【東南大學】《 數控技術》公開課 P25 - 25. 學時 (25)

朋友們,我們開始速控技術第25講,介紹速控技術相關的CNC方面的技術知識。 前面我們介紹CNC的基本概念,這一講主要是介紹CNC系統的硬件結構。 CNC它的軟件功能,前面我們介紹過它有很多種軟件功能,這些軟件功能是CNC的特色。 而CNC它這些軟件功能的話跟計算機一樣,計算機的軟件是需要有硬件來支持的, 那CNC的軟件功能它要有相應的硬件水準來支持。 已有的或者常規的CNC它必須去向開放式的CNC, 這是對於CNC本身的發展進化,從傳統的發展到常規的發展到開放式的CNC系統。 而且這也是現在這個當前CNC發展的一個趨勢,要發展成開放式的CNC系統。 首先我們看一下常規的CNC的硬件結構,常規CNC硬件結構它發展的主要形式大體上主要有三種, 這三種第一種是一種是總線式模塊化結構的CNC,總線式模塊化結構的CNC, 它元器件採用了32位的RISC也就是精簡指令集芯片,數學協處理器以及閃爍存儲器等等這樣的一些技術。 這對於常規的CNC,它第一種常規CNC是從總線式模塊化結構CNC, 元器件採用了這個32位的RISC芯片,數學協處理器以及閃爍存儲器這樣的一些技術。 這是第一種常規的CNC的結構。 這種常規的CNC結構用於多軸控制高導速控機牀,它用於多軸控制的高導速控機牀。 第二種是以待擺或專用芯片以及模塊組成的結構緊湊的CNC, 主要大量的用於中檔和經濟型的速控機牀。 所以這第二種實際上是當前用得最多的一種CNC結構。 第三種是基於通用計算機,這種通用計算機是PC或者IPC基礎上的開發的CNC, 這也是當前用得比較多的CNC結構。 這種基於通用計算機,也就是PC或者IPC的CNC, 它的優點是可以充分利用通用計算機豐富的軟件資源, 而且可以隨着計算機硬件的升級而升級。 這是它的最大的優點。 優點是可以充分利用通用計算機豐富的軟件資源, 而且可以隨着計算機硬件的升級而升級。 那前面兩種類型相對於第三種可以稱爲專用結構的計算機, 它的特點是硬件硬質白,它是製造廠專門設計製造的, 它具有通用性,這是前面兩種,它是通用性的, 它的硬件硬質白,它也是製造廠專門設計製造的, 它不具有通用性。 第三種的話,它的硬件通常無需專門設計, 只要裝入不同的控制軟件就可以構成不同類型的CNC, 它的通用性大,易於維修,這是第三種硬件。 也就是在基於PC和IPC基礎上的這個觸控技術的話, 那麼它的這個通用性是比較大的,比較強的, 它能夠,它不需要專門的這個對它進行專門設計, 就可以滿足CNC它通用化的要求。 首先我們看這個單位處理器,第二我們看單位處理器結構。 單位處理器結構,它是CNC發展初期產生的結構, 由於只有一個微處理器能控制系統總線,佔用總線資源, CNC它的各個任務都以集中控制分時處理的方式來完成, 這是對於單位處理器結構。 比如我們可以看後面的這個圖,它是處理器結構CNC框圖, 它的微處理器CPU是CNC的核心, CPU是CNC的核心,跟計算機一樣, 計算機裏面CPU也是核心, 那麼在這個單位處理器結構爲基礎的CNC系統裏面, 那麼它的CPU也是CNC的核心, 它主要由運算器和控制器組成, 完成對數據的算數和邏輯運算, 以及系統操作的控制。 我們看這個圖, 這個圖是單位處理器結構的CNC框圖, 那麼在這個框圖裏面, 當然不一定是子彈閱讀機, 只要是一個數控程序輸入系統, 這個輸入系統的作用是對程序進行讀入, 在這裏面子彈閱讀機是通過子彈閱讀機的接口, 就把這個數控程序把它閱讀進來, 讀到這個APROM裏面, 而機牀操作又是通過這個IO接口來控制機牀的操作, 那麼在這個裏面, 還有這個位置控制, 如果這個系統它具有這個閉環功能的話, 那麼它具有位置控制和速度控制, 位置控制和速度控制這個功能的話, 通過電機直接反饋回來, 