SINUMERIK 802C数控系统硬件接口
SINUMERIK 802C base line属于经济型数控系统，它可以控制2—3个进结轴伺服单元和一个主轴伺服或变频主轴单元。
802C系统背面接口如下图所示。
802C统主要接口包括：
(1)24v直流电源接口x1，x1为系统提供24v工作电压。数控机床电气控制系统采用4v直流稳压电源提供系统工作。x1接口端子接线方法表如下图所示。
(2)RS232串行通讯接口X2，数控系统与计算机通过朋232接口进行串行通讯。RS232接口通讯电缆接线图如下图所示。
通常将RS232接口转接到方便操作的位置。RS232接口转接盒如下图所示。
(3)保险接口，保险接口位于24V电源接口XI下方。
(4)主轴／进给轴伺服接口X7，主轴、进给轴伺服驱动接口与611U 伺服驱动29的连接如下图所示。
(5)进给轴反馈信号接口X3、X4、X5、X6。SINUMERIK 802C base line 所使用的X3一X6接口引脚分配均相同。为SUB—D15芯孔插座。但是功能上x3—x5用于连接三个进给轴伺服电动机的编码器，X6为主轴编码器接口。
(6)手轮接口X10。系统支持连按一个或两个手轮。X10有10个接线端于X10接线端子说明如下表：
802C系统共有48个数字输入和16个数字输出接线端子。X100~X105为数字输入接口，X200~X201为数字输出接口。如下图所示。
数字输入接线端子
数字输出接线端子
802C系统plc接口信号连接图如下图所示。
数控系统的十种关键技术 引言 数控系统及相关的自动化产品主要是为数控机床配套。数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透而形成的机电一体化产品：数控系统装备的机床大大提高了零件加工的精度、速度和效率。这种数控的工作母机是国家工业现代化的重要物质基础之一。 数值控制(简称“数控”或“NC”)的概念是把被加工的机械零件的要求，如形状、尺寸等信息转换成数值数据指令信号传送到电子控制装置，由该装置控制驱动机床刀具的运动而加工出零件。而在传统的手动机械加工中，这些过程都需要经过人工操纵机械而实现，很难满足复杂零件对加工的要求，特别对于多品种、小批量的零件，加工效率低、精度差。 1952年，美国麻省理工学院与帕森斯公司进行合作，发明了世界上第一台三坐标数控铣床。控制装置由2000多个电子管组成，约一个普通实验室大小。伺服机构采用一台小伺服马达改变液压马达斜盘角度以控制液动机速度。其插补装置采用脉冲乘法器。这台NC机床的研制成功标志着NC技术的开创和机械制造的一个新的、数值控制时代的开始。 现代CNC系统的功能、性能大大提高，故障率已降至0.01次/(月·台)。以FANUC公司为例，1991年开发成功的FS15系统与1971年开发的FS220系统相比，体积只有后者的十分之一，而加工精度提高了10倍，加工速度提高了20倍，可靠性提高了30倍以上。现在，NC技术已成为先进制造技术的基础和关键技术。 NC技术的发展已有50多年历史，它是在多种技术交叉的基础上发展起来的。这里主要介绍十种关键技术。 1 电子元件技术的发展 微电子技术的发展，对数控技术起着极大的推动作用。日本FANUC公司在1956年开始采用电子管研究NC，1959年就采用锗晶体管组成NC，1963年采用硅晶体管研制出FS220、FS240等系统，1969年又采用中小规模IC更新了FS220、FS240等系统。20世纪70年代，开始采用3SI推出了FS5、FS7、FS3、FS6、FS0、FS18、FS16、FS20、FS21、FS15等一系列CNC 系统，从4位的位片机(FS7)到16位的8086(FS6)和32位的80486(FS0)。1996年，FANUC 采用最新专用芯片352Pin的微电子工艺BGA封装及采用MCM工艺生产的微处理器，推出了小型化高性能的i系列数控系统，大小只有原有系统的1/4，大大减小了占用的空间，提高了系统的性能及可靠性。
金属零件的喷丸处理 数控技术大作业题目数控系统的国内外发展及应用现状 专业 学号 学生 指导教师 提交日期2012年5月21日 页脚内容I
金属零件的喷丸处理页脚内容II
摘要 数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。数控系统已经实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用机器人、智能化加工技术和CAD/CAM技术，数控系统本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。 关键词：数控系统开放式研究现状发展趋势 页脚内容3
目录 一、国外数控系统现状 (6) 1.美国A- B 公司 (6) 2.日本FANUC公司 (8) 3.德国SIEMENS公司 (9) 二、国内数控系统现状 (11) 1.华中数控 (12) 2.广州数控 (15) 3.北京航天数控 (16) 三、国内外数控系统比较 (17) 四、结论 (18) 参考文献 (18) 页脚内容4
数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952 年美国麻省理工学院研制出第1 台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由第一代电子管的硬联接数控发展到第五代MPCNC的软联接数控。 数控系统已经实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用机器人、智能化加工 页脚内容5
