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復合加工機床--CNC機床的體系結構

日期：2009年09月28　來源：本站原創(chuàng)　關鍵字：CNC機床
隨著大規(guī)模集成電路技術和表面安裝技術的發(fā)展，CNC機床系統(tǒng)硬件模塊及其安裝方式也在不斷改進。從CNC系統(tǒng)的總體安裝結構來看，有整體式結構和分體式結構兩種。
所謂整體式結構，是把CRT和MDI面板、操作面板以及功能模塊板組成的電路板等安裝在同一機箱內。這種方式的優(yōu)點是結構緊湊、便于安裝，但有時可能造成某些信號的連線過長。分體式結構通常把CRT和MDI面板、操作面板等做成一個部件，而把功能模塊組成的電路板安裝在另一個機箱內，兩者之間用導線或光纖連接。許多CNC機床把操作面板也單獨作為一個部件，這是由于所控制機床的要求不同，操作面板也相應地改變，而分體式更有利于更換和安裝。
CNC操作面板在機床上的安裝形式有吊掛式、床頭式、控制柜式、控制臺式等多種。    從組成CNC機床系統(tǒng)的電路板的結構特點來看，有兩種常見的結構，即大板式結構和模塊化結構。大扳式結構的特點是一個系統(tǒng)一般都有一塊大板(稱為主板)。主板上裝有主CPU和各軸的位置控制電路等。其他相關的子板(完成一定功能的電路板)，如ROM板、零件程序存儲器板和PLC板，都直接插在主板上面，組成CNC系統(tǒng)的核心部分。由此可見，大板式結構緊湊、體積小、可靠性高、價格低，有很高的性能/價格比，也便于機床的一體化設計。大板結構雖有上述優(yōu)點，但它的硬件功能不易變動，不利于組織生產。
模塊化結構是～種柔性比較高的總線模塊化的開放系統(tǒng)結構，其特點是將微處理機、存儲器、輸入／輸出控制分別做成插件板(稱為硬件模塊)，甚至將微處理機、存儲器、輸入橢出控制組成獨立的微計算機級的硬件模塊，相應的軟件也是模塊結構，固化在硬件模塊中。粳、軟件模塊形成一個特定的功能單元，稱為功62模塊。功能模塊間有明確定義的接口(接口是固定的)，成為工廠標準或工業(yè)標準，彼此可以進行信息交換。于是可用積木式組成CNC系統(tǒng)，設計簡單，有良好的適應性和擴展性，試制周期短，調整維護方便，效率高。
從CNC系統(tǒng)使用的微機及結構來分，CNC機床系統(tǒng)的硬件結構一般分為單微處理機和多微處理機結構兩大類。初期的CNC系統(tǒng)和現(xiàn)有一些經濟型CNC系統(tǒng)采用單微處理機結構；而多微處理機結構可以滿足數(shù)控機床高進給速度、高加工精度和許多復雜功能的要求，也適應井入FMS和CIMS運行的需要，從而得到了迅速的發(fā)展，它反映了當今數(shù)控系統(tǒng)的新水平．早期的CNC機床裝置多為單微處理器結構，裝置內的所有信息處理工作都由一個CPU集中控制和管理整個系統(tǒng)資源，通過分時處理的方式實現(xiàn)各種數(shù)控功能，它的優(yōu)點是投資小、結構簡單、易于實現(xiàn)。但系統(tǒng)功能則受CPU的字長，數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運算速度等因素限制�，F(xiàn)在這種結構已被多微處理器系統(tǒng)的主從結構所取代。
多／做處理器CNC裝置中有兩個或兩個以上的CPU，即CNC裝置的某些功能模塊自身也帶有CPU，按照這些CPU之間相互關系的不同，可將其分為如下幾種結構。 
(1)主從結構。在諄裝置中只有一個CPU(通稱為主CPU)，對整個裝置的資源(裝置內的存儲器、總線)有控制權和使用權；而其他帶有CPU的功能部件<通稱為智能部件)則無權控制和使用裝置資源，只能接受主CPU的控制命令或數(shù)據(jù)，或向主CPU發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)�？傊�，只有一個CPU處于主導地位，其他CPU處于從屬地位。
(2)多主結構。在該裝置中有兩個或兩個以上帶CPU的功能部件對裝置資源有控制權和使用權。功能部件之間采用緊耦合(即均掛靠在裝置總線上，集中在一個機箱內)，有集中的操縱系統(tǒng)，通過總線仲裁器(軟件和硬件)解決爭用總線的問題，通過公共存儲器交換裝置內的倍息。
(3)分布式結構。該裝置有兩個或兩個以上帶有CPU的功能模塊，每個功能模塊有自己獨立的運行環(huán)境(總線、存儲器、操作系統(tǒng)等)，功能模塊間采用松耦合，即在空間上可L上較為分散，各模塊之間采用通信方式交換信息。
20世紀80年代中期，開始出現(xiàn)多微處理器數(shù)控裝置產品，其中絕大部分是主從結構類型。由于多主結構和分布式結構較復雜，操作系統(tǒng)設計較困難，而主從結構裝置則能滿足數(shù)控加工的大多數(shù)要求，故多主結構和分布式結構在數(shù)控裝置中應用相對較少。從硬件的體系結構看，單微處理器結構與主從結構極其相似，因為主從結構的從模塊與單傲處理器結構中相應模塊在功能上是等價的。

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