然後把這個位置反饋值和速度反饋值通過這個系統把它反饋回來, 反饋到什麼地方, 反饋的信息都是通過這個總線, 都是掛在這個總線上面, 通過這個總線由CPU來進行控制, 來進行各自的處理, 包括在RAM裏面的處理, 在穿孔機和電傳機接口方面的處理, 等等這一些接口, 那最終是進行這個具體的這個運算, 比如說對於速控程序來說, 在穿孔機裏面, 在穿孔機和電傳機裏面進行這個數據處理, 還有這個在速控面板CRT上面進行顯示, 等等這樣的一些功能都是可以在這個, 以單位處理器結構CNC爲結構的這個框圖上面可以體現出來, 那在這裏面, 大家都通過這一條總線, 大家都是通過接口掛在這條總線上, 而這個總線又最後是通過這個CPU, 最後由這個CPU來進行調度和這個使用, 這是對於單位處理器結構CNC的這個一個基本的工作框圖, 第三是多位處理器結構, 而CNC的多位處理器結構, 它是指在系統中有兩個或兩個以上的位處理器, 能控制系統總線或儲存處器進行工作的系統結構, 那麼剛纔的話是單位處理器的結構裏面, 一個CPU是通過各個接口系統通過各個接口, 由一個微處理器來完成整個系統的協調工作, 而在多位處理器系統裏面, 那麼有兩個或者兩個以上的微處理器能夠控制系統總線, 這樣的話就能夠提高它的運行速度, 那麼具體的有緊攏合和松攏合兩種結構形式, 那麼所謂的緊攏合, 它是指兩個或兩個以上的微處理器構成的處理部件之間採用緊攏合, 有集中的操作系統, 共享資源針對這個緊攏合, 當然這個除了緊攏合以外還有松攏合, 除了緊攏合以外還有這種松攏合, 那麼對於在松攏合裏面, 松攏合它是指兩個或兩個以上的微處理器構成的這個功能模塊之間採用松攏合, 它採用這種松攏合形式, 它有多層操作系統有效地實現並行處理, 這是對於這個松攏合和這個緊攏合的情況, 那麼緊攏合的話兩個或兩個操作以上這個微處理器它構成處理部件之間, 它採用緊攏合, 有集中的操作系統, 在這個操作系統下完成各個微處理器之間的這個協調工作, 而松攏合裏面, 那麼各個微處理器它各自都具有自己的操作系統, 不一定是在一個操作系統下去完成, 這是這兩個多操作系統和多CPU下面這個操作系統, 在操作系統情況下, 緊攏合和松攏合它主要是在同一個操作系統下, 還是在不同操作系統下, 這是一個共享總線的多微處理器CNC結構框圖, 那麼在這種多微處理器CNC結構裏面, 這是一個共享總線的結構, 在這個共享總線裏面包括了這個管理模塊, 這是管理模塊, 那麼除了這種管理模塊以外, 還有這個存儲器模塊, 還有操作面板顯示模塊, 還有繪畫式編程模塊等等這樣的模塊, 那麼這些模塊它是通過這條系統總線, 這是一條系統總線連接在一起, 也就是各個模塊它分別是相對來說都是相對獨立的, 而這些相對獨立的模塊像自己獨立工作的結果, 是通過這種系統總線把它連接在一起, 那麼每一個模塊都有可能用到底下的這些模塊, 包括這個插譜模塊, PLC功能模塊, 位置控制模塊, 還有主動控制模塊, 這些都有各自的CPU來完成, 所以在這個裏面我們看到這些模塊的話, 這些模塊它都是通過系統總線, 這些模塊又分別都是相互獨立工作, 這些模塊本身又是相互獨立工作, 那麼這些相互獨立的工作模塊之間的聯繫是通過系統總線, 比如說管理模塊, 我需要調用其他模塊產生的數據的話, 我就通過系統總線來實現, 這個插譜模塊我接受指令, 要接受什麼樣的指令, 接受什麼時候去實現插譜, 用什麼方式去實現插譜, 那麼這個是通過系統總線來接受命令的觸發, 所以這個的話是共享總線的結果, 那麼在這個裏面CPU都是各自獨立的, 但是總線是共享的, 這個系統總線是共享的, 所以我們把它稱爲共享總線的結構, 所以把它稱爲是一種共享總線的結構, 這是第二種是這個共享存儲器的結構, 第二種是共享存儲器的結構, 在這種共享存儲器的結構裏面, 那麼這是一箇中間, 