技术和CAD/CAM技术，数控系统本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。 一、国外数控系统现状 国外数控系统发展总体趋势如下：1.新一代数控系统向OG化和开放式体系结构方向发 展。2.驱动装置向交流、数字化方向发展。3.增强通信功能，向网络化发展。 4.数控系统在控制性能上向智能化发展。 在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。下面对几个主要系统进行功能介绍与应用分析。 1.美国A- B 公司 美国Allen-Bradley(简称A-B公司)，在首先推出CNC系统7300系统后，80年代又开发出8200，8400，8600系列。 其中A-B8600系列是适用于各种加工设备的柔性CNC系统，通过软硬件的不同配置可派生出四个类型和三种不同档次的产品。四种类型是8600T/车床，8600TC/车床和车削中心，8600MC/铣床和加工中心，8600CP通用型（可用于机器人等）；三种不同档次是8605,8610-10,8650-20。下面对8650-20进行详细介绍8600系统为多主式, 主从结构的多微处理器CNC装置，主系统微处理器有两种规格，即标准（CPU用8086/处理器用8087）和高速(CPU用80286/处理器用8028)的两种，轴控制的CPU为8086，高速数据通道n 模块用CPU为80186。 页脚内容6
国内外数控机床发展 现状
国内外数控机床发展现状分析 摘要：简述了国内数控机床近年来的发展。近年国内数控机床发展迅速，产量不断增加，但高端产品数量太少，无法与国外数控机床竞争。而国外数控机床，尤其是西门子和发那科则占据了绝大部分世界市场。我国数控机床产业还存在诸多问题有待解决。 关键词：数控机床、发展、现状 当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竟相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。如今国内数控机床发展迅速，年产量逐年攀升，但所产机床精度等方面达不到要求。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。 虽然大力发展装备制造业已成为全社会的共识，但国内绝大多数重要机械制造装备的数字化控制系统却不是中国造。尤其是关系国家战略地位和体现国家综合国力水平的高档数控机床，它的“大脑”和“心脏”却要大部分从国外引进。专家呼吁，以数控机床为代表的“中国制造”不能没有创造，开发自主知识产权的数控系统迫在眉睫。 一、国内数控机床发展现状 1.1 国内数控机床近几年发展 我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。 近年来我国机床行业不断承担为国家重点工程和国防军工建设提供高水平数控设备的任务。如国产XNZD2415型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点，通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门，在并联平台上附加两自由度串联结构的A、C轴摆角铣头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。该构型为国际首创。基于RT一Linux开发的数控系统具有的实时性和可靠性，能在同一网络中与多台PLC相连接，可控制机床的五轴联动，实现人机对话。该机床的作业空间4.5mx1.6mx1.2m，A轴转角±1050,C轴连续转角0一4000，主轴转速(无级)最高 10000r/min，重复定位精度±0.01mm，可实现三维立体曲面如水轮机叶片，导叶的五轴联动高速切削加工。 超精密球的加面车床为陀螺仪工提供了基础设备，这类车床也可用于透镜模具、照相机塑料镜片、条型码阅读设备、激光加工机光路系统用聚焦反射镜等产品的加工。 高速五轴龙门铣床采用铣头内油雾润滑冷却、横梁预应力反变形控制等技术。这类铣
!1W /! 智能数控系统发展现状及其关键技术 杨占玺! 韩秋实!" !!机械科学研究院"北京.000]]#"北京信息科技大学机电工程学院"北京.00.Z-$ 摘 要!在总结国内外有关开放化(集成化(智能化数控系统的结构框架体系及相关研究内容的基础上"提出 了基于工业! %机_运动控制卡形式的智能数控系统结构"分析了该结构的优点%最后讨论了智能数控系统的相关关键技术% 关键词!智能数控系统 开放式数控系统 运动控制卡 多传感器信息融合 D "B"0(-4")5$).I "> E "&’)(0(21"#(=6)5"0012")5797,>#5"4 8>?@=B"#:*! "3>?i *<,B* !"#!G B*#">A "H%&E 9C !"A B*#%D E (A *%#A %"#H T %A B#9+9$E "X %*I *#$.000]]"G 3?&"G 9++%$%9C !%A B"#*A "+h4+%A ’D 9#*A 4#$*#%%D *#$"X %*I *#$6#C 9D &"’*9#(A *%#A %hT %A B#9+9$E 7#*F %D ,*’E "X %*I *#$.00.Z-"G 3?