数控系统的常见硬件结构

3.1.1　数控系统的常见硬件结构

CNC的软件功能要有相应的硬件水准来支持，已有的或常规的CNC的发展逐渐趋向于开放式的CNC。

1．常规数控系统的硬件结构

（1）常规CNC发展的主要形式

常规CNC发展的主要形式大体上有三种：

一种是总线式模块化结构CNC，元器件采用了32位的RISC（精简指令集）芯片、数字协处理器及闪烁存储器等；用于多轴控制高档数控机床。

第二种是以单板或专用芯片及模板组成结构紧凑的CNC。大量用于中档和经济型数控机床。

第三种是基于通用计算机（PC或IPC）基础上开发的CNC。其优点是可以充分利用通用计算机丰富的软件资源，而且可以随着计算机硬件的升级而升级。前两种类型相对于第三种可称为专用结构的计算机，其特点是硬件印制板是制造厂专门设计制造的，不具有通用性。第三种的硬件通常无需专门设计，只要装入不同的控制软件，便可构成不同类型的CNC，通用性大，易于维修。

（2）单微处理器结构

是CNC发展初期采用的结构，由于只有一个微处理器能控制系统总线，占有总线资源，CNC的各个任务都以集中控制、分时处理的方式完成。其中，微处理器CPU是CNC的核心，主要由运算器和控制器组成，完成对数据的算术和逻辑运算以及系统操作的控制。

（3）多微处理器结构

CNC的多微处理器结构是指在系统中有两个或两个以上的微处理器能控制系统总线、或主存储器进行工作的系统结构。具体有紧耦合和松耦合两种结构型式。

所谓紧耦合，是指两个或两个以上的微处理器构成的处理部件之间采用紧耦合，有集中的操作系统，共享资源。

所谓松耦合，是指两个或两个以上的微处理器构成的功能模块之间采用松耦合，有多重操作系统有效地实现并行处理。

2．开放式数控系统的硬件结构

目前，对数控系统的柔性和通用性的要求主要体现在：根据不同的加工需求迅速、高效、经济地构筑面向客户的控制系统；减少数控机床生产厂对控制系统供应商的高依赖性；大幅度降低维护和培训成本；改变目前数控系统的封闭型设计，以适应未来车间面向任务恶化订单的生产组织模式，使底层生产控制系统的集成更为简便和有效。为此，必须重新审视原有控制系统的设计模式，建立新的开放型的系统设计框架，使数控系统向模块化、平台化、工具化和标准化发展。国外，数控系统开放性在技术上体现为平台技术和面向应用功能单元的系统参考结构。