這個是共享存儲器, 像剛纔這種這個共享總線的情況下, 那麼信息它的傳遞是通過總線來相互流通的, 而在共享存儲器的結構裏面, 這個共享存儲器它存儲的數據是各個模塊都能夠來進行調整, 比如說前面這個是IO模塊, 是輸入輸出它通過CPU來控制, 還有這個CRT是CPU2來處理, 這邊還有插譜通過CPU3, 還有這邊是這個軸的控制CPU4, 有這四個CPU, 那這四個CPU之間怎樣來協調是通過共享存儲器, 通過這個共享存儲器, 我第一個CPU它的處理結果存儲在共享存儲器裏面, 那麼其他的CPU要知道這個IO它的執行情況, 就從共享存儲器裏面去讀取這個相應的數據, 由這個讀取的這個數據來觀察這個系統它到底執行到了什麼樣的一個程度, 這個的話是一個共享存儲器, 那麼比如說我這個軸要進行控制, 4號CPU要進行軸控制, 這些軸控制怎樣來進行控制, 控制軸怎樣來走到, 那麼是通過這個實際上它要獲取的是這個3號CPU插譜的處理結果, 而這個處理結果這兩個之間它是不能夠直接發生聯繫的, 這兩個CPU3和CPU4之間是不能夠直接發生聯繫的, 那麼它們兩個CPU之間要發生聯繫, 怎麼來發生聯繫, 是通過共享存儲器, 把插譜的結果存儲在這個共享存儲器裏面, 然後軸控制CPU從共享存儲器裏面去獲取數據, 這樣的話實現3號和4號兩個CPU之間的這個信息聯繫, 所以這種形式就是這個共享存儲器結構的多位處理器CNC結構框組, 另外還有這個多位處理器CNC, 它的基本功能模塊我們看看, 那麼不管是單位這個多位處理器, 不管是這個總線共享型, 這個總線型的還是這個共享數據庫, 共享存儲器結構的這兩種, 那麼他們都有基本的一些模塊, 因爲不管是這個總線型的還是這個共享存儲器的, 這只是他們信息聯繫的方式不一樣, 但他們基本功能模塊應該是大致有類似的功能模塊, 只是這些功能模塊之間聯繫方式不一樣, 一個是總線方式的, 一個是共享存儲器結構的, 主要的模塊有6個基本功能模塊, 第一個是CNC管理模塊, 那麼CNC管理模塊它實際上是一個總控模塊, 它包括初始化, 中斷管理, 總線裁決, 系統出錯識別和處理, 系統硬件與軟件診斷, 等等這些都屬於CNC管理模塊, 它這個功能模塊裏面所需要實現的功能, 那麼這個主要就是說初始化, 中斷管理, 總線裁決, 系統出錯識別和處理, 系統硬件與軟件診斷, 等等這些都是屬於CNC管理模塊裏面所需要這個執行的功能, 第二個是CNC插譜模塊, 顯然在這個CNC系統裏面要完成的這個插譜功能是非常重要的, 要完成插譜功能非常重要, 通過插譜才能夠給出細化這個刀具它的這個走道軌跡, 所以要這種CNC插譜模塊, 它完成插譜前的預處理, 然後進行這個插譜計算, 給定各座標軸的位置值, 這些都是CNC插譜模塊所需要實現的這個功能, 這些功能都是插譜模塊裏面所需要實現的, 包括插譜前的預處理, 插譜計算, 給定各座標軸的位置值, 等等這些它需要實現這些功能, 第三是位置控制模塊, 也就是精確的控制每一這個運動軸所移動的這個到達的距離, 到達的位置, 第四個是PLC和PMC模塊, 那麼零件程序中的這個開關量和機牀面擺來的信號在這個模塊中進行邏輯處理, 這是對於這個PLC模塊, 所以在這個裏面, 那麼前面這些插譜模塊, 比如說插譜模塊和這個位置控制模塊, 它是接受的是數控程序中的信號, 而PLC模塊, 它接受的是這個程序中的開關量信息和機牀面擺來的信號, 由這兩個部分所構成, 第五個是命令與數據輸入輸出和顯示模塊, 第六個是存儲器模塊, 這是這個程序, 這是程序和數據的主存儲器, 或是這個功能模塊兼數據傳送用的這個共享存儲器, 這是對於第六個基本的模塊, 所以對於這個多位處理器CNC它的基本功能模塊主要有這六種功能模塊, 主要有這六種模塊, 那麼實際上在這裏面, 可以說CNC管理模塊是一個總控的模塊, CNC管理模塊它是一個總控模塊, 