数控系统与数控机床技术发展趋势是什么

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硬件和软件的工程设计思路。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，在上世界90年代，美国Dynapath系统采用小板结构，热变形小，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，减少板间插接件，使之有利于系统工作的可靠性。

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。控制系统硬件是一个具有输入输出功能的专用计算机系统，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；测量系统检测机械的直线和回转运动位置、速度，并反馈到控制系统和伺服驱动系统，来修正控制指令；伺服驱动系统将来自控制系统的控制指令和测量系统的反馈信息进行比较和控制调节，控制PWM电流驱动伺服电机，由伺服电机驱动机械按要求运动。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。

控制系统硬件是具有人际交互功能，具有包括现场总线接口输入输出能力的专用计算机。伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机。位置测量系统主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。

一、软件结构

（1）输入数据处理程序

它接收输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。通常，输入数据处理程序包括输入、译码和数据处理三项内容。

（2）插补计算程序

CNC系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点、既定速度等进行中间输出点的插值密化运算。上述密化计算不仅要严格遵循给定轨迹要求还要符合机械系统平稳运动加减速的要求。根据运算结果，分别向各坐标轴发出形成进给运动的位置指令。这个过程称为插补运算。计算得到进给运动的位置指令通过CNC内或伺服系统内的位置闭环、速度环、电流环控制调节，输出电流驱动电机带动工作台或刀具作相应的运动，完成程序规定的加工任务。

CNC系统是一边插补进行运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式。

（3）管理程序

管理程序负责对数据输入、数据处理、插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。管理程序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进行处理。在PC化的硬件结构下，管理程序通常在实时 *** 作系统的支持下实现。

（4）诊断程序

诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的故障，并指出故障的类型。也可以在运行前或故障发生后，检查系统各主要部件（CPU、存储器、接口、开关、伺服系统等）的功能是否正常，并指出发生故障的部位。

二、硬件结构

从硬件结构上的角度，数控系统到目前为止可分为两个阶段共六代，第一阶段为数值逻辑控制阶段，其特征是不具有CPU，依靠数值逻辑实现数控所需的数值计算和逻辑控制，包括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；第二个阶段为计算机控制阶段，其特征是直接引入计算机控制，依靠软件计算完成数控的主要功能，包括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。

由于上世纪90年代开始，PC结构的计算机应用的普及推广，PC构架下计算机CPU及外围存储、显示、通讯技术的高速进步，制造成本的大幅降低，导致PC构架数控系统日趋成为主流的数控系统结构体系。PC数控系统的发展，形成了“NCPC”过渡型结构，既保留传统NC硬件结构，仅将PC作为HMI。代表性的产品包括FANUC的160i，180i，310i，840D等。还有一类即将数控功能集中以运动控制卡的形式实现，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DELTATAU公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC-NC系统。另一种更加革命性的结构是全部采用PC平台的软硬件资源，仅增加与伺服驱动及I/O设备通信所必需的现场总线接口，从而实现非常简洁硬件体系结构。

数字控制系统简称，英文名称为，早期是与计算机并行发展演化的，用于控制自动化加工设备的，由电子管和继电器等硬件构成具有计算能力的专用控制器的称为硬件数控（HardNC）。20世纪70年代以后，分离的硬件电子元件逐步由集成度更高的计算机处理器代替，称为计算机数控系统。

计算机数控（，简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置，用于控制自动化加工设备的专用计算机系统。

CNC系统由数控程序存储装置（从早期的纸带到磁环，到磁带、磁盘到计算机通用的硬盘）、计算机控制主机（从专用计算机进化到PC体系结构的计算机）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。

由于逐步使用通用计算机，数控系统日趋具有了软件为主的色彩，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与网络连接及进行远程通信的功能。

数控技术，简称数控（Numerical Control）。它是利用数

字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分数控机床是机、电、液、气、光高度一体化的产品。要实现对机床的控制，需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。例如：进给速度、主轴转速、主轴正反转、换刀、冷却液的开关等。这些信息按一定的格式形成加工文件(即正常说的数控加工程序)存放在信息载体上(如磁盘、穿孔纸带、磁带等)，然后由机床上的数控系统读入(或直接通过数控系统的键盘输入，或通过通信方式输入)，通过对其译码，从而使机床动作和加工零件现代数控机床是机电一体化的典型产品,是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术基础。

现代数控机床的发展趋向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、复合化、智能化和开放式结构。主要发展动向是研制开发软、硬件都具有开放式结构的智能化全功能通用数控装置。数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合实力的水平 它随着信息技术、微电子技术、自动化技术和检测技术的发展而发展。数控加工中心是一种带有刀库并能自动更换刀具，对工件能够在一定的范围内进行多种加工 *** 作的数控机床。在加工中心上加工零件的特点是：被加工零件经过一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具；自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能，连续地对工件各加工面自动地进行钻孔、锪孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为的 *** 作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的经济效益。加工中心按主轴在空间的位置可分为立式加工中心与卧式加工中心。

