数 控 技 术 华中科技大学机械科学与工程学院
第3章 计算机数控装置 3.1 概述 3.2 CNC装置的硬件结构 3.3 CNC装置的软件结构 3.4 典型数控功能原理及实现 第3章 计算机数控装置 3.1 概述 3.2 CNC装置的硬件结构 3.3 CNC装置的软件结构 3.4 典型数控功能原理及实现 3.5 国内外典型CNC系统简介
4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构 3.2.1 单微处理机结构和多微处理机结构 1、单微处理机结构 整个CNC装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种NC功能。 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系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构 2、多微处理机结构 ⑴在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理机，CPU之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过总线仲裁器(由硬件和软件组成)来解决总线争用问题，通过公共存储器来进行信息交换。 ⑵特点： 能实现真正意义上的并行处理，处理速度快，可以实现较复杂的系统功能。 容错能力强，在某模块出了故障后，通过系统重组仍可断继续工作 ⑶结构形式：共享总线结构型、共享存储器结构型。 耦合性是指组件（在分布式系统中）互相依赖的程度。紧耦合系统通常提供直接的对象到对象通讯，并且客户端上的对象对远程对象具有详细的了解。松耦合系统通常是基于消息的系统，此时客户端和远程服务并不知道对方是如何实现的。
3.2 CNC装置的硬件结构 4.2 CNC系统的硬件结构 共享存储器结构 X Y Z C W 显示CPU 键盘 中央CPU 插补CPU 串口和收发器 CTRC 并 行 接 口 反馈脉冲处理 EPROM RAM/EPROM 512 RAM RAM 512 字符 发生器 CRT 模拟量输出 机床接口 反馈信号收发器 … X Y Z C W
3.2 CNC装置的硬件结构 4.2 CNC系统的硬件结构 结构特征： 面向公共存储器来设计的，即采用多端口来实现各主模块之间的互连和通讯， 采用多端口控制逻辑来解决多个模块同时访问多端口存储器冲突的矛盾。 由于多端口存储器设计较复杂，而且对两个以上的主模块，会因争用存储器可能造成存储器传输信息的阻塞，所以这种结构一般采用双端口存储器（双端口RAM）。
3.2 CNC装置的硬件结构 4.2 CNC系统的硬件结构 共享总线结构 国外某数控系统硬件结构 FANUC BUS 操作面板 图形显示 模块(CPU) 通讯模块 (CPU) 自动编程模块 主存储 器模块 插补模块 PLC模块 位置控制模块 主轴控 制模块 CRT/MDI I/O单元 伺服驱动单元 主轴单元 国外某数控系统硬件结构
4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构 功能模块分为带有CPU或DMA的主模块和从模块(RAM/ROM，I/O模块)， 结构特征： 功能模块分为带有CPU或DMA的主模块和从模块(RAM/ROM，I/O模块)， 以系统总线为中心，所有的主、从模块都插在严格定义的标准系统总线上， 采用总线仲裁机构(电路)来裁定多个模块同时请求使用系统总线的竞争问题。
4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构 3.2.2 大板式结构与功能模块式结构 1、大板式结构 CNC装置由主电路板、图形控制板、PLC板、位置控制板、电源单元组成。其它功能板为插在主电路大印刷板插槽内。
4.2 CNC系统的硬件结构 3.2 CNC装置的硬件结构 2、功能模块式结构 将CPU、存储器、输入输出控制、位置检测、显示部件等分别做成插件板（硬件模块），相应的软件也是模块结构，固化在硬件模块中，软硬件模块形成一个功能模块。将各功能模块插入控制单元母板构成CNC装置。
3.2 CNC装置的硬件结构 CPU主控制板
课后思考 1. CNC装置的硬件结构的主要特点。 2. 查阅资料，了解CNC装置硬件结构最新发展动态。
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