而CNC插譜模塊和位置控制模塊是用於這個具體的實現機牀工作臺和道具之間, 這個機牀工作臺道具之間相對位移的, PLC它是用於這個輔助功能的處理和順序動作的處理, 而命令與數據輸入輸出和顯示模塊及存儲器模塊, 它主要是用於一些輔助的信息的存儲和輸入輸出這樣的一些功能, 所以在這裏面每一個功能它都是不可缺少的, 這是把CNC的功能進行模塊化的這個分解, 那麼可以用這樣的方式來進行分解, 第二我們看看開放式CNC的硬件結構, 前面介紹的是傳統的這個CNC結構, 那麼這種傳統的CNC結構的話, 主要是用於這個以前的這個常規的這個CNC系統裏面, 那麼分成這樣的一些形式, 那麼我們再看開放式CNC它硬件結構具有什麼樣的特點, 那目前的話對速控系統的柔性和通用性的要求主要體現在, 主要是體現在根據不同的加工需求迅速高效經濟的構築, 面向客戶的控制系統, 減少速控機艙生態長對控制系統供應商的高依賴性, 大幅度降低維護和培訓成本, 改變目前速控系統的這個封閉型設計, 以適應未來車間面向任務, 這個惡化訂單的這個生態組織模式, 使底層生態控制系統的這個機程更爲簡便和有效, 所以這個話是開放式CNC硬件結構, 它的這個提出, 也就是說爲什麼我在傳統CNC系統的基礎上, 我要提出這個開放式CNC系統, 它的那個具體的原因, 這個主要就在於因爲要採用速控系統, 因爲要求對速控系統的柔性和通用性, 這個要求,柔性和通用性的要求, 那麼這個柔性和通用性具體體現在, 第一個就是應該能夠根據不同的加工需求來迅速高效經濟的構築, 這個控制系統, 第二個是減少速控機牀生態廠家對控制系統供應商的高依賴性, 它能夠選擇不同的速控系統和速控系統中的各個模塊, 那麼這個的話我就要求採用開放式的形式, 另外還要改變目前速控系統它的分別型設計, 適應面向任務惡化的這個訂單生態的這個組織模式, 因爲不同的生態訂單, 我有可能要需要不同的生態機牀, 而這個速控機牀它總的來說, 它生態這個大的生態類型它是相對固定的, 所以在最傳統的這個CNC系統, 那麼所以在開放式系統裏面, 要求能夠這個詳細的去進行這個開放式的這個, 或者說這個能夠進行模塊化的這個設計, 而這個避開這種封閉型的設計, 所以必須重新審視原有控制系統的設計模式, 原有控制系統設計模式, 因爲原有控制系統實際上是一個封閉型的設計模式, 那建立新的開放型的系統設計框架, 使得速控系統向模塊化, 平臺化, 工具化和標準化發展, 這是對於這個開放式CNC系統它的產生的這個原因, 國外的話, 速控系統開放性在技術上體現爲平臺技術, 面向應用功能單元的系統參考結構, 美國1981年開始的這個NDD, Next Generation Controller計劃, 也就是下一代的控制器計劃, 最終形成一份開放式這個系統體系結構規範, SOSAS, 這是這個開放式體系這個開放系統體系結構規範, 這個英文縮寫, 那1994年又開始了OMAC, Open Modular Architecture Systems, 也就是說是開放模塊的結構系統項目的研究, 歐共提於1992年在Express框架內開始了OSACA, Open System Architecture for Controlled Automation System, 也就是說在開放系統結構用於這個控制, 這個自動系統中的這個開放系統結構控制, 這個項目的研究, 1994年他完成了定義, 1996年完成了原型系統的開發, 也就是說在國外的話, 美國歐共提他在這個開放, 速控系統開放式結構系統研究方面都已經走了, 做了很多的研究, 已經走在前頭, 那1990年的話, 日本的IMC中對於CNC要求標準化和智能化, 雖然是有標準化智能化, 也是開放式這個開放式的一個方面, 那麼另外我們再看看這個開放式CNC的定義, 