很多同学都想学数控技术，因为感觉到这是一个发展方向，学这个好像比较有前途，比较好找工作。那么，应该学习哪些内容，从哪里开始下手学习呢？手段是为目的服务的，由于每个人的学习目的不同，上述问题的答案肯定不止一个。我只能泛泛而谈。

1课堂上的知识要学好。大学课堂上的知识未必是最新的，但一定是最系统的，而且也远远不是老的要死的。一般来说，老旧是知识能够系统起来的代价。如果不经过课堂，直接在实际中学，可能学到最新最实际的知识，但是总是一个局部，而不能从整体去认识。所以说，大学课堂上的内容还是必须学好的。

2要多接触实际。大学生活接触实际的机会比较少，临近毕业的时候才有了一个生产实习，算是能到生产一线去了，还只准看不准摸。这个情况估计很难改观。只能从一个侧面来尽量弥补一下：我们擅长的是学习书本知识，那么就学习最贴近实际的书本知识好了。

3哪些知识是最实际的书本知识呢？教科书很难是，新写的也许是，但是很多都不是。最实际的书本知识其实是为了商业利益而编写的产品介绍和使用说明，这些是最接近实际的。如果你毕业后真的从事了数控技术工作，那么你用到的就是这些产品，差不多你要做的全部事情就是从这些产品中选择最合适你的应用场合的一个。选好、用好这些产品，在可能的时候自行开发这些产品，就是从事数控的人的几乎全部工作。

4搞数控要用到哪些产品呢？

答：控制器（控制卡）、电机、丝杠、导轨、光栅尺（编码器）、PLC。好像就是这些了。我在这里罗列出我认为最好的或者最常用的产品，给出它们的网址，给出查找资料的方法，有时间有精力，你就尽管去看吧，学海无涯，没有看完的那一天，但一定要找准方向，看最值得看的资料。

控制器：通用床子用可以用西门子控制器，如802S、810D、840D等，可从西门子网站下载资料，中文或英文。

专用床子可用控制卡，最好的一家好像是PMAC，最大的一家好像是GALIL。PMAC的资料可以从元茂兴公司的网站下载，galil的资料可以从中宝伦公司的网站上下载，好像都有一些中文资料，但多数是英文的。也可以用固高公司的控制卡，优点是全中文资料（用户手册、安装手册、编程手册等）。

交流伺服电机：好的贵的西门子，便宜的松下、安川。可以去西门子的网站下，有中文资料。

丝杠导轨：最好的是THK的，有中文资料。

光栅尺编码器：到海德汉的网站下载产品样本，有中文资料。

PLC：西门子或者三菱的，建议到西门子网站下载。

参考资料：

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硬件和软件的工程设计思路。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，在上世界90年代，美国Dynapath系统采用小板结构，热变形小，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，减少板间插接件，使之有利于系统工作的可靠性。

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。控制系统硬件是一个具有输入输出功能的专用计算机系统，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；测量系统检测机械的直线和回转运动位置、速度，并反馈到控制系统和伺服驱动系统，来修正控制指令；伺服驱动系统将来自控制系统的控制指令和测量系统的反馈信息进行比较和控制调节，控制PWM电流驱动伺服电机，由伺服电机驱动机械按要求运动。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。

控制系统硬件是具有人际交互功能，具有包括现场总线接口输入输出能力的专用计算机。伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机。位置测量系统主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。

一、软件结构

（1）输入数据处理程序

它接收输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。通常，输入数据处理程序包括输入、译码和数据处理三项内容。

（2）插补计算程序

CNC系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点、既定速度等进行中间输出点的插值密化运算。上述密化计算不仅要严格遵循给定轨迹要求还要符合机械系统平稳运动加减速的要求。根据运算结果，分别向各坐标轴发出形成进给运动的位置指令。这个过程称为插补运算。计算得到进给运动的位置指令通过CNC内或伺服系统内的位置闭环、速度环、电流环控制调节，输出电流驱动电机带动工作台或刀具作相应的运动，完成程序规定的加工任务。

CNC系统是一边插补进行运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式。

（3）管理程序

管理程序负责对数据输入、数据处理、插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。管理程序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进行处理。在PC化的硬件结构下，管理程序通常在实时 *** 作系统的支持下实现。

（4）诊断程序

诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的故障，并指出故障的类型。也可以在运行前或故障发生后，检查系统各主要部件（CPU、存储器、接口、开关、伺服系统等）的功能是否正常，并指出发生故障的部位。

二、硬件结构

从硬件结构上的角度，数控系统到目前为止可分为两个阶段共六代，第一阶段为数值逻辑控制阶段，其特征是不具有CPU，依靠数值逻辑实现数控所需的数值计算和逻辑控制，包括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；第二个阶段为计算机控制阶段，其特征是直接引入计算机控制，依靠软件计算完成数控的主要功能，包括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。

