CNC装置的硬件体系结构

心和肺

　　一、概述
　　CNC装置从它的硬件组成结构来看，若按其中含有CPU的多少来分，可分为下面几类：
( r7 m, o2 y: x$ U　　单机系统：整个CNC装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种NC功能。
  T, c1 E+ d; j' h* V% F" y  ?　　主从结构，系统中只有一个CPU(称为主CPU)对系统的资源有控制和使用权其它带CPU的功能部件，只能接受主CPU的控制命令或数据，或向主CPU发出请求信息以获得所需的数据。即它是处于以从属地位的，故称之为主从结构。
6 z4 n, n1 W2 X+ T　　多机系统：CNC装置中有两个或两个以上的CPU，即系统中的某些功能模块自身也带有CPU，根据部件间的相互关系又可将其分为：
! n6 f# {7 x+ D/ }; Z5 l　　多主结构：系统中有两个或两个以上带CPU的模块部件对系统资源有控制或使用权。模块之间采用紧耦合，有集中的操作系统，通过仲裁器来解决总线争用问题，通过共公存储器进行交换信息。
! \: L2 C% h8 [! s( P% O- w　　分布式结构：系统有两个或两个以上带CPU的功能模块，各模块有自己独立的运行环境，模块间采用松耦合，且采用通讯方式交换信息。
　　二、单机或主从结构模块的功能介绍
- Y  I- Y5 R1 _, K8 u　　CNC装置是按模块化设计的方法构造的
7 A. s* @& X4 H4 D　　模块化设计方法：将控制系统按功能划分成若干种具有独立功能的单元模块，并配上相应的驱动软件。系统设计时按功能的要求选择不同的功能模块，并将其插入控制单元母板上，即可组成一个完整的控制系统的方法。其中单元母板一般为总线结构的无源母板，它提供模块间互联的信号通路。
　　实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。采用模块化结构时，CNC系统设计工作则可归结为功能模块的合理选用。
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　　1、计算机主板和系统总线(母板)
6 o" h2 @4 H( `6 {: {　　计算机主板是CNC装置的核心。
' z* O) ^  h$ i- D5 c　　功能结构：
　　CPU及其外围芯片；内存单元及其外围芯片；通讯接口(串口，并口，键盘接口)。软、硬驱动器接口。
　　计算机主板的主要作用：
% |0 ]  A9 k; R# e　　对输入到CNC装置中的各种数据、信息(零件加工程序，各种I/O信息等)进行相应的算术和逻辑运算。并根据其处理结果，向各功能模块发出控制命令，传送数据，使用户的指令得以执行。
　　系统总线(母板)：由一组传送数字信息的物理导线组成，它是计算机系统内部进行数据或信息交换的通道：
, D2 X: L0 t" b$ W7 g　　数据总线：8根数据线、总线宽度8位；地址总线：16根地址线(直接寻址64k)；
　　控制总线：
　　工业用PC机的总线母板是独立的无源四层板(走线面、元件面、电源层和地线层)，它的可靠性高于两层板。其规格有6槽、8槽、12槽、14槽等。
　　2、显示模块(显示卡)
4 ^2 |0 W: H: M' D- H, N& w% L- L　　显示卡的主要作用：
' }* C4 k, s3 v# o) |, s5 A, R1 ^/ a　　接收来自CPU的控制命令和显示用的数据，经与CRT的扫描信号调制后，产生CRT显示器所需要的视频信号，在CRT上产生所需要的画面。
　　在CNC装置中，CRT显示是一个非常重要的功能，它是人机交流的重要媒介，它给用户提供了一个直观的操作环境，可使用户能快速地熟悉适应其操作过程。
　　显示卡是一个通用性很强的模块。它不仅随时可以在市场上买到，而且它还有非常丰富的支持软件，因此无需用户自己开发。
- T! N3 W2 j2 e/ c' B3 H　　3、输入/输出模块(多功能卡)
; u& z' K1 Y2 K/ _　　它是CNC装置与外界进行数据和信息交换的接口板，即CNC装置通过该接口可以从输入设备获取数据，也可以将CNC装置中的数据送给输出设备。
　　该模块也是标准的PC机模块，一般不需要用户自己开发。如果计算机主板选用的是标准主板，则此板可省略。
& n+ \9 L4 O2 h7 Q: m　　以上三部分(计算机主板、显示卡、输入/输出)，再配上键盘、电源、机箱，实际上是一部通用的微型计算机系统，它是CNC装置的核心，从某种意义上讲，CNC装置的档次和性能是由它决定的。因此，CNC装置中计算机系统的合理选用是至关重要的。
: U2 v/ Y$ W. v; u% B6 {7 {文章关键词： CNC装置   l硬件体系