開放式CNC具體是什麼樣的一個定義, 那拆掉IEEE對開放式系統的規定的話, 一個真正意義上的開放式速控系統, 它必須具備不同應用程序能協調的運行於系統平臺上的能力, 這是對拆掉IEEE對開放式系統這樣的一個規定, 它真正意義上的開放式速控系統的話, 必須具備不同應用程序能夠協調的運行於系統平臺上的能力, 這是它的IEEE的一個規定, 也就是說不同的應用程序能夠在系統平臺上平滑的運用, 另外的話,提供面下功能的動態重構工具, 同時提供統一標準化的應用程序用戶界面, 這樣的開放式CNC系統它應該具有的特徵包括第一個是可互操作性, 這可互操作性用interoperability來表示, 表明它是一個可互操作性, 這個開放式CNC系統要有可互操作性, 那麼這個可互操作性的話, 是指不同的應用程序模塊通過這個標準化的應用程序接口運行於系統平臺之上, 這是等於可互操作性的這個要求, 指不同的應用程序模塊通過標準化的應用程序接口運行於系統平臺之上, 不同的應用程序模塊通過標準化的應用程序接口運行於系統平臺之上, 運行於系統平臺之上, 這是指可互操作性的這個模塊, 那麼這是剛纔我們介紹過CNC系統, 比如說它有六個基本的模塊, 這六個基本模塊我要求都用不同的方式來設計製造, 那麼它能夠通過標準化的應用程序接口運行於這個系統平臺之上, 剛纔在傳統系統之下, 那麼這些模塊它通過總線式或者共享存儲器結構來結合, 那麼在這個開放式系統裏面要求能夠可互操作, 也就是能夠通過這個標準化應用程序接口運行於系統平臺之上, 不同模塊之間保持平等的相互操作能力協調工作, 這一個特徵要求提供標準化的接口通訊和交互模型, 這是對於不同模塊之間它的這個可互操作性, 要求它能夠提供這個標準化的接口通訊和交互模型, 這樣的話才能夠實現它的可互操作性。 第二是可一致性, 那麼可一致性是Portability, 這是它的這個可一致性的這個要求, 那麼可一致性它是指不同的應用程序模塊可運行於不同供應商提供的系統平臺之上, 這是它的可一致性, 那剛纔是指不同的模塊可互操作性, 它是指不同的模塊可以在這個系統平臺之上互相操作, 而可一致性它是不同的應用程序模塊可運行於不同供應商提供的系統平臺之上, 也就是說這種可一致性是指這個不同的模塊, 它還可以應用於不同的操作系統上面, 這個特徵它解決CNC軟件的功用問題, 要求設計的軟件與設備無關性, 也就是通過統一的應用程序接口完成對設備的控制, 這是第二個特點, 第三個開放CNC系統第三個特點是可縮放性, 那所謂的可縮放性, 也就是Scalability, 它是指增加和減少系統功能, 它僅僅表現爲特定模塊單元的裝載和卸載, 這是它的可縮放性, 它增加和減少系統功能, 它僅僅表現爲特定模塊單元的裝載和卸載, 裝載和卸載, 這是特定模塊單元, 那麼這是可縮放性, 這是爲了這個增加和減少系統功能, 那麼如何來這個改變, 也就是如何來重新配置, 如何來重新配置系統, 那這個重新配置系統方式是採用這種可縮放性的方式, 那麼要能夠滿足這種可縮放性要求的開放式系統的話, 那它的系統重新配置是通過裝載或者卸載相應的模塊單元來實現, 就像比如說我們在這個計算機應用裏面, 比如說有這個Office作爲一個辦公軟件功能, 那在這個辦公軟件功能裏面, 我裝載或者卸載其中的模塊, 比如說我的XS模塊, 那麼我可以同樣實現它的功能, 但是它的系統, 整個系統還是存在的, 只是在模塊再增加或者減少裝載和卸載, 這是第三個特性, 第四個特性是可相互替代性, 那所謂的可相互替代性, 它英文裏面就說interchangeability, 那麼它不同性能與可靠性和不同功能能力的這個功能模塊可相互替代, 是對於可相互替代性的這個特點, 所以一個開放式的這個CNC系統有前面這四個特點, 那麼它的這個開放性具體體現在能夠提供標準化環境的基礎平臺, 