数控系统的构成

一、硬件构成

微处理机领域的发展支持数控的发展，考虑数控机床的功能、自动化程度和加工精度，微机数控系统在硬件上有多种构成方式。例如，一个典型的中等性能（普及型）微机数控系统，可控制4个主轴、最多9个运动轴和相应的测量反馈环，其硬件构成有：

1）带有显示器（如：CRT）和手动数据输入（MDI）键盘的数控面板，作为中央显示和输入单元；

2）机床操作面板，用于手动操作机床。油加工运动方式、速度倍率等的给定，及厂家给出的各种键盘功能。

3）中央控制装置（数控装置），用于各组件的安装和连接，内装数控模块，人机控制模块、可编程控制器模块、网络通信电路、监控电路、以及用于扩展测量部分和数据输入/输出部分的空插座。

各部件内部的相互连接遵循一种内部系统总线的规定。

二、软件构成

在数控系统中，有多种形式的软件程序存在。

数控机床的加工过程使用数控加工程序编写并输入数控系统的，它是将 G 、 M 等功能子组成的程序段按零件加工顺序进行排列所形成的程序。对输入的数控加工程序信息的译码、预处理及插补等功能是在数控系统的数控功能程序控制下实现的，数控功能程序要在系统管理软件的控制和协调下实现，数控功能程序和系统管理软件一起组成了数控系统程序，以前受计算机运行速度等性能限制，数控系统程序采用非常费时的汇编语言来编写，现在，一般多采用高级语言来编写，如 C 或 C++ 等。

在现代数控系统中，一般使用可编程控制器（ plc ）进行数控加工程序中有关机床电器的逻辑控制及其他一些开关信号的处理，在 PLC 中，这些逻辑处理和控制使用 PLC 控制程序来实现的，他常采用梯形图语言编写。此外，数控功能程序和 PLC 控制程序的运行也都需要相应的计算机系统软件的支持。

数控的主要功能体现在数控功能程序上，数控功能程序包括数控的核心功能程序，如：数控加工程序的译码、预处理和插补处理，也包括数控加工程序编辑器、加工模拟器、刀具管理和故障检测与诊断这些可选功能。

硬件和各功能程序的连接由数控系统的管理软件来实现，它除了存储器管理和输入、输出管理外，还承担各个过程的同步任务。管理软件分为不依赖于硬件的部分和依赖于硬件的部分，不依赖于硬件的管理软件进行时间管理、任务管理、存储器管理、内部通信和同步；依赖于硬件的管理软件有外设驱动管理和实时管理，前者负责数控系统外部设备的软件控制，如图形显示器、键盘和通信设备的控制；后者负责中断管理和各种处理芯片管理等实时任务。数控系统硬件指各种外设和数控硬件（数据存储器、各种处理芯片、 I/O 接口和驱动测量环电路等）。适合于数控的标准管理软件必须有多任务处理能力，因为许多功能程序必须并行执行，如数控加工程序预处理和插补处理，此外，还要有实时处理能力，也就是说，具有较高优先权的任务将被及时处理，他排挤了可能出现的具有较低优先权的任务，如：从紧迫性来看，实施碰撞检测的优先权要比数据显示人物的优先权高。通过实施能力对一些过程的外部事件可及时作出决定性反应，使系统处于安全状态。

先进的数据系统多采用软件集成环境，这种集成环境独立与数控功能，并作为数控功能程序的操作平台。