08年机电设备：数控机床及工业机器人（3）

二、单微处理器结构和多微处理器结构CNC装置的结构、特点及区别
CNC装置的硬件有单微处理器和多微处理器结构两种结构形式。
单微处理器结构CNC装置采用以总线为中心的计算机结构，微处理器通过总线与存储器、PLC、位置控制器及各种接口相连。CNC装置的接口包括与机床侧的信号输入输出接口、与上位计算机的通信接口及与标准输入输出设备的接口。
单微处理器CNC装置只有一个微处理器。有的CNC装置虽然有两个或两个以上微处理器，但只有一个微处理器能够控制总线，占有总线资源，其他微处理器不能控制系统总线，不能访问主存储器，只作为智能部件工作，这种CNC装置也属于单微处理器结构。由于只有一个微处理器，因此多采用集中控制、分时处理的方式完成数控的各项功能。由于所有数控功能由一个微处理器完成，因此CNC装置的功能将受微处理器的字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。CNC装置的档次主要由微处理器的品质决定。
按印刷电路板插接方式的不同单微处理器结构CNC装置分为大板结构和模块化结构。
多微处理器结构CNC装置都采用模块化结构，有多个微处理器，每个微处理器分管各自的任务，形成特定的功能单元，即功能模块。基本功能模块包括CNC管理模块、CNC插补模块、位置控制模块、存储器模块、PLC模块和指令、数据的输入输出及显示模块。进一步扩展功能，可增加相应模块。多微处理器结构CNC装置各模块之间的互连和通信除了采用共享总线结构外，还采用共享存储器结构。
多微处理器结构CNC装置采用积木方式组成CNC装置，具有良好的适应性和扩展性。插件模块更换方便，可使故障对系统的影响降到最低。运算速度高，更适合多轴控制、高进给速度、高精度、高效率的数控要求.
单微处理器结构和多微处理器结构CNC装置的区别归纳如下：
(1)单微处理器结构CNC装置只有一个微处理器能够控制总线，占有总线资源，而多微处理器结构CNC装置有多个微处理器.
(2)单微处理器结构CNC装置采用以总线为中心的计算机结构，而多微处理器结构CNC装置各模块之间的互连和通信除了采用共享总线结构外，还采用共享存储器结构。
(3)单微处理器结构CNC装置有大板和模块两种结构形式，而多微处理器结构CNC装置都采用模块化结构形式。
(4)单微处理器结构CNC装置的功能受微处理器的字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制，用于控制功能不十分复杂的数控机床中。多微处理器结构CNC装置适合多轴控制、高进给速度、高精度、高效率的数控机床。
(5)与单微处理器结构CNC装置相比，多微处理器结构CNC装置具有更好的适应性和扩展性。使故障对系统的影响更低。
二、开放式CNC装置的组成方式
CNC装置的开放化是制造业最终用户、机床生产厂家以及CNC生产厂家共同的需求。开放化具体体现在：系统组成内部的开放化，亦即系统内部硬、软的公开化；系统组成各部分之间的开放化，即使各组成部分(如CNC、伺服驱动、主轴驱动等)之间的接口标准化。其组成方式一般有：
(1)PC连接型CNC，是一种将现有CNC与PC通过串行通信连接起来的一种形式。
(2)PC内藏型CNC，即在CNC内部加装PC，PC与CNC之间通过专用总线连接。
(3)CNC，内藏型PC，即在通用PC的扩展槽中插入专用CNC，专用CNC具有包括加工轨迹生成等几乎所有的CNC处理功能。
(4)全软件型NC，即CNC的全部功能都由PC完成，并通过装在PC扩展槽中的接口卡进行伺服驱动控制。
三、CNC装置的控制流程及CNC软件的特点
CNC装置需要执行两种控制，即数字控制和顺序控制(或称辅助控制)。因此，CNC软件要处理两种信息，即辅助控制信息和数字控制信息。各种控制指令、参数及加工数据通过输入设备送入CNC装置的存储器中，加工时从存储器中调出零件加工程序，按程序段进行译码，将零件加工程序转变为CNC装置能够接受的代码。译码后分成两路；一路是辅助控制信息，包括辅助功能M、主轴转速功能S和刀具功能T，该路信息通过PLC处理并输出；另一路是数字控制信息，通过预处理(刀具补偿处理和速度处理)后，进行插补计算、位置控制，控制伺服系统实现坐标轴的协同移动。
CNC软件的特点是多任务并行处理：CNC系统软件需要完成多项任务，包括输入、I／O处理、显示、诊断等管理任务和译码、刀具补偿、速度处理、插补、位置控制等控制任务。在许多情况下CNC装置中的管理和控制的某些任务必须同时执行，即所谓的并行处理。