由于上世纪90年代开始，PC结构的计算机应用的普及推广，PC构架下计算机CPU及外围存储、显示、通讯技术的高速进步，制造成本的大幅降低，导致PC构架数控系统日趋成为主流的数控系统结构体系。PC数控系统的发展，形成了“NC+PC”过渡型结构，既保留传统NC硬件结构，仅将PC作为HMI。代表性的产品包括FANUC的160i，180i，310i，840D等。还有一类即将数控功能集中以运动控制卡的形式实现，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DELTATAU公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC-NC系统。另一种更加革命性的结构是全部采用PC平台的软硬件资源，仅增加与伺服驱动及I/O设备通信所必需的现场总线接口，从而实现非常简洁硬件体系结构。

数字控制系统简称，英文名称为NumericalControlSystem，早期是与计算机并行发展演化的，用于控制自动化加工设备的，由电子管和继电器等硬件构成具有计算能力的专用控制器的称为硬件数控（HardNC）。20世纪70年代以后，分离的硬件电子元件逐步由集成度更高的计算机处理器代替，称为计算机数控系统。

计算机数控（Computerizednumericalcontrol，简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置，用于控制自动化加工设备的专用计算机系统。

CNC系统由数控程序存储装置（从早期的纸带到磁环，到磁带、磁盘到计算机通用的硬盘）、计算机控制主机（从专用计算机进化到PC体系结构的计算机）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。

由于逐步使用通用计算机，数控系统日趋具有了软件为主的色彩，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与网络连接及进行远程通信的功能。

这个问题太大了,基本上可以写几本书

工作原理就是用DSP控制DSPGATE芯片，DSPGATE芯片控制伺服驱动器并接收伺服电机的反馈形成闭环控制。

使用方法：设计硬件连接-〉跳线-〉接线-〉写程序-〉调试

这就是对大问题的浓缩回答，相信对你没有什么用的

通用机电国际贸易（上海）有限公司特价代理美国PMAC控制卡、PMAC多轴控制卡、PMAC运动控制卡、PMAC运动控制器等产品。pmac(program multiple axises controller)是美国delta tau公司生产制造的多轴运动控制卡，是世界上功能最强，计算速度最快，质量可靠的运动控制产品。随着中国汽车，机械，电子，军工等产业的飞速发展，pmac多轴运动控制卡将为中国的制造业和自动化产业提供更多的选择。涉及机器人、数控机床、坐标测量机、激光加工、雕刻机、旋转刀、x-y系统、以及高速印刷、包装、贴标机等各类自动化设备。

PMAC综述如下：

1．采用MOTOROLA DSP作为控制卡主处理器CPU

2．卡最多可控制32个伺服轴

3．DSP时钟从20/40/60/60/120/160MHz可选

4．55us/轴(20MHZ DSP)伺服更新率

5．ISA PCI PCl04 VME总线形式

6．RS232/422串口．USB或网口通讯

7．36位位置计数范围

8．16/18位DAC模拟量输出分辨率

9．20/40MHz编码器采集频率

10．可控制交/直流伺服电机．有刷/无刷力矩电机，和步进电机

11．最多可链接16块PMAC卡．实现128轴的同步控制

12．>500程序块/秒的程序执行率

13．具有点位,直线，圆弧,样条和PVT插补功能

14．直线/s曲线加减速

15．内置PID加Notch滤波和前馈滤波

16．内置固定程序缓冲区和旋转缓冲区，适宜超大程序的加工

17．内置PLC，可选A/D采集功能

18．位置计算精度达±1Count(脉冲当量)

19．速度精度为0005%或0001%(选高精度晶振)

20．具有电子齿轮，随动功能

21．位置捕捉功能

22．可选LookaHead提前计算功能

PMAC分类：

PMAC卡按控制电机的控制信号来分，有1型卡和2型卡，1型卡输出±10V模拟量。主要用速度方式控制伺服电机2型卡输出PWM数字量信号,可直接变为PULSE+DIR信号．来控制步进电机和位置控制方式的伺服电机。

PMAC卡按控制轴数来分,有2轴卡： MINI PMAC和MINI PMAC2

4轴卡：PMAC-1 51ire和PMAC2-1ite PMAC2A-PC104

8轴卡:PMAC-PC，PMAC2-PC和PMAC2A-PCI 04

32轴卡：TURBO PMAC和TURBO PMAC2

PMAC卡按通讯总线形式分，有：ISA总线，PCI总线，PCI04总线和VME总线。目前,PMAC各种轴数的1型和2型卡，都有上述的计算机总线方式供选择。

PMAC除上述板卡形式外。还可以提供集成的系统级产品．有：UMAC QMAC ADVANTAGE NC400 、NC800等。

EMAC200独立式可编程运动控制器——4轴

（特点：运行速度最快的运动控制、功能设置简介通过程序内部相当可以轻松引导客户完成硬件配置）（今年来在高校运用的量增加，所以针对实验程序的案例比较多，完整系统运用程序因为受到此控制器程序保护功能因素，所以相对要少）