$ &’()*+,)!6#’B*,"D ’*A +%"9#’B%J",*,9C D %F *%N *#$’B%D %,%"D A B 9#’B%C D "&%N 9D )"#H D %+"’*F %",K%A ’,9C ’B%9K%#L *#$"*#’%$D "’%H "#H *#’%++*$%#’G ?G,E ,’%&"’B%&"*#C D "&%N 9D )9C *#’%++*$%#’G ?G,E ,’%&J",%H 9#*#L H<,’D *"+O G"#H &9’*9#A 9#’D 9+A "D H *,KD 9K9,%HR T B%"HF "#’"$%,9C ’B%*#’%++*$%#’G ?G,E ,’%&"D %"#"L +E S %HR Y *#"++E "’ B%)%E ’%A B#9+9$*%,9C ’B%,E ,’%&"D %H*,A <,,%HR -./01*2(!6#’%++*$%#’G ?G(E ,’%&&P K%#G ?G(E ,’%&&!9’*9#G 9#’D 9+G "D H &!<+’*Q ,%#,9D Y <,*9# 3开放式数控系统国内外研究现状 开放式结构控制器’P K%#>D A B*’%A ’
数控技术课大作业 专业: 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：
数控系统的国内外发展及应用现状 目录 第1章序言 第2章数控系统的发展过程和趋势 2.１数控系统的发展过程 ２.2数控系统的发展趋势 第3章国外和国内数控系统功能介绍与应用分析 ３.1 国外数控系统功能介绍与应用分析 ３.1.1 西门子ＳIＮＵＭERIＫ 840D ３．1.２ＦANUC 数控系统６ ３.２国内数控系统功能介绍与应用分析 3.２.1 华中“世纪星”数控系统 ３.2.2 广州数控GSK２7全数字总线式高档数控系统 第４章国内外数控系统比较及差距分析 4.１国内外数控系统比较 4．1.1 西门子公司数控系统(ＳIEMENＳ)的产品特点 ４.1.２ FAＮＵＣ公司数控系统的产品特点 ４.2 我国数控系统与国外数控系统的差距 参考文献
第一章序言 数控即数字控制(Nｕｍeriｃal Conｔrol，ＮC)。数控技术是指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机械设备进行控制的一门技术。 数控机床,简单的说，就是采用了数控技术的机床。即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示,把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动,从而加工出所需要的工件。 因此，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。它是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。 第二章数控系统的发展过程和趋势 ２．1数控系统的发展过程 1946年诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。六年后，即在1９52年，计算机技术应用到了机床上。在美国诞生了第一台数控机床。从此,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 1.数控(NC)阶段 (1952－1970年)早期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大,但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路＂搭"成一台机床专用计算机作为数控系统,被称为硬件连接数控，简称为数控(NC）。随着元器件的发展,这个阶段历经了三代,即1９５2年第一代——电子管;1959年第二代——晶体管；1965年第三代——小规模集成电路。 ２．计算机数控 (CＮC）阶段(1９70——现在)到1970年,通用小型计算机业已出现并成批生产。其运算速度比五、六十年代有了大幅度的提高,这比专门"搭"成的专用计算机成本低、可靠性高。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CＮC)阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了)。到1971年美国lintel公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件——运算器和控制器,采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处器，又可称中央处理单元(简称CPＵ)。到19７４年微处理器被应用于数控系统。由于微处理器是通用计算机的核心部件,故仍称为仿计算机数控。到了19９0年,PC机(个人计算机,国内习惯称微机)的性能已发展到很高的阶段,可满足作为数控系统核心部件的要求，而且ＰＣ机生产批量很大，价格便宜，可靠性高。数控系统从此进入了基于ＰC的阶段。总之,计算机数控阶段也经历了三代。即1９７0年第四代——小型计算机;19７4年第五代——微处理器和１990年第六代——基于ＰC的阶段(国外称为PＣ-BAＳED)。必须指出，数控系统近五十年来经历了两个阶段六代的发展，只是发展到了第五代以后,才从根本上解决了可靠性低,价格极为昂贵,应用很不方便等极为关键的问题。因此，即使在工业发达国家,数控机床大规模地得到应用和普及，是在七十年代未八十年代初以后的事情,也即数控技术经过近三十年
