本文介紹了數(shù)控系統(tǒng)CNC的單處理機硬件結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容。

　　單處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置一般是專用型的，其硬件由系統(tǒng)制造廠家專門設(shè)計、制造，不具備通用性。這種結(jié)構(gòu)中，只有一個微處理器，以集中控制、分時處理系統(tǒng)的和個任務(wù)。某些CNC裝置雖然有兩個以上的微處理器，但其中只有一個微處理器能夠控制系統(tǒng)總線，占有總線資源，而其它微處理器只作為專用控制部件，不能控制系統(tǒng)總路線，不能訪問主存儲器，它們組成主從結(jié)構(gòu)。如圖2.2所示為單微處理器結(jié)構(gòu)框圖。

　　(1) 微處理器(CPU)和總線

　　CPU是CNC裝置的核心，完成控制和運算兩方面的任務(wù)。目前，CNC裝置中常用的有8位、16位、32位和64位的CPU。

　　總線是由賦予一定信號意義的物理導(dǎo)線構(gòu)成，按信號的物理意義，可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總路線三組。數(shù)據(jù)總路線為各部件之間傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總路線的位數(shù)和傳送的數(shù)據(jù)相等，采用雙方向線。地址總路線傳送的是地址信號，與數(shù)據(jù)總路線結(jié)合使用，以確定數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來源或目的地，采用單向線。控制總路線傳輸?shù)氖枪芾砜偮肪€的某些信號，如數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖x寫控制中斷復(fù)位及各種確認信號，采用單方向線。

　　(2) 存儲器

　　存儲器用以存放數(shù)據(jù)、參數(shù)和程序等，包括只讀存儲器(ROM、EPROM、EEPROM)、隨機存儲器(RAM)。系統(tǒng)控制程序放在只讀存儲器中，即使系統(tǒng)斷電控制程序也不會丟失，程序只能被CPU讀出，不能隨機寫入，必要時可用紫外線擦除，再重寫監(jiān)控程序。運算的中間結(jié)果、需顯示的數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)、標志信息等存放在RAM中，可以隨機寫入或讀取，斷電后消失。加工的零件程序、機床參數(shù)等存放在有后備電池的CMOS RAM或磁泡存儲器中，這些信息可以根據(jù)操作需要寫入和修改，斷電后信息仍保留。

　　(3) I/O(輸入、輸出)接口

　　CNC裝置和機床之間的信號，一般不直接連接，而通過I/O接口電路連接。

　　I/O接口電路的主要任一是：進行必要的電氣隔離，防止干擾信號引起誤動作。主要用光電耦合器或斷電器將CNC裝置也機床之間的信號在電氣上加以隔離。二是：進行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般CNC裝置的信號是TTL電平，而機床控制信號通常不是TTL電平，并且負載較大，需要進行必要的電一轉(zhuǎn)換和平功率議長。

　　(4) MDI/CRT接口

　　MDI手動數(shù)據(jù)輸入通過數(shù)控面板上的鍵盤操作。CRT接口提供計算機與CRT或LCD顯示器的通信。

　　(5) 位置控制模塊

　　位置控制模塊數(shù)控機床的進給運動的坐標軸位置進行控制。

　　(6) 可編程控制器(PLC)

　　PLC用來替代傳機床強電繼電器邏輯控制，利用邏輯運算實現(xiàn)各種開關(guān)量的控制。PLC一般有獨立的CPU、ROM、RAM和位操作控制器等組成，它和CNC之間通過雙端口RAM實現(xiàn)相互的確通信。數(shù)控機床中使用的PLC可以分為兩類：一類是“內(nèi)裝型”PLC，它是為實現(xiàn)機床的順序控制而專門制造的。另一類是“獨立型”PLC，它是在技術(shù)規(guī)范、功能和參數(shù)上均可滿足數(shù)控機床要求的獨立部件。數(shù)控機床上的PLC多采用內(nèi)裝式。