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數控系統包括控制器和伺服傳動系統,它們之間的信息交換能力直接影響數控系統的性能。從 20世紀 70年代起, 控制器已由硬件電路控制提升為計算機數字控制( ComputerNu m er ic Contro, lCNC )。而近些年來,數字式伺服系統由于具有高速、 高精度和無漂移等特點,發展非常迅速。數控系統是指通過控制傳統機械加工機床來進行零件加工的計算機系統。數控系統是數控技術的核心,從上世紀 90年代初開放式數控系統便引起人們的注意。初期結構是面向硬件、 軟件與特定裝置。軟件環境需要以微機為基礎的現代數控機床控制, 其復雜控制功能能夠根據需要實現加工質量的提高,加工時間進一步縮短。可以自行定義接口與軟件平臺的開放式數控系統面向軟件配置,其功能能夠不斷集成于控制系統中,使網絡化的制造環境得以形成。對于機床制造商和用戶來說非常有利的一點是:把控制系統軟、 硬件*分開,并且根據需要及技術發展分別升級相應硬、 軟件。為使機床性能得到提高他們進入數控系統內部接口, 便可以按照加工過程要求,修改、 刪除與添加系統控制功能。用戶根據自己的特殊需要和經驗, 可以通過外部接口, 添加需要的功能。無庸質疑, 機床控制技術發展方向就是開放式控制系統,它將給數控機床制造商、 系統供應商、 終用戶增加效益。

數控系統的通信接口及通信協議決定了計算機與數控加工設備的通信方式。數控系統常見的通信接口和通信協議如下:

1 數控裝置的鍵盤輸入接口

1 . 分類:全編碼鍵盤與非編碼鍵盤。

2 . 鍵盤輸入信息的過程: 操作者按鍵 - 4鍵掃描- 4 鍵譯碼 - 4執行按鍵功能。1)全編碼鍵盤: 鍵的識別由鍵盤的硬件邏輯自動提供被按鍵的 ASC II代碼或其他編碼, 并能產生一個選通脈沖向 CPU申請中斷, CP U響應后將鍵的代碼輸入內存, 通過譯碼執行該鍵的功能,其優點是使用方便、 但是價格昂貴; 2)非編碼鍵盤: 鍵的識別與譯碼由軟件來實現,采用程序查詢的方法來掃描鍵盤。

2 數控裝置的顯示功能接口

1 . 分類: 現代 CNC裝置采用 CRT、 LCD作為顯示器。

2 . 顯示接口的功能:顯示器既能顯示字符, 又能顯示圖形,還具有豐富的軟件菜單功能以簡化操作過程。

3 數控裝置的串行通信接口

數據在設備間的傳送可用串行或并行方式,相隔距離較遠時可采用串行通信方式。

1 . 常用的串行通信接口 RS232C /20 M a電流環、 RS422 /RS449。

2 . 使用 RS232C串行通信接口要注意的問題。1)要區分互相通信的設備是 DTE還是DCE; 2)有兩個地,即機殼地(連到系統屏蔽罩上)和信號地(信號參考點) , 通信電纜總長不超過 30m; 3)RS232C的邏輯與 TTL、 MOS電路電平不同。由此可知:, 所有數控系統都幾乎包含此接口, 而且, RS232接口也用于 DNC接口板。如今, 一種新的 USB接口在計算機應用領域替代 RS232接口,可接鼠標、 鍵盤、 打印機與掃描儀, 昔日采用RS232接口的部分由眾多基于 U SB的外設取代。SB接口和 RS232接口相比其優勢在于: ( 1 )SB可支持超過 127個外設, 與 RS232的點對點連接相比, USB接口系統的采用使一臺 PC控制多臺 NC成為可能, 從而效率大大提高、 成本降低、 控制方便, 協同制造更有利于實現; ( 2) USB總線可以提供三種數據傳輸速率:低速數據傳輸、全速數據傳輸和高速數據傳輸, 均高于 RS232的速率 20kb / s ,在加工曲率變化很大的曲面時, USB高速數據傳輸優勢特別明顯; ( 3) U SB有效連接距離能夠通過集線器擴展連接, 多可以擴展到級,距離能夠達到 30m,遠遠超過 RS232在數據傳輸時大距離 15m; ( 4) U SB還有一個特點表現在支持熱拔插,此種特性尤其適合于環境生產布局調整頻繁的地方。當出現故障需要停機維修時,增減 NC時用戶能夠直接將設備接入系統, 大大降低生產調整時間; ( 5) USB傳輸數據具有較好容錯性、 價位低、 使用方便等。通過以上分析,相對于 RS232接口數控系統采用 U SB接口具有很多優勢,技術提高較為明顯。

4 數控裝置的網絡通信接口

1 . 協議的概念: 通信一定在兩個系統的對應層次內進行,而且要遵守一系列的規則和約定,稱之為協議。

2 . 常見的網絡通信協議及其特點: 1) 以 I SO開放式互統參考模型的七層結構為基礎的有關協議; 2)采用 IEEE802局部網絡有關協議。制造自動化協議MAP( FANUC、S i emens、 A - B等公司支持 MAP協議)。

5 其他接口

手輪輸入用于連接手輪 MPG 脈沖發生器又稱手搖脈沖發生器 )。它廣泛用于機床的手動軸移動操作。MPG每轉能輸出 100個脈沖的電信號,信號分為 A、 B兩路, 均為方波信號,其相位相差 90b 。MPG與 CNC通過 4根信號線+ 5V、GND、 A、 B相聯。CNC通過判斷其 A、 B信號相位超前或滯后關系來判斷 MPG正反轉, 通過檢測MPG所發脈沖個數來控制坐標軸移動的距離。其可分為固定式和便攜式兩類。

插補精度與數控系統性能和數控機床加工精度以及效率的提高是密不可分的。如果插補精度越高, 那么在零件加工中可以進一步提高尺寸精度,同時機床運動就有較高的平穩性,表面粗糙度從而變得越小,刀具磨損也越小,經濟效益便得到顯著改善。

隨著新時代的到來, 機械制造業也要與時俱進。以采用 PC為主控制器并且將計算機技術、網絡技術與傳統控制技術相結合的數控系統正成為機械制造領域的新發展。隨著技術普及, 互聯網進入車間僅是時間問題, 這將成為數字化制造的主要標志之一。

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