!" 数控技术已成为先进制造技术的核心技术。目前我国普及型和高级型数控切削机床的年产量已达十几万台，企业车间的数控化率在不断提高，国内大中型规模企业都有了专门的数字化车间。这些车间的数控设备以单机独立运行的机群形式进行，这种封闭式和单一性，不能满足现代制造技术的要求。以信息技术为核心的“第#代浪潮”正牵引着人类进入工业时代的鼎盛时期，网络化、信息化正不断的改变着企业的生产模式和生产理念。 $ 网络数控系统定义与发展现状 网络数控系统%&’()*+,&-.’+/0123*4(+*2，&&35是以数控技术、计算机网络技术、通讯技术等先进技术为支撑发展起来的，即以通讯和资源共享为手段，以车间乃至企业内的制造设备的有机集成为目标，支持6789876网络互联规范的自主数控系统。它包含两个方面的内容：在硬件结构上是数控技术或系统与网络技术的结合，在结构模式上是通过网络组织或控制数控系统进行工作。这样通过网络将车间数控设备和资源集成，最终形成一个开放的、具有一定功能的网络数控制造单元。 网络数控技术将制造单元和控制部件通过64(’+4’(:64;(+14’(网络相连， 实现对制造过程所需资源共享，为管理者提供极大方便。目前世界各国的一些研究机构和生产厂商都在积极研究基于<1=1语言的网络数控系统。国际上一些著名数控厂家推出了多种新概念和样机，如日本大阪%8,-.15机床公司展出“6>?21@1”%信息技术广场，简称6>广场5；德国西门子%7/’.’4A 5公司展出的8?’4B14-C10(-+/4D E4;=/+*4.’4(%开放制造环境， 简称8BE 5等。我国也早在FGGF 年2F 月颁布了国家标准的开放式数控系统总则。标准的正式颁布，加速突破了对我国制造业制约最为严重的数控技术瓶颈，也为网络数控技术的发展提供了良好的机遇和条件。目前，我国基本掌握网络化数字化制造系统的主要技术。南京四开电子企业有限公司FGGH 年H 月，“7IJFGG#&开放式数控系统”通过成果鉴定，其硬件结构采用嵌入式HK 位工业控制计算L MBN3运动控制卡，软件基于O/4P*)AQM 平台，具有标准高速以太网接口。国内外这些新技术极大推动了数控系统的网络化发展进程。 F 网络数控系统车间运行结构和智能调度FR $ 车间网络数控系统运行模式 网络数控系统车间运行模式包括三层内容：车间层、工作站层和设备层组成。如图$所示。随着计算机网络和通信技术的发展及制造自动化的需要，传统的S&3（直接或分布式数字控制）已不能完全满足制造业的需要，必须扩展S&3的管理功能和与其系统外的信息集成。通过网络技术把与制造过程设备%如数控机床等5集成起来，从而实现制造车间设备的集中控制管理以及制造设备之间、制造设备与上层计算机之间、与其它车间，以及通过国际网与其它企业之间的信息交换。另外，随着敏捷制造等先进制造技术的提出，车间不仅可以通过工厂局域网从本企业的工厂层获取制造信息，也应该建立与64(’+4’(的接口，以便以车间作为制造单元加入虚拟企业，以实现跨车间、跨工厂、跨地域的制造信息的交换。 FR F 网络数控系统的智能调度 企业内部局域网的建立，一方面可以通讯交流，另一方面可以实现信息等资源的共享，而且实现网上各加工设备和过程的智能协调。车间内的任务包含其它%3NS 、3NMM 等5部门分配来的任务以及本部门任务的分配，如加工不同 收稿日期：FGG"—GF —FH 作者简介： 尚德波（$"TK —），男，山东青州人，潍坊职业学院讲师，主要研究方向：数控技术。数字化车间网络数控系统及其关键技术研究 尚德波 %潍坊职业学院U 山东潍坊FH$G#$5 摘要：介绍网络数控系统的概念和国内外研究的现状，对网络数控系统的基本组成和智能调度层次进行研究，进而阐 述网络数控系统的通信、信息集成、管理和远程监控等关键技术。 关键词：网络数控；系统结构；调度；通信；信息集成中图分类号：>M#"F 文献标识码：3 文章编号：$HT$—$KKG %FGG"5GF —GG!"—GF 中国?包头 职大学报 FGG"年第F 期
2011年7月，中国机床工具工业协会执行副理事长王黎明日前指出：中国95%的高档机床数控系统仍依赖进口，国内高档系统的自给率不到5%，其中日本成为主要的进口国，约占1/3。在国际市场上，中、高档数控系统主要由以日本发那科公司、德国西门子公司为代表的少数企业所垄断，其中发那科占一半左右。在国内市场上，主要规模生产企业有20多家，以华中数控、广州数控、大连大森、北京凯恩帝、南京华兴等5家企业为代表。质量稳定性(可靠性)国内外存较大的差距 目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。这些结构特点来源于系统初始设计的基本要求和工程设计的思路。例如对点位控制系统和连续轨迹控制系统就有截然不同的要求。对于T系统和M系统，同样也有很大的区别，前者适用于回转体零件加工，后者适合于异形非回转体的零件加工。对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。例如，美国Dynapath系统采用小板结构，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断提高。然而无论哪种系统，它们的基本原理和构成是十分相似的。 一般整个数控系统由三大部分组成，即控制系统，伺服系统和位置测量系统。控制系统按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到控制系统，来修正控制指令。