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数控系统的基本组成

2021-01-26 03:41:44

数控系统是所有数控设备的核心。数控系统的主要控制对象是坐标轴的位移(包括移动速度、方向、位置等),其控制信息主要来源于数控加工或运动控制程序。因此,作为数控系统的最基本组成应包括:程序的输入/输出装置、数控装置、伺服驱动这三部分。哈尔滨技术学校下面介绍数控系统的基本组成

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输入/输出装置输入/输出装置的作用是进行数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入、输出。键盘和显示器是任何数控设备都必备的最基本的输入/输出装置。此外,根据数控系统的不同,还可以配光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。作为外围设备,计算机是目前常用的输入/输出装置之一。

数控装置数控装置是数控系统的核心。它由输入/输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成。数控装置的作用是将输入装置输入的数据,通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算和处理,并输出各种信息和指令,以控制机床的各部分进行规定的动作。

在这些控制信息和指令中,最基本的是坐标轴的进给速度、进给方向和进给位移量指令。它经插补运算后生成,提供给伺服驱动,经驱动器放大,最终控制坐标轴的位移。它直接决定了刀具或坐标轴的移动轨迹。

此外,根据系统和设备的不同,如:在数控机床上,还可能有主轴的转速、转向和起、停指令;刀具的选择和交换指令;冷却、润滑装置的起、停指令;工件的松开、夹紧指令;工作台的分度等辅助指令。在数控系统中,它们是通过接口,以信号的形式提供给外部辅助控制装置,由辅助控制装置对以上信号进行必要的编译和逻辑运算,放大后驱动相应的执行器件,带动机床机械部件、液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。

伺服驱动伺服驱动通常由伺服放大器(亦称驱动器、伺服单元)和执行机构等部分组成。在数控机床上,目前一般都采用交流伺服电动机作为执行机构;在先进的高速加工机床上,已经开始使用直线电动机。另外,在20世纪80年代以前生产的数控机床上,也有采用直流伺服电动机;对于简易数控机床,也有用作为执行器件。伺服放大器的形式决定于执行器件,它必须与驱动电动机配套使用。

以上是数控系统最基本的组成部分。随着数控技术的发展和机床性能水平的提高,对系统的功能要求也日益增强,为了满足不同机床的控制要求,保证数控系统的完整性和统一性,并方便用户使用,常用较为先进的数控系统,一般都带有内部可编程控制器作为机床的辅助控制装置。此外,在金属切削机床上,主轴驱动装置也可以成为数控系统的一个部分;在闭环数控机床上,测量、检测装置也是数控系统必不可少的。对于先进的数控系统,有时甚至采用计算机作为系统的人机界面和数据的管理、输入/输出设备,从而使数控系统的功能更强、性能更完善。

总之,数控系统的组成决定于控制系统的性能和设备的具体控制要求,其配置和组成具有很大的区别,除加工程序的输入/输出装置、数控装置、伺服驱动这三个最基本的组成部分外,还可能有更多的控制装置。图1-1的虚线框部分表示计算机数控系统。

NC、CNC、SV与PLC的概念

NC(CNC)、SV与PLC(PC、PMC)是数控设备中最为常用的英文缩写,在实际使用中,在不同的场合具有不同的含义。

NC(CNC)NC与CNC分别是数控(Numerical Control)与计算机数控(Computerized Numerical Control)的常用英文缩写。由于现代数控都采用了计算机控制,因此,可以认为NC和CNC的含义完全等同。在工程应用上,根据使用场合的不同,NC(CNC)通常有三种不同的含义:在广义上代表一种控制技术——数控技术;在狭义上代表一种控制系统的实体——数控系统;此外,还可以代表一种具体的控制装置——数控装置。

SVSV是伺服驱动(Servo Drive,简称伺服)的常用英文缩写。按日本JIS标准规定的术语,它是“以物体的位置、方向、状态作为控制量,追踪目标值的任意变化的控制机构”。简言之,它是一种能够自动跟随目标位置等物理量的控制装置。

在数控机床上,伺服驱动的作用主要有两个方面:一是使坐标轴按照数控装置给定的速度运行;二是使坐标轴按照数控装置给定的位置定位。

伺服驱动的控制对象通常是机床坐标轴的位移和速度;执行机构是伺服或;对输入指令信号进行控制和功率放大的部分常称为伺服放大器(亦称为驱动器、放大器、伺服单元等),它是伺服驱动的核心。

伺服驱动不仅可以和数控装置配套使用,而且还可以单独作为一个位置(速度)随同系统使用,故也常称为伺服系统。在早期的数控系统上,位置控制部分一般与CNC制成一体,伺服驱动只进行速度控制,因此,伺服驱动又常称为速度控制单元。

PLCPC是可编程序控制器(Programmable Controller)的英文缩写。随着个人计算机的日益普及,为了避免和个人计算机(亦称PC)混淆,现在一般都将可编程序控制器称为可编程序逻辑控制器(Programmalbe Logic Controller——PLC)或可编程序机床控制器(Programmable Machine Controller——PMC)。因此,在数控机床上,PC、PLC、PMC具有完全相同的含义。

PLC具有响应快、性能可靠、使用方便、编程和调试容易等特点,并可直接驱动部分机床电器,因此,被广泛用来作为数控设备的辅助控制装置。目前,大多数数控系统都带有内部PLC,用于处理数控机床的辅助指令,从而大大简化了机床的辅助控制装置。此外,在很多场合,通过PLC的轴控制模块、定位模块等特殊功能模块,还可以直接利用PLC,实现点位控制、直线控制以及简单的轮廓控制,组成数控专用机床或数控生产线。


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