允許不同開發商所提供不同的這個不同功能的軟硬件模塊接入, 以構成滿足不同需求的CNC, 以構成這個, 以構成滿足不同需求的CNC, 也就是說這種這個高色CNC, 它具體能夠體現在能夠用不同開發商提供的這個功能模塊, 來架構在這個不同滿足不同需求的這個CNC系統上面, 這是它的這個最基本的一個體現, 開放式觸控系統它是從全新的角度分析和實現觸控的功能, 強調系統對控制器控制需求的可成功性和透明性, 以及系統功能面向多供應商, 那麼這個的話我們看看這個基於PC或者IPC開放式CNC的硬件配置形式, 這是一個基於PC的有線開放CNC, 那麼在這個基於PC的這個有線開放CNC, 它主要大多是通過改造原有CNC系統的接口, 改造原有CNC系統的接口, 使CNC系統能夠與PC互聯, 由PC承擔CNC人機交人機界面這個功能, 那麼這種具體的由這個第一個是PC連接型的CNC, 圖上所顯示的這種就是PC連接型的CNC, 它是將現有CNC與PC用串行線直接相連而構成的, 就是直接有這個PC, 直接把這個PC和CNC把它連接起來, 直接把PC和CNC連接起來, 通過一個串行口, 這是一個最簡單的開放式CNC系統的結構, 把這種硬件和軟件把它結合起來, 那麼PC的話, 它通過一個串行接口跟原先的這種基本的CNC, 把這種基本的CNC系統結合起來使用, 是對於這個PC連接型的CNC系統, 第二是PC內藏型的CNC, 這種PC內藏型的CNC, 它是指在CNC內部加裝PC, PC與CNC之間用專用總線來連接, 是對於這種專用型的, 那它的這個PC的話, 剛纔這個PC跟CNC是通過這個串行接口把它連接起來的, PC和CNC是分開的, 而這種情況下PC內藏型的CNC, 那麼這種內藏型的CNC的話, PC跟這個CNC是完全融合在一起, 是完全結合的, 那麼它是指在CNC內部加裝一個PC, PC與CNC之間用專用總線連接, 也就是說把這個PC和CNC做在一起, 而它們的聯繫是通過內部總線來實現, 通過這個內部總線來實現, 而不是像剛纔的一個串行接口這樣的一個實現方式, 這是這個具體的PC內藏型CNC它的一個具體結構, 那麼在這裏面, 它是一個MMC4這個基層工作站, 它是這個通過實際上可以分析這個計算機內部的這個結構一樣, 來分析這個內藏型的這個CNC, PC內藏型的這個CNC結構, 第二是基於PC的可開放式的這個CNC, 那基於PC可開放式的CNC, 它是在通用PC機的擴展槽中加入專用CNC卡而構成, 加入專用的這個CNC卡, 我們知道這個計算機裏面, 我可以通過這個插接各種卡來實現它的各種各樣的功能, 包括它的擴展功能, 那麼我同樣的在這裏面, 基於PC可開放CNC, 它實際上就利用了這個CNC的這種功能, 把在通用PC機的擴展槽中加入專用CNC卡, 而形成這樣的一個基於PC的可開放CNC, 這種形式的CNC也稱爲CNC內藏型的結構, 專用CNC卡它包括加工軌跡生成等幾乎所有的這個CNC處理能力, 包括這個加工軌跡生成等幾乎所有的CNC, 也就是所有的這些CNC處理能力處理功能, 它實際上是包含在這個CNC卡里面, 由這個CNC卡來具體實現它的這個CNC處理能力, 而PC在這裏面是給它一個外在的一個操作系統, 控制它的這個各個功能的具體實現, 包括IO的實現, 所以這個的話是CNC內藏型的這種控制結構, 在這裏面我們看到這是一個計算機, 那麼這個是一個NC控制器, 這是一個NC控制器, 而這個實際上是一個CNC卡, 把這個CNC卡插入到這個PC裏面, 然後這個操作系統它的界面就顯示在這個計算機上面, 從而實現了這個基於PC的內藏型的可開放式的CNC系統。 