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。 数控系统到目前为止共发展了六代，第一代是电子管数控系统，第二代是晶体管数控系统，第三代是集成电路数控系统，第四代是小型计算机数控系统，第五代是微型计算机数控系统，第六代是PC数控系统。 PC数控系统目前是最先进的结构体系，PC数控系统的发展，形成了PC嵌入NC的“NC+PC”结构和NC嵌入PC的“PC+NC”结构两大主要流派。后者又正在演变成PC+I/O的“软件化”结构。 在NC+PC系统方面，起主导作用的是一些老的数控系统生产大厂。因为他们在数控系统方面有着深厚的基础，为使所掌握的技术优势与新的PC化潮流相融合，因此走出了一条以传统数控平台为基础（完成实时控制任务），以流行PC为前端（完成非实时任务）的PC数控系统发展道路，并在商品化方面取得了显著成绩。NC+PC系统的典型代表有日本FANUC 公司的18i、16i系统、德国西门子公司的840D系统、法国NUM公司的1060系统、美国AB公司的9/360系统等。 在PC+NC系统方面，主导公司是一些后起之秀。由于他们没有历史包袱，因此彻底摆脱了传统NC的约束，直接站在PC平台基础上，通过增扩NC控制板卡（如基于DSP的运动控制卡等）来发展PC数控系统。典型代表有美国DELTA TAU公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC-NC系统、日本MAZAK公司用三菱公司的MELDASMAGIC 64构造的MAZA TROL 640系统、中国华中数控系列产品、航天数控系列产品、广州数控部分产品、南京四开公司产品等。 从目前的情况看，新推出的PC数控系统已越来越多地采用PC+NC结构，NC+PC结构的发展已呈下降趋势。 随着PC技术水平和数控软件设计水平的提高，PC+NC结构正逐渐发展成PC+I/O的软件化结构和PC+实时网络的分布式结构。典型代表有美国MDSI公司的OPEN CNC、德国POWER AUTOMA TION公司的PA8000 NT、大连光洋公司、陕西华拓科技公司等系列产品。 常用的数控系统有发那科、西门子、三菱、广数、华中等数控系统。 发那科（FANUC）系统 FANUC系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装、各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。FANUC系统设计了比较健全的自我保护电路。FANUC系统性能稳定，操作界面友好，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。FANUC系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。 西门子（SINUMERIK）数控系统 SINUMERIK 不仅意味着一系列数控产品，其力度在于生产一种适于各种控制领域不同控制需求的数控系统，其构成只需很少的部件。它具有高度的模块化、开放性以及规范化的结构，适于操作、编程和监控。 三菱（MITSUBISHI）数控系统
数控技术课大作业 专业： 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：
数控系统的国内外发展及应用现状 目录 第1章序言 第2章数控系统的发展过程和趋势 2.1数控系统的发展过程 2.2数控系统的发展趋势 第3章国外和国内数控系统功能介绍与应用分析 3.1 国外数控系统功能介绍与应用分析 3.1.1 西门子SINUMERIK 840D 3.1.2 FANUC 数控系统6 3.2 国内数控系统功能介绍与应用分析 3.2.1 华中“世纪星”数控系统 3.2.2 广州数控GSK27全数字总线式高档数控系统
第4章国内外数控系统比较及差距分析 4.1 国内外数控系统比较 4.1.1 西门子公司数控系统(SIEMENS)的产品特点 4.1.2 FANUC公司数控系统的产品特点 4.2 我国数控系统与国外数控系统的差距 参考文献 第一章序言 数控即数字控制(Numerical Control，NC)。数控技术是指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机械设备进行控制的一门技术。 数控机床，简单的说，就是采用了数控技术的机床。即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。 因此，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。它是典型的机电一体化产品，是
