西門子數(shù)控系統(tǒng)各組成部件的分工

　　西門子數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)。控制系統(tǒng)硬件是一個具有輸入輸出功能的專用計算機系統(tǒng)，按加工工件程序進行插補運算，發(fā)出控制指令到伺服驅動系統(tǒng);測量系統(tǒng)檢測機械的直線和回轉運動位置、速度，并反饋到控制系統(tǒng)和伺服驅動系統(tǒng)，來修正控制指令;伺服驅動系統(tǒng)將來自控制系統(tǒng)的控制指令和測量系統(tǒng)的反饋信息進行比較和控制調節(jié)，控制PWM電流驅動伺服電機，由伺服電機驅動機械按要求運動。這三部分有機結合，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。
 

　　控制系統(tǒng)硬件是具有人際交互功能，具有包括現(xiàn)場總線接口輸入輸出能力的專用計算機。伺服驅動系統(tǒng)主要包括伺服驅動裝置和電機。位置測量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。
 

　　一、硬件結構
 

　　從硬件結構上的角度，西門子數(shù)控系統(tǒng)到目前為止可分為兩個階段共六代，一階段為數(shù)值邏輯控制階段，其特征是不具有CPU，依靠數(shù)值邏輯實現(xiàn)數(shù)控所需的數(shù)值計算和邏輯控制，包括一代是電子管數(shù)控系統(tǒng)，二代是晶體管數(shù)控系統(tǒng)第三代是集成電路數(shù)控系統(tǒng);二個階段為計算機控制階段，其特征是直接引入計算機控制，依靠軟件計算完成數(shù)控的主要功能，包括四代是小型計算機數(shù)控系統(tǒng)，五代是微型計算機數(shù)控系統(tǒng)，第六代是PC數(shù)控系統(tǒng)。
 

　　由于上世紀90年代開始，PC結構的計算機應用的普及推廣，PC構架下計算機CPU及外圍存儲、顯示、通訊技術的高速進步，制造成本的大幅降低，導致PC構架數(shù)控系統(tǒng)日趨成為主流的數(shù)控系統(tǒng)結構體系。PC數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，形成了"NC+PC"過渡型結構，既保留傳統(tǒng)NC硬件結構，僅將PC作為HMI。
 

　　二、軟件結構
 

　　(1)輸入數(shù)據(jù)處理程序
 

　　它接收輸入的零件加工程序，將標準代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進行補償計算，或為插補運算和速度控制等進行預計算。通常，輸入數(shù)據(jù)處理程序包括輸入、譯碼和數(shù)據(jù)處理三項內容。
 

　　(2)插補計算程序
 

　　CNC系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如曲線的種類、起點、終點、既定速度等進行中間輸出點的插值密化運算。上述密化計算不僅要嚴格遵循給定軌跡要求還要符合機械系統(tǒng)平穩(wěn)運動加減速的要求。根據(jù)運算結果，分別向各坐標軸發(fā)出形成進給運動的位置指令。這個過程稱為插補運算。計算得到進給運動的位置指令通過CNC內或伺服系統(tǒng)內的位置閉環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)控制調節(jié)，輸出電流驅動電機帶動工作臺作相應的運動，完成程序規(guī)定的加工任務。
 

　　CNC系統(tǒng)是一邊插補進行運算，一邊進行加工，是一種典型的實時控制方式。
 

　　(3)管理程序
 

　　管理程序負責對數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補運算等為加工過程服務的各種程序進行調度管理。管理程序還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進行處理。在PC化的硬件結構下，管理程序通常在實時操作系統(tǒng)的支持下實現(xiàn)。
 

　　(4)診斷程序
 

　　診斷程序的功能是在程序運行中及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。也可以在運行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件(CPU、存儲器、接口、開關、伺服系統(tǒng)等)的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。