第三我們看CNC系統它的軟件結構, CNC它的軟件結構, 那麼CNC它的這個CNC中軟硬件界面, 首先我們看CNC中這個軟硬件界面與數據轉換, 對於CNC系統來說, 那麼它的這個具體實現的話要既要有軟件功能又要有這個硬件功能, 那麼具體看看這個軟件和硬件它分別是怎樣來體現的, 在CNC系統中軟件硬件在邏輯上是等價的, 基於硬件完成的工作原則上也可以由軟件來實現, 原則上也可以由軟件來實現, 那麼在這個系統裏面是硬件和軟件它的功能, 是通過這樣的方式來實現的, 那麼在這些功能裏面有部分這部分比如說是通過硬件來實現的, 這個是軟件, 這樣的話同樣的不同的系統, 一二三這三種分別也就是說分別是用不同的軟件和硬件來構造, 也就是說有些模塊我軟件用的多一些, 比如說第一種形式我硬件用的在這幾部分是用硬件, 而第二種情況裏面我硬件用的這部分而軟件用的這部分, 第三種我軟件大部分用軟件只有少部分我用硬件, 這都是可行的, 因爲軟件和硬件基本上是等價的, 在這個CNC系統裏面基本上是等價的, 這個是不同時期的產品中的點心CNC軟硬件的界面, 隨着這個軟件技術發展, 我們看到軟件的應用在逐漸逐漸增加, 所以軟件的應用在比例在擴大, 和硬件相比的話, 軟件的比例在擴大, 在CNC中, 這個直線源和其他曲線控制功能的數據轉化過程, 它是類同的, 比如說這個圖裏面, 它是一個直線控制功能的數據轉化過程, 直線控制的這個直線控制功能的這個數據轉化過程, 把這個G代碼XYF等等這些, 這個速控程序裏面的這些代碼, 把它輸入過來, 那麼通過這個密碼轉換成, 轉換成速控系統能夠識別的這些臨時性的這個數據, 這些臨時性的這個數據在這個系統裏面, 通過計算把它計算出起點座標, 還有這個終點座標, 還有這個中間的一個刀部計算, 把這個刀部把它結合起來, 把這些都結合起來, 起點終點和刀部把它結合起來, 那結合起來以後進行這個位置處理, 位置處理分別得到了這個刀部後投影值, 以及這個刀具的長度, 還有這個方向等等這些進給量都把它加入進去, 進行差不運算, 差不運算結果, 以及同時還要進行倍率, 還要進行倍率的成績, 跟倍率進行比較, 最後才輸出這些具體的這個控制值, 來驅動來控制來控制各個阻軸, 或者說進給軸的這個系統, 所以這是一個總的這個直線控制功能的數據轉換過程, 從這個最初的速控程序, 速控程序裏面的代碼最終轉換成了軸控制的信號, 把這個速控程序代碼轉換成軸控制信號, 這是對於直線性控制功能它的數據轉換過程, 這是在CNC系統中的這個實現過程, 第二我們可以看CNC系統這個多任務並行處理與實時終端, 那CNC它的多任務表現在它的這個軟件必須完成管理和控制兩大任務, 那系統管理它包括輸入IO處理顯示整段這樣一些功能, 那系統控制一個是系統管理一個是系統控制, 而系統控制它包括密碼,包據,補償,速度處理, 還有這個插不位置控制等等這樣的情況, 那這個過程可以看這個圖, 這是CNC它的一個任務的分解圖, CNC總共的這個需要實現的是這樣一個CNC的任務, 那這個CNC的話可以把它分爲管理, 一塊是管理一塊是控制, 那管理裏面有這麼一些任務, 這個任務就包括了這個輸入IO這個顯示和整段, 另外的話就是控制, 而控制功能就包括了這個密碼, 包據,補償,速度處理, 還有這個插不位置控制等等這樣一些功能, 所以CNC的任務就有這樣的一些這個任務所構成, 有這樣的一些任務所構成, 這個任務的分解實際上就是爲了在這個CNC系統裏面, 是爲了這個進行模塊化的分解, 不管是開放式系統也好, 還是這個傳統的這個輸入系統也好, 它都是層次模塊化的結構, 那麼爲了得到它的具體模塊化, 那我就要對它進行分解, 先把這個CNC把它分解成系統管理功能和系統控制功能, 而管理的話又細分爲這樣一些功能, 這個控制的話又分爲這樣一些功能, 把這些功能把它分解了, 我就可以進行具體的這個模塊這個分配, 這個圖它是CNC的任務並行處理關係, 這樣的一個需求, 那CNC它的這個任務, 包括這個管理任務和控制任務, 