现代制造业的关键设备。 第二章数控系统的发展过程和趋势 2．1数控系统的发展过程 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。六年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上。在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 1.数控(NC)阶段 (1952-1970年)早期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控，简称为数控(NC)。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年第一代——电子管;1959年第二代——晶体管;1965年第三代——小规模集成电路。 2.计算机数控 (CNC)阶段(1970——现在)到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。其运算速度比五、六十年代有了大幅度的提高，这比专门"搭"成的专用计算机成本低、可靠性高。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控(CNC)阶段(把计算机前面应有的"通用"两个字省略了)。到1971年美国lintel公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件——运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微
实验一数控系统的基本原理、组成与RS-SY-802CBL操作编程 一、实验目的： 1、了解数控系统的特点、基本组成和应用。 2、了解数控系统常用部件的原理及作用。 3、熟悉数控系统综合实验台，了解数控系统综合实验台的连接和基本操作。 4、了解数控系统的基本操作 5、了解数控系统的基本编程 二、实验设备： 1、RS-SY-802CBL数控机床综合实验系统 三、实验必备知识： （一）数控系统的基本原理和组成 数控技术是传统的机械制造技术、液压气动技术、传感检测技术、现代控制技术、计算机技术、信息处理技术、网络通讯技术的集成，是制造自动化的关键基础。 数控系统一般由输入输出装置、数控装置（或数控单元）、主轴单元、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、测量装置组成如图1所示。 图1 数控系统的组成 （1）输入输出装置 输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印和显示或是机床的加工的信息的显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和若干个数码管，较高级的系统一般配有CRT显示器和液晶显示器。一般的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT显示器外，还有磁盘等。 （2）数控装置 数控装置是数控系统的核心，这一部分主要包括微处理器、存储器、外围逻辑电路及与数控系统其它组成部分联系的接口等。其原理是根据输入的数据段插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件（伺服单元、驱动装置和机床），加工出所需要的零件。因此，输入、轨迹插补、位置控制是数控装置的三个基本部分。
（3）伺服单元和驱动装置 伺服单元接受来自数控装置的进给指令，经变换和放大后通过驱动装置转变成机床工作台 的位移和速度。因此伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接受指令的不同伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又分为直流伺服单元和交流伺服单元。 驱动装置把放大的指令信号变成为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。与伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。 伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置。从某种意义上说，数控机床功能强弱主要取决于数控装置，性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。 （4）可编程控制器 可编程控制器（PC，Programmable Controller）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研究这种装置的目的，是为了解决生产设备的逻辑及开关量控制，故也称为可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称为可编程逻辑机床控制器（PMC，Programmable Machine Controller）。 PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上的具体要求，它接受数控装置的控制代码M（辅助功能）、S（主轴转速）、T（选刀、换刀）等顺序动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作；它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床动作，另一方面将指令送往数控装置用于加工过程的控制。 （5）主轴驱动系统 主轴驱动系统和进给伺服驱动系统有很大的差别，主轴驱动系统主要是旋转运动。现代数控机床对主轴驱动系统提出了更高的要求，这包括有很高的主轴转速和很宽的无级调速范围等，为满足上述要求，现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流异步电动机配矢量变换变频调速的主轴驱动系统 （6）测量装置 测量装置也称反馈元件，通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，与指令值比较产生误差信号以控制机床向消除该误差的方向移动。此外，由测量装置和数显环节构成数显装置，可以在线显示机床坐标值，可以大大提高工作效率和工件的加工精度。常见测量装置有光电编码器、光栅尺、旋转变压器等。 按有无检测装置，CNC系统可分为开环与闭环数控系统，而按测量装置的安装位置又可分为闭环与半闭环数控系统。开环数控系统的控制精度取决于步进电机和丝杠的精度，闭环数控系统的精
