段初始化程序后便进入背景程序循环。同时开放定时中断，每隔一定时间间隔发生一次中断，执行完毕后返回背景程序，如此循环往复，共同完成数控的全部功能。如下图：,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,VS,VS,资源分时共享技术的特征,在任何一个时刻只有一个任务占用CPU； 在一个时间片（如8ms或16ms）内，CPU并行地执行了两个或两个以上的任务。因此，资源分时共享的并行处理只具有宏观上的意义，即从微观上来看，各个任务还是逐一执行的。,2018/9/30

31、,4.3.1 软件结构特点,VS,VS,2)并发处理和流水处理（对多资源的系统）,在多CPU结构的CNC系统中，根据各任务之间的关联程度，可采用以下两种并行处理技术： 若任务间的关联程度不高，则可让其分别在不同的CPU上同时执行 并发处理； 若任务间的关联程度较高，即一个任务的输出是另一个任务的输入，则可采取流水处理的方法来实现并行处理。,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,VS,VS,流水处理技术的涵义流水处理技术是利用重复的资源（CPU），将一个大的任务分成若干个子任务，这些子任务是彼此关系的，然后按一定的顺序安排每个资源执行一个任务，就象在一条生产线上分不同工序加工零件的流水作

32、业一样。 并发处理和流水处理的特征 在任何时刻（流水处理除开始和结束外）均有两个或两个以上的任务在并发执行。 并发处理和流水处理的关键是时间重叠，是以资源重复的代价换得时间上的重叠，或者说以空间复杂性的代价换得时间上的快速性。,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,流水处理技术示意图,T1 T2 T3 T4,T1 T2 T3 T4,资源重叠流水处理： 把一个程序段的处理过程可以分为四个子过程，程序段输入、插补准备、插补计算和位置控制，记作： T1 、T2 、T3、 T4,2018/9/30,4.3.1 软件结构特点,VS,VS,4. 实时中断处理（1）CNC系统的中断类型1）外部中断：

33、纸带光电阅读机中断，外部监控中断和键盘操作面板输入中断。2）内部定时中断：插补周期定时中断和位置采样定时中断。3）硬件故障中断：种硬件故障检测装置发出的中断。4）程序性中断：序中出现的异常情况的报警中断。（2）CNC系统中断结构模式1）前后台软件结构中的中断模式2）中断型软件结构中的中断模式,2018/9/30,4.3.2 CNC装置的数据转换和故障诊断（略）,VS,VS,4.4 CNC装置的接口电路,2018/9/30,4.4.1 概述,VS,VS,CNC装置与下列设备进行数据传送和信息通讯： 1.数据输入输出设备2.外部机床控制面板3.通用的手摇脉冲发生器 4.进给驱动线路和主轴驱动线路5

34、.RS-232C接口 6.工业局部网络通讯接口 7.通讯协议 进行通讯,2018/9/30,4.4.2 输入/输出接口,1.数控机床上的接口规范 数控机床“接口”：是指数控系统与机床电气控制设备（由继电器、接触器组成的强电）之间的电气连接部分。,2018/9/30,VS,VS,2018/9/30,4.4.2 输入/输出接口,2.数控机床上的输入、输出接口电器 输入/输出信号的种类：1. 直流数字输入/输出信号2. 直流模拟输入/输出信号:用于进给坐标轴和主轴的伺服控制（或其它接收、发送模拟信号的设备）3. 交流输入/输出信号直流模拟信号：用于直接控制功率执行器件。,2018/9/30,4.4.

35、3 串行通讯及接口,通讯 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行方式或并行方式。 通讯规则（procedure）或通讯协议（protocol） 异步协议和同步协议 异步串行接口标准：RS-232C/20mA电流环和RS-422/RS-449,2018/9/30,9针接口 RS232 25针接口 DCD 载波检测 1.保护地 RXD 接受数据 2.TXD TXD 发送数据 3.RXD DTC 数据终端就绪 4.RTS 信号地 SGD 5.CTS DSR 数据设备就绪 6

36、.DSR RTS 请求发送 7.SGD CTS 清除发送 8.DCD RI 指令结束 20.DTR,2018/9/30,9针接口 RS232 25针接口 DCD 载波检测 1.保护地 RXD 接受数据 2.TXD TXD 发送数据 3.RXD DTC 数据终端就绪 4.RTS 信号地 SGD 5.CTS DSR 数据设备就绪 6.DSR RTS 请求发送 7.SGD CTS 清除发送 8.DCD RI 指令结束 20.DTR,2018/9/30,4.4.3 串行通讯及接口,使用RS-232C接口时注意的问题： 1. RS-232C规定了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的信号联

37、系关系：计算机或终端设备为DTE，数据通信设备为DCE。 2. RS-232C接口有二个地：机壳地和信号地，机壳地直接连在系统屏蔽罩上，信号地连在一起为所有信号提供公共参考点。 3. RS-232C接口规定的电平与TTL、CMOS电路电平不同。逻辑“0 ”至少3V，逻辑“1 ”为3V或更低。,2018/9/30,4.4.6 网络通讯及接口,MAP（Manufacturing Automation Protocol）：制造自动化协议。是美国GM公司发起研究和开发的应用于工厂车间环境的通用网络通讯标准。 特点：1）网络为总线结构，采用适于工业环境的令牌通行网络访问方式。2）采用了适应工业环境的技术措施，提高了可靠性3）具有较完善的明确而针对性强的高层协议，以支持工业应用。4）具有较完善的体系和互连技术，使网络易于配置和扩展。低层可配最小MAP（只配数据链路层、物理层和应用层），高层次应用可配备完整的MAP（包括7层协议）。5）针对CIM（计算机集成制造）需要开发的。,