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西門子數(shù)控系統(tǒng)各組成部件的分工

發(fā)布時間: 2022-09-15  點擊次數(shù): 1586次
  西門子數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成,即控制系統(tǒng),伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)。控制系統(tǒng)硬件是一個具有輸入輸出功能的專用計算機系統(tǒng),按加工工件程序進行插補運算,發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動系統(tǒng);測量系統(tǒng)檢測機械的直線和回轉(zhuǎn)運動位置、速度,并反饋到控制系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng),來修正控制指令;伺服驅(qū)動系統(tǒng)將來自控制系統(tǒng)的控制指令和測量系統(tǒng)的反饋信息進行比較和控制調(diào)節(jié),控制PWM電流驅(qū)動伺服電機,由伺服電機驅(qū)動機械按要求運動。這三部分有機結(jié)合,組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。
 
  控制系統(tǒng)硬件是具有人際交互功能,具有包括現(xiàn)場總線接口輸入輸出能力的專用計算機。伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動裝置和電機。位置測量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。
 
  一、硬件結(jié)構(gòu)
 
  從硬件結(jié)構(gòu)上的角度,西門子數(shù)控系統(tǒng)到目前為止可分為兩個階段共六代,一階段為數(shù)值邏輯控制階段,其特征是不具有CPU,依靠數(shù)值邏輯實現(xiàn)數(shù)控所需的數(shù)值計算和邏輯控制,包括一代是電子管數(shù)控系統(tǒng),二代是晶體管數(shù)控系統(tǒng)第三代是集成電路數(shù)控系統(tǒng);二個階段為計算機控制階段,其特征是直接引入計算機控制,依靠軟件計算完成數(shù)控的主要功能,包括四代是小型計算機數(shù)控系統(tǒng),五代是微型計算機數(shù)控系統(tǒng),第六代是PC數(shù)控系統(tǒng)。
 
  由于上世紀90年代開始,PC結(jié)構(gòu)的計算機應用的普及推廣,PC構(gòu)架下計算機CPU及外圍存儲、顯示、通訊技術的高速進步,制造成本的大幅降低,導致PC構(gòu)架數(shù)控系統(tǒng)日趨成為主流的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系。PC數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,形成了"NC+PC"過渡型結(jié)構(gòu),既保留傳統(tǒng)NC硬件結(jié)構(gòu),僅將PC作為HMI。
 
  二、軟件結(jié)構(gòu)
 
  (1)輸入數(shù)據(jù)處理程序
 
  它接收輸入的零件加工程序,將標準代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進行譯碼、數(shù)據(jù)處理,并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進行補償計算,或為插補運算和速度控制等進行預計算。通常,輸入數(shù)據(jù)處理程序包括輸入、譯碼和數(shù)據(jù)處理三項內(nèi)容。
 
  (2)插補計算程序
 
  CNC系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù),如曲線的種類、起點、終點、既定速度等進行中間輸出點的插值密化運算。上述密化計算不僅要嚴格遵循給定軌跡要求還要符合機械系統(tǒng)平穩(wěn)運動加減速的要求。根據(jù)運算結(jié)果,分別向各坐標軸發(fā)出形成進給運動的位置指令。這個過程稱為插補運算。計算得到進給運動的位置指令通過CNC內(nèi)或伺服系統(tǒng)內(nèi)的位置閉環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)控制調(diào)節(jié),輸出電流驅(qū)動電機帶動工作臺作相應的運動,完成程序規(guī)定的加工任務。
 
  CNC系統(tǒng)是一邊插補進行運算,一邊進行加工,是一種典型的實時控制方式。
 
  (3)管理程序
 
  管理程序負責對數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補運算等為加工過程服務的各種程序進行調(diào)度管理。管理程序還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進行處理。在PC化的硬件結(jié)構(gòu)下,管理程序通常在實時操作系統(tǒng)的支持下實現(xiàn)。
 
  (4)診斷程序
 
  診斷程序的功能是在程序運行中及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障,并指出故障的類型。也可以在運行前或故障發(fā)生后,檢查系統(tǒng)各主要部件(CPU、存儲器、接口、開關、伺服系統(tǒng)等)的功能是否正常,并指出發(fā)生故障的部位。

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