数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。 一、国外数控系统现状 在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子、发那克、三菱电机、海德汉、博世力士乐、日本大隈等。 1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段 纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于Cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子的828D所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度；三菱公司的M700V 系列的数控系统也可实现纳米级插补。 2.机器人使用广泛 未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到IC封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的KUKA，FANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。 3.智能化加工不断扩展 随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生。先进的伺服控制技术能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。 4.CAD/CAM技术的应用 当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。ESPRIT、CIMATRON 等一些著名CAM软件公司的产品除了具备传统的CAM软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。 二、国内数控系统现状 随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。
数控系统的国内外发展 及应用现状
数控技术课大作业 专业： 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：
数控系统的国内外发展及应用现状 目录 第1章序言 第2章数控系统的发展过程和趋势 2.1数控系统的发展过程 2.2数控系统的发展趋势 第3章国外和国内数控系统功能介绍与应用分析 3.1 国外数控系统功能介绍与应用分析 3.1.1 西门子SINUMERIK 840D 3.1.2 FANUC 数控系统6 3.2 国内数控系统功能介绍与应用分析 3.2.1 华中“世纪星”数控系统 3.2.2 广州数控GSK27全数字总线式高档数控系统 第4章国内外数控系统比较及差距分析 4.1 国内外数控系统比较 4.1.1 西门子公司数控系统(SIEMENS)的产品特点 4.1.2 FANUC公司数控系统的产品特点 4.2 我国数控系统与国外数控系统的差距 参考文献
第一章序言 数控即数字控制(Numerical Control，NC)。数控技术是指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机械设备进行控制的一门技术。 数控机床，简单的说，就是采用了数控技术的机床。即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。 因此，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。它是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。 第二章数控系统的发展过程和趋势 2．1数控系统的发展过程 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。六年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上。在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 1.数控(NC)阶段 (1952-1970年)早期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控，简称为数控
