CNC装置的硬件体系结构

心和肺

　　一、概述
3 o- C" X6 P* x% ?　　CNC装置从它的硬件组成结构来看，若按其中含有CPU的多少来分，可分为下面几类：
9 B7 a- _( i3 M5 V　　单机系统：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。
& {5 N1 p6 |) A+ s: O4 |# S2 A　　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。
　　多机系统：CNC装置中有两个或两个以上的CPU，即系统中的某些功能模块自身也带有CPU，根据部件间的相互关系又可将其分为：
& _& {/ [9 C+ E+ A$ w3 ?' O　　多主结构：系统中有两个或两个以上带CPU的模块部件对系统资源有控制或使用权。模块之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过仲裁器来解决总线争用问题，通过共公存储器进行交换信息。
　　分布式结构：系统有两个或两个以上带CPU的功能模块，各模块有自己独立的运行环境，模块间采用松耦合，且采用通讯方式交换信息。
2 M  m+ v' M  K　　二、单机或主从结构模块的功能介绍
0 d# n& E0 ?5 H# {) t5 u2 A　　CNC装置是按模块化设计的方法构造的
　　模块化设计方法：将控制系统按功能划分成若干种具有独立功能的单元模块，并配上相应的驱动软件。系统设计时按功能的要求选择不同的功能模块，并将其插入控制单元母板上，即可组成一个完整的控制系统的方法。其中单元母板一般为总线结构的无源母板，它提供模块间互联的信号通路。
5 a, ~/ s- w! e/ u* B　　实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。采用模块化结构时，CNC系统设计工作则可归结为功能模块的合理选用。
8 `+ I8 R# ~1 P3 R: N
　　1、计算机主板和系统总线(母板)
　　计算机主板是CNC装置的核心。
　　功能结构：
　　CPU及其外围芯片；内存单元及其外围芯片；通讯接口(串口，并口，键盘接口)。软、硬驱动器接口。
　　计算机主板的主要作用：
9 O1 Y3 j! |# e% W, P+ {　　对输入到CNC装置中的各种数据、信息(零件加工程序，各种I/O信息等)进行相应的算术和逻辑运算。并根据其处理结果，向各功能模块发出控制命令，传送数据，使用户的指令得以执行。
　　系统总线(母板)：由一组传送数字信息的物理导线组成，它是计算机系统内部进行数据或信息交换的通道：
　　数据总线：8根数据线、总线宽度8位；地址总线：16根地址线(直接寻址64k)；
8 D& I, j' B+ c9 O4 X8 s, _& R　　控制总线：
9 b5 A8 `# s/ m- N　　工业用PC机的总线母板是独立的无源四层板(走线面、元件面、电源层和地线层)，它的可靠性高于两层板。其规格有6槽、8槽、12槽、14槽等。
/ t9 L9 l8 c1 _! g8 D# h) S# |　　2、显示模块(显示卡)
　　显示卡的主要作用：
9 k4 b8 w8 ?# B8 @　　接收来自CPU的控制命令和显示用的数据，经与CRT的扫描信号调制后，产生CRT显示器所需要的视频信号，在CRT上产生所需要的画面。
$ f' p' [+ d2 y2 D　　在CNC装置中，CRT显示是一个非常重要的功能，它是人机交流的重要媒介，它给用户提供了一个直观的操作环境，可使用户能快速地熟悉适应其操作过程。
+ X. O5 e3 x! z/ j3 V3 Q9 ^$ ]; `　　显示卡是一个通用性很强的模块。它不仅随时可以在市场上买到，而且它还有非常丰富的支持软件，因此无需用户自己开发。
* P% d! N, Z( I5 V- p' @　　3、输入/输出模块(多功能卡)
　　它是CNC装置与外界进行数据和信息交换的接口板，即CNC装置通过该接口可以从输入设备获取数据，也可以将CNC装置中的数据送给输出设备。
　　该模块也是标准的PC机模块，一般不需要用户自己开发。如果计算机主板选用的是标准主板，则此板可省略。
　　以上三部分(计算机主板、显示卡、输入/输出)，再配上键盘、电源、机箱，实际上是一部通用的微型计算机系统，它是CNC装置的核心，从某种意义上讲，CNC装置的档次和性能是由它决定的。因此，CNC装置中计算机系统的合理选用是至关重要的。
文章关键词： CNC装置   l硬件体系