ACR9000独立式可编程运动控制器——2、4、6、8轴

（特点：功能最全面的运动控制、几乎涵盖了运动控制运用中的所以应用能力）（在工厂使用的比较多，案例程序比较完整）

PMAC2可编程运动控制卡，需要搭载工控机运行

（特点：美国第一款进入中国的运动控制卡，功能强大但程序设计复杂）（这款控制卡运用比较早，案例程序繁杂）

独立式可编程运动控制器是已经封装好了外壳，在内部提升了防护等级，如抗干扰、振动、防尘灯，一般单台规格为2、4、6、8轴，需要更多的轴是通过总线外扩充一般扩展轴速也都能达到256轴以上。可以脱离电脑通自己的CPU独立运行，同时可以考虑加装触摸屏来监视，设备运行情况。

运动控制卡（板块型）通常通过PCI插槽连接到电脑上，工厂一般用工控机来和运动控制卡组合使用，因为工控机可以提供多个插槽给运动控制卡以便扩展轴数。

从你的中大体看出是PMAC的调整工具

下面是主体软件

主体里面包含了你这个软件

PMAC Executive Pro2 Suite

PMAC Executive Pro2 Suite

产品编号: 3A0-9WPRO2-35X

PMAC Executive Pro2 Suite软件包为用户提供对Delta tau控制器的配置、控制与问题诊断。软件的核心——PeWin pro2包含终端窗口、文本编辑器和各种套件工具。

PMAC Executive Pro2 Suite是一个创建、管理PMAC程序的开发工具。这套开发工具支持Windows XP与Windows 2000 *** 作系统，套件中包含PMAC PlotPro2，PMAC Tuning Pro2与许多简单易用的配置向导，可以配置所有的PMAC控制器。

多种与PMAC的通讯方式，支持所有PMAC

自动配置PMAC设备，包含PCI和USB

增强的彩色显示文本编辑器，内建程序纠错功能

丰富的整定工具包括自动整定，陷波滤波器及低通滤波器，还有扩展伺服算法

用于将一组运动程序、PLC程序、文本作为一个工程的工程管理器

增强的绘图工具可以显示任何时域或频域PMAC曲线

观测窗口、位置窗口和状态窗口显示所有重要的PMAC寄存器状态和参数

资源管理器在给定的工程中对已使用的或自由的PMAC变量的管理提供了帮助

*** 作系统支持Windows XP/2000

PMAC卡按控制电机的控制信号来分，有1型卡和2型卡，1型卡输出±10V模拟量。主要用速度方式控制伺服电机2型卡输出PWM数字量信号,可直接变为PULSE+DIR信号．来控制步进电机和位置控制方式的伺服电机。

PMAC卡按控制轴数来分,有

2轴卡： MINI PMAC PCI

4轴卡：PMAC PCI Lite，PMAC2 PCI Lite， PMAC2A-PC/104及Clipper

8轴卡：PMAC-PCI，PMAC2-PCI和PMAC2A-PC/104及Clipper

32轴卡：TURBO PMAC和TURBO PMAC2

PMAC卡按通讯总线形式分，有：ISA总线，PCI总线，PCI04总线，网口和VME总线。PMAC各种轴数的1型和2型卡，都有上述的计算机总线方式供选择。　PMAC除上述板卡形式外。还可以提供集成的系统级产品．有：UMAC IMAC400 IMAC800 IMAC flexADVANTAGE400 、ADVANTAGE900等，具体分类可以参考北京泰诺德公司网站。

3与各种产品的匹配

（1）　与不同伺服系统的连接：伺服接口有模拟式和数字式两种，能连接模拟、数字伺服驱动器，交、直流、直流无刷伺服电机伺服驱动器及步进电机驱动器。

（2）　与不同检测元件的连接：测速发电机、光电编码器、光栅、旋转变压器等。

（3）　PLC功能的实现：内装式软件化的PLC，使用类似basic的程序，可扩展到2048点I/O。

（4）　界面功能的实现：按用户的需求定制。

（5）　与IPC的通讯：PMAC提供了三种通讯手段——串行方式、并行方式和双口RAM方式。采用双口RAM方式可使PMAC与IPC进行高速通信，串行方式能使PMAC脱机运行。

（6）CNC系统的配置：PMAC以计算机标准插卡的形式与计算机系统共同构成CNC系统，它可以用PC－XT&AT，VME，STD32或者PCI总线形式与计算机相连。

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