任務很多, 這些任務的話就必須有一個這個協調工作, 那在許多情況下, 管理和控制的某些工作它必須同時進行, 它並不是說所有的這個功能都是, 所有的管理功能控制功能都是同時實現, 但是這個許多的這個管理和控制功能, 它都是必須同時進行, 那麼在這種情況下, 就需要用這種CNC任務這個任務並行處理, 來完成這個管理和控制的並行任務, 在這裏面這是一個CNC它的任務並行處理關係的這個需求, 把這個插譜和位置控制這兩個任務, 它通過這個跟這個管理的這一碼道具補償位置處理, 把它這個結合在一起, 跟這邊的把它聯繫在一起, 這樣的話就構成它的一個並行處理這個過程, 那在這個裏面並行處理, 它是指計算機並行處理, 它是計算機在這個同一時刻或同一時間間隔內完成兩種或兩種以上相同或不同的工作, 這就並行處理它基本的含義, 在這個同一時間間隔內, 或者說這個在同一時刻完成兩種或者兩種以上的這個不同的任務, 相同或不同的並行處理, 它的概念我們有幾個這個部分必須是去掌握的, 一個是同一時刻或同一時間間隔, 一個是兩種或者兩種以上還是相同或不同的工作, 所以這幾個概念是構成了這個並行處理的基本的概念, 那並行處理方法它有資源重複, 時間重疊和資源分時共享等處理方法, 是對並行處理的基本這個方法, 由這個並行處理方資源重複, 時間重疊, 資源分時共享這樣的一些處理方法, CNC系統的中斷管理主要靠硬件完成, 中斷類型有一個是外部中斷, 二是內部定時中斷, 三是硬件故障中斷, 四是程序性中斷, 這樣的一些中斷, 通過這些中斷對中斷的控制來實現對各個功能的監控, 這是對它的這個任務的控制, 第三是常規CNC的軟件結構, 我們看常規的CNC它的軟件結構具有什麼樣的一個結構, CNC它的軟件結構它決定於系統採用的中斷結構, 那常規的CNC系統中已有的結構模式中, 有中斷型結構和前後臺型結構, 首先看中斷型結構模式, 那麼中斷型結構模式的話, 它的結構特點是除了初始化程序之外, 整個系統的各種任務模塊, 分別安排在不同級別的中斷服務程序中, 整個軟件就是一個大的多重中斷系統, 它的管理功能主要通過各級中斷程序之間的項目通信安排來實現, 比如說有這個法拉克BASIC7CMCNC系統, 它的軟件結構, 它就是一個典型的中斷型結構, 它通過中斷來管理各個系統實現任務的完成。 第二是前後型結構模式, 前後型結構模式這種軟件的結構特點是, 前臺程序是一箇中斷服務程序, 它幾乎承擔了全部實時的功能, 這是對於前後型, 那麼在前臺的話, 它實現了幾乎全部的實時功能, 而後臺程序和背景程序, 它只是完成管理功能和非實時性任務, 比如說插不準備, 所以它通過這種方式來實現這個, 通過前臺後臺, 一個是實時功能的實現, 一個是這個, 一個是實時功能, 一個是管理功能實現和非實時任務的實現, 這兩個結合, 結合起來就是前後臺型把它分別結合起來, 各自完成自己的任務, 來完成系統的這個管理工作, 後臺程序, 它是一個循環運行的程序, 在運行過程中, 前臺實時中斷程序不要插入, 與後臺程序相配合, 共同完成零錢漿的一個這樣的一個任務, 這對於前後臺型的這個控制過, 系統的這個控制, 比如說美幣7360 CNC系統, CNC軟件, 它就採用這樣的一種結構模式, 它採用這個前後臺型的, 前臺執行這個實時任務, 後臺執行這個非實時任務和管理任務, 同時前臺和後臺之間又不斷的進行任務的交互, 第四次開放式CNC系統它的軟件結構, 開放式CNC系統軟件結構, 根據開放式控制系統要求, 除它的硬件要採用這個基於標準總線的公用的模塊化設計以外, 對於這個軟件, 它應該採用平臺技術, 統一的標準規範和麪向功能源, 這個TOP結構的應用軟件, 保證系統具有開放的基本特徵, 這個是對於這個系統的基本的一些情況, 那麼這一講我們介紹到這裏面, 我們下課。