单处理机数控系统CNC硬件结构

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单处理器结构CNC装置一般是专用型的，其硬件由系统制造厂家专门设计、制造，不具备通用性。这种结构中，只有一个微处理器，以集中控制、分时处理系统的和个任务。某些CNC装置虽然有两个以上的微处理器，但其中只有一个微处理器能够控制系统总线，占有总线资源，而其它微处理器只作为专用控制部件，不能控制系统总路线，不能访问主存储器，它们组成主从结构。如图2.2所示为单微处理器结构框图。
（1） 微处理器（CPU）和总线
8 G. f" a3 L3 Y( vCPU是CNC装置的核心，完成控制和运算两方面的任务。目前，CNC装置中常用的有8位、16位、32位和64位的CPU。
总线是由赋予一定信号意义的物理导线构成，按信号的物理意义，可分为数据总线、地址总线、控制总路线三组。数据总路线为各部件之间传送数据，数据总路线的位数和传送的数据相等，采用双方向线。地址总路线传送的是地址信号，与数据总路线结合使用，以确定数据总线上传输的数据来源或目的地，采用单向线。控制总路线传输的是管理总路线的某些信号，如数据传输的读写控制中断复位及各种确认信号，采用单方向线。
（2） 存储器
存储器用以存放数据、参数和程序等，包括只读存储器（ROM、EPROM、EEPROM）、随机存储器（RAM）。系统控制程序放在只读存储器中，即使系统断电控制程序也不会丢失，程序只能被CPU读出，不能随机写入，必要时可用紫外线擦除，再重写监控程序。运算的中间结果、需显示的数据、运行状态、标志信息等存放在RAM中，可以随机写入或读取，断电后消失。加工的零件程序、机床参数等存放在有后备电池的CMOS RAM或磁泡存储器中，这些信息可以根据操作需要写入和修改，断电后信息仍保留。
8 O* t, a( s. W3 O: M（3） I/O（输入、输出）接口
: i) D' X7 h3 E% Q) X. }* rCNC装置和机床之间的信号，一般不直接连接，而通过I/O接口电路连接。
/ R' }  K, O- w+ }( z( ZI/O接口电路的主要任一是：进行必要的电气隔离，防止干扰信号引起误动作。主要用光电耦合器或断电器将CNC装置也机床之间的信号在电气上加以隔离。二是：进行电平转换和功率放大。一般CNC装置的信号是TTL电平，而机床控制信号通常不是TTL电平，并且负载较大，需要进行必要的电一转换和平功率议长。
. I! n' N( x, o4 K（4） MDI/CRT接口
MDI手动数据输入通过数控面板上的键盘操作。CRT接口提供计算机与CRT或LCD显示器的通信。
（5） 位置控制模块
% @5 ]# a% `# F位置控制模块数控机床的进给运动的坐标轴位置进行控制。
（6） 可编程控制器（PLC）
PLC用来替代传机床强电继电器逻辑控制，利用逻辑运算实现各种开关量的控制。PLC一般有独立的CPU、ROM、RAM和位操作控制器等组成，它和CNC之间通过双端口RAM实现相互的确通信。数控机床中使用的PLC可以分为两类：一类是“内装型”PLC，它是为实现机床的顺序控制而专门制造的。另一类是“独立型”PLC，它是在技术规范、功能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。数控机床上的PLC多采用内装式。
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