——西门子数控系统调试,编程和维修概要 西门子840D系统的组成 SINUMERIK840D是由数控及驱动单元（CCU或NCU）， MMC,PLC模块三部分组成，由于在集成系统时，总是将 SIMODRIVE611D驱动和数控单元（CCU或NCU）并排放在一起，并用设备总线互相连接，因此在说明时将二者划归一处。 ●人机界面 人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成： MMC（Man Machine Communication） 包括：OP（Operation panel）单元， MMC,MCP（Machine Control Panel）三部分。 MMC实际上就是一台计算机，有自己独立的CPU,还可以带硬盘，带软驱；OP单元正是这台计算机的显示器，而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。 1.MMC 我们最常用的MMC有两种： MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU为486,不能带硬盘； 而MMC103的CPU为奔腾，可以带硬盘，一般的，用户为SINUMERIK810D配MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103. ※PCU（PC UNIT）是专门为配合西门子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而开发的MMC模块，目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20对应于MMC100.2，不带硬盘，但可以带软驱；PCU50、PCU70对应于MMC103,可以带硬盘，与MMC不同的是：PCU50的软件是基于WINDOWS NT的。PCU的软件被称作 HMI,HMI有分为两种：嵌入式HMI和高级HMI。一般标准供货时，PCU20装载的是嵌入 式 HMI,而PCU50和PCU70则装载高级HMI. 2.OP OP单元一般包括一个10.4〞TFT显示屏和一个NC键盘。根据用户不同的要求，西门子为用户选配不同的OP单元，如：OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031最为常用。 3.MCP MCP是专门为数控机床而配置的，它也是OPI上的一个节点，根据应用场合不同，其布局也不同，目前，有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D，MCP的MPI地址分别为14和6，用MCP后面的S3开关设定。 对于SINUMERIK840D应用了MPI（Multiple Point Interface）总线技术，传输速率为187.5k/秒，OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率，又有OPI （Operator Panel Interface）总线，它的传输速率为1.5M/秒。 ●数控及驱动单元 1.NCU数控单元 SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Controlunit）单元：中央控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯它由一个COM CPU板. 一个 PLC CPU板和一个DRIVE板组成。 根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分为 NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2（12轴），NCU573.2（31轴）等若干种，同
1. 高速化技术 要实现数控设备高速化，首先要求数控系统能对由微小程序段构成的加工程序进行高速处理，以计算出伺服电机的移动量，同时要求伺服电机能高速 度地作出反应。采用32位微处理器，是提高数控系统高速处理能力的有效手段。 在数控设备高速化中，提高主轴转速占有重要地位。主轴高速化的手段是直接把电机与主轴连接成一体，从而可将主轴转速大大提高。 采用直线电机技术来替代目前机床传动中常用的滚珠丝杠技术，在提高轮廓加工速率的同时，提高了加速度。 除不断采用新型功能部件外，还需在以下几个方面进行深入研究： 1) 高速加工动力学建模及控制 高速运动下的对象已经不能用纯静态的方法处理，数控问题也不再能归结为几何问题或静力学问题。作为一个动态对象，它并不是“亦步亦趋”地跟 随所施加的控制，而力图表现出它的“个性”；另一方面，所施加的控制必须 充分顾及被控制对象的动态特性，才能得到预期的控制效果。因此，已经不能
像传统的数控系统那样，可以将控制系统与被控制对象分开来研究和制造，而 必须作为一个整体来处理，研究其在高速状态下的动力学问题，以及超高速运 动控制条件下光、电信号的时滞影响及其消除的问题。在高速情况下，必须研 究集数控系统与控制对象为一体的整体动力学建模、基于整体动力学模型的非 线性控制策略、智能化控制方法等。 2) 机电特性参数的辨识、分析与控制优化 高速控制的核心在于实现高加速度，为此需要使伺服机构处于最佳工作状态，从而获得系统最大运动加速度。因此，基于系统整体建模的加速度控制 曲线选择、伺服机电参数的辨识优化、多轴增益的协调控制等是当前研究的热点。 3) 高速、高精插补运算和控制算法 高速、高精插补是将复杂轨迹按控制规律分解成伺服控制指令。轮廓加工时，加工程序由巨量微小线段构成，高速加工除需保证微段程序连续执行外，还需根据轨迹变化及时预测各轴状态，实现高加速度运行要求。这就要求对微 段程序的高速、高精插补、高速预处理，微段程序的加减速控制，超前G代码 预测(Look ahead)，复杂轨迹的直接插补以及高速数据传输等进行深入的研究。