單微處理器的CNC機(jī)床裝置基本結(jié)構(gòu)所謂單微處理器結(jié)構(gòu),即采用一個(gè)微處理器來(lái)集中控制,分時(shí)處理數(shù)控的各個(gè)任務(wù)。
而某些數(shù)控系統(tǒng)雖然采用了兩個(gè)以上的微處理器,但能夠控制系統(tǒng)總線的只是其中一個(gè)微處理器,它占有總線資源;其他微處理器只作為專(zhuān)用控制部件,它們不能控制系統(tǒng)總線,也不能訪問(wèn)主存儲(chǔ)器,它們組成一種主從結(jié)構(gòu),故也被歸納在單微處理器結(jié)構(gòu)中。
基于單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置由微處理器CPU、存儲(chǔ)器、位置控制裝置 (由位置控制單元和速度控制單元組成)、PLC、I/O接口、總線和外圍設(shè)備組成。
1)微處理器CPU
微處理器CPU是CNC裝置的核心,完成控制和運(yùn)算功能。目前CNC機(jī)床裝置中常用有8位、16位、32位和64位的CPU。
CPU?qǐng)?zhí)行系統(tǒng)程序,首先讀取數(shù)控程序,對(duì)數(shù)控程序段進(jìn)行譯碼和數(shù)據(jù)處理,然后根據(jù)處理后得到的指令,對(duì)該程序段進(jìn)行實(shí)時(shí)插補(bǔ)和機(jī)床位置伺服控制;它還將輔助動(dòng)作指令通過(guò)PLC( Pro grammableLo gicController,可編程控制器)送入機(jī)床,同時(shí)接收由PLC返回的機(jī)床各部分信息并予以處理,以決定下一步的操作。
2)總線
總線是由賦予一定信號(hào)意義的物理導(dǎo)線構(gòu)成,按信號(hào)的物理意義,可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線三組。數(shù)據(jù)總線為各部件之間傳送數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)總線的位數(shù)和傳送的數(shù)據(jù)相等,采用雙方向線。地址總線傳送的是地址信號(hào),與數(shù)據(jù)總線結(jié)合使用,以確定數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來(lái)源或目的地,采用單方向線。
控制總線傳輸?shù)氖枪芾砜偩的某些信號(hào),如數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖x寫(xiě)控制、中斷復(fù)位及各種確認(rèn)信號(hào),采用單方向線。
3)位置控制裝置
位置控制裝置包括位置控制單元和速度控制單元。位置控制單元接收經(jīng)過(guò)插補(bǔ)運(yùn)算得到的每一個(gè)坐標(biāo)軸在單位時(shí)間間隔內(nèi)的位移量,控制伺服電機(jī)工作,并根據(jù)接收到的實(shí)際位置反饋信號(hào),修正位置指令,實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的精確控制,同時(shí)生成速度指令送往速度控制單元。速度控制單元將速度指令與速度反饋信號(hào)相比較進(jìn)行速度指令的修正,用其差值去控制伺服電機(jī)使得機(jī)床以恒定速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
4)可編程控制器PLC
PLC是用來(lái)替代機(jī)床強(qiáng)電繼電器邏輯控制,利用邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)各種開(kāi)關(guān)量的控制。
PLC一般由獨(dú)立的CPU、ROM、RAM和位操作控制器等組成,它和CNC裝置之間通過(guò)雙端口RAM實(shí)現(xiàn)相互通信。數(shù)控機(jī)床中使用的PLC可以分為兩類(lèi):一類(lèi)是 “ 內(nèi)裝型”PLC,它是為實(shí)現(xiàn)機(jī)床的順序控制而專(zhuān)門(mén)制造的;另一類(lèi)是 “ 獨(dú)立型”PLC,它是在技術(shù)規(guī)范、功能和參數(shù)上均可滿足數(shù)控機(jī)床要求的獨(dú)立部件。數(shù)控機(jī)床上的PLC多采用內(nèi)裝型。
5)存儲(chǔ)器
存儲(chǔ)器用以存放數(shù)據(jù)、參數(shù)和程序等,包括ROM ( ReadOnl yMemor y,只讀存儲(chǔ)器)和EPROM ( ErasablePro grammableReadOnl yMemor y,可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、EEPROM ( Electricall yErasablePro grammableReadonl yMemor y,電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)和RAM ( Random AccessMemor y,隨機(jī)存儲(chǔ)器)。系統(tǒng)控制程序放在只讀存儲(chǔ)器中,即使系統(tǒng)斷電,控制程序也不會(huì)丟失,程序只能被CPU裝置讀出,不能隨機(jī)寫(xiě)入,必要時(shí)可用紫外線擦除,再重寫(xiě)監(jiān)控程序。運(yùn)算的中間結(jié)果、需顯示的數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)、標(biāo)志信息等存放在RAM中,可以隨機(jī)寫(xiě)入或讀取,斷電后消失。加工的數(shù)控程序、機(jī)床參數(shù)等存放在有后備電池的CMOSRAM或磁盤(pán)存儲(chǔ)器中。這些信息可以根據(jù)操作需要寫(xiě)入或修改,斷電后信息仍保留.