CNC系统的硬件构成特点解析

随着大规模集成电路技术和表面安装技术的发展，CNC 系统硬件模块及安装方式不断改进。从CNC 系统的总体安装结构看，有整体式结构和分体式结构；按印刷电路板的插接方式可以分为搭伴式结构和功能模块式结构；按微处理器的个数可以分为单微处理器和多微处理器结构；按硬件的制造方式，可以分为专用型结构和个人计算机式结构；按开发程度又可分为封闭式结构、PC 嵌入NC 式结构、NC 嵌入PC 式结构和软件型开放式结构。

所谓整体式结构是把CRT 和MDI （Manual Date Input）面板、操作面板以及功能模块板组成的电路板等安装在同一机箱内。这种方式的优点是结构紧凑、便于安装，但有时可能造成某些信号连线过长。分体式结构通常把CRT 和侧面板、操作面板等做成一个部件，而把功能模块组成的电路板安装在另一个机箱内，两者之间用导线或光纤连接。许多CNC 机床把操作面板也单独作为一个部件，这是由于所控制机床的要求不同，操作面板相应地需要改变，做成分体式结构有利于更换和安装。

CNC 操作面板在机床上的安装形式有吊挂式、床头式、控制柜式、控制台式等多种。从组成CNC 系统的电路板的结构特点来看，有两种常见的结构，即大板式结构和模块化结构。

大板式结构的特点是，一个系统一般都有一块大板，称为主板。主板上装有主CPU 和各轴的位置控制电路等。其他相关的子板（完成一定功能的电路板），如ROM 板、零件程序存储器板和PLC 板都直接插在主板上面，组成CNC 系统的核心部分。由此可见，大板式结构紧凑、体积小、可靠性高、价格低，有很高的性价比，也便于机床的一体化设计。大板结构虽有上述优点，但它的硬件功能不易变动，不利于组织生产。(www.xing528.com)

另外一种柔性比较大的结构就是总线模块化的开放式系统结构，其特点是将微处理机存储器、输入/输出控制分别做成插件板（称为硬件模块），甚至将微处理机、存储器、输入/输出控制组成独立微计算机级的硬件模块，相应的软件也以模块结构固化在硬件模块中。硬、软件模块形成一个特定的功能单元，称为功能模块。功能模块间有明确定义的接口，接口是固定的，按照工厂标准或工业标准，彼此可以进行信息交换。这样就形成了CNC 系统产品系列，用户按需要选用各种控制单元母板及所需功能模板，将各功能模板插入控制单元母板的槽内，就搭成了自己需要的CNC 系统的控制装置。这种系统结构设计简单，有良好的适应性和扩展性，试制周期短，调整维护方便，效率高。日本发那科公司（FANUC）的15 系列就采用了功能模块化结构。

从CNC 系统使用的微机及结构来分，CNC 系统的硬件结构一般分为单微处理机和多微处理机结构两大类。初期的CNC 系统和现有一些经济型CNC 系统采用单微处理机结构。而多微处理机结构可以满足数控机床高进给速度、高加工精度和许多复杂功能的要求，也适应于并入FMS （Flexible Manufacture System）和CIMS （Computer Integrated Manufacturing System）运行的需要，从而得到了迅速的发展，它反映了当今数控系统的新水平。