驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)ch42.

1、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)4-1概述一、CNC主要功能及組成主要功能： 位置控制：刀具與工件的相對位置及軌跡控制（即程序編制中的G代碼功能）。 功能控制：主要是開關(guān)量控制信號(hào)處理（即程序編制中的M代碼功能） 。 信號(hào)處理：系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的分析處理（信號(hào)檢測和處理）系統(tǒng)組成：輸入輸出設(shè)備、CNC裝置、伺服驅(qū)動(dòng)及位置檢 測裝置、輔助機(jī)能驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)控系統(tǒng)軟件。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)二、CNC系統(tǒng)的主要特點(diǎn)1. 系統(tǒng)柔性好、通用性強(qiáng) 不同

2、于NC(硬線數(shù)控)，CNC軟件結(jié)構(gòu)變更性強(qiáng)，功能易于拓展。2. 易于實(shí)現(xiàn)多功能 CNC豐富的指令系統(tǒng)可進(jìn)行高次曲線插補(bǔ)、刀補(bǔ)、多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)控制和在線編程等。3. 系統(tǒng)可靠性高 大部分功能由軟件實(shí)行，減少了硬件出錯(cuò)率。4. 維修方便 采用模塊化結(jié)構(gòu)并配有自診斷軟件。5. 通信功能強(qiáng) 通常配有RS232C或DNC接口，便于實(shí)現(xiàn)DNC、FMS、CIMS等系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)通訊；6. 圖形編程功能 具有人機(jī)交互圖形自動(dòng)編程功能。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)一、檢測元件的作用與分類 作用：作用： 檢測工作臺(tái)或絲杠的直線位移（角位移）和線速度（角速度）并形成反饋控制 主要技

3、術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)： 可靠性、抗干擾性、分辨率、響應(yīng)速度等 分辨率：分辨率： 位移檢測系統(tǒng)能夠測量的最小位移量 分辨率選擇： 測量系統(tǒng)的分辨率應(yīng)比加工精度高一個(gè)數(shù)量級 檢測系統(tǒng)的選擇：檢測系統(tǒng)的選擇： 大型機(jī)床：大型機(jī)床：速度響應(yīng)要高 中小型和高精度機(jī)床：中小型和高精度機(jī)床：以滿足精度要求為主分類第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)二、旋轉(zhuǎn)變壓器1. 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理 結(jié)構(gòu)：由定子和轉(zhuǎn)子組成的旋轉(zhuǎn)式小型交流電機(jī)，如圖第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)

4、控技術(shù) 工作原理： 根據(jù)互感原理工作，平行時(shí)互感最大，副邊感應(yīng)電動(dòng)勢最大；垂直時(shí)互感為零，副邊感應(yīng)電動(dòng)勢最小，如圖。副邊繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為21sinsinsinmUKUKVt當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組磁軸與定子繞組磁軸平行時(shí)，即90時(shí)，互感電壓最大：2sinmUKVt第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2.旋轉(zhuǎn)變壓器的工作方式 鑒相方式 鑒幅方式定子和轉(zhuǎn)子空間結(jié)構(gòu)hfghfdhfdfhdfhdfhdfhsinsmUVtcosmUcVt2sincosscUKUKUsinsincoscosmmcKVtKV Ut2cos()mUKVt1）鑒相方式）鑒相方式正弦繞組和余弦繞組分別加

5、上幅值相同、頻率相同、相位相差90o的正弦交流電壓：第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2）鑒幅方式正弦繞組和余弦繞組分別加上頻率相同、相位相等、幅值分別按正弦、余弦規(guī)律變化的交變電壓：sinsinsmUVt2sincos smcmUKUKU sinsin sincoscoscos mmmmKVtKVt2 cos() sin mmUKVtm：機(jī)械相位角2 4KHz激磁電壓頻率為cos sincmUVt第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)三、感應(yīng)同步器1.感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu) 相當(dāng)于展開的多級旋轉(zhuǎn)變壓器 圖4-6第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)

6、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2. 感應(yīng)同步器工作原理相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)變壓器的原理如圖sinsmUVtcosmUcVt12cossinsincossin()mmmVVVKVtKVtKVt22xx1）鑒相方式）鑒相方式正弦繞組和余弦繞組分別加上幅值相同、頻率相同、相位相差90o的交流電壓：分別在定尺繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電壓：12cos sinsincosmmVKVtVKVt 第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)鑒相系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2）鑒幅方式正弦繞組和余弦繞組分別加上頻率相同、相位相等、幅值

7、分別按正弦、余弦規(guī)律變化的交變電壓：sinsinsmUVtsin()sin mmVKVtm：機(jī)械相位角 m設(shè)sinsin mVKVt則 當(dāng)很小時(shí)sin mVKVt則（）2 =2xxtVUmCsincos第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)鑒幅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)3. 感應(yīng)同步器的特點(diǎn)安裝： 定尺與滑尺之間的間隙應(yīng)控制在0.250.05mm范圍內(nèi)，間隙變化控制范圍0.01mm特點(diǎn)： 精度高： 測量范圍大 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng) 維護(hù)簡單、壽命長第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技

8、術(shù)四、光柵測量裝置1.光柵的工作原理組成：長光柵（標(biāo)尺光柵）、短光柵（指示光柵）、狹縫、 光學(xué)鏡和光電管 圖4-10第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)WtanWW光柵：刻有刻線的光學(xué)玻璃柵距：光柵上相鄰兩刻線間的距離工作原理：摩爾條文的工作原理 圖4-10 平均效應(yīng)：特點(diǎn)： 放大效應(yīng)：第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2.光柵測量裝置分光讀數(shù)頭垂直入射讀數(shù)頭反射多數(shù)頭3.光柵檢測裝置電路 四倍頻細(xì)分 方向辨別第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)

9、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)功能：角位移測量特點(diǎn)：非接觸式檢測、驅(qū)動(dòng)力小、檢測速度快分類：增量式編碼器和絕對式編碼器兩種1.增量式編碼器組成：光源、光電盤、光電接收元件工作原理： 信號(hào)處理：信號(hào)接收、放大、整形及反饋 方向辨別：DA、DB空間相差90o 基準(zhǔn)脈沖：由DC產(chǎn)生缺點(diǎn)：停電或停機(jī)后，無法找到原始位置 五、脈沖編碼器第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 增量式編碼器第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2. 絕對式編碼器分類：機(jī)械式、光電式、磁電式組成及原理：編碼盤、信號(hào)產(chǎn)生元件、信號(hào)接收元件 20212223數(shù)控技術(shù)數(shù)控技

10、術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)代碼盤用格雷碼編碼數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)編碼器在擴(kuò)展軸上編碼器在實(shí)體軸上絕對編碼器分解器臨近傳感器通用編碼器安裝在擴(kuò)展軸上第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)六、速度傳感器六、速度傳感器（自學(xué)）（自學(xué)）1.測速發(fā)電機(jī) 特點(diǎn)特點(diǎn)：v輸出電壓與轉(zhuǎn)速嚴(yán)格的成線性關(guān)系v輸出電勢與轉(zhuǎn)速比的斜率大2.脈沖編碼器的使用v編碼器+定時(shí)器七、位置傳感器（自學(xué)）七、位置傳感器（自學(xué)） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：v不同于位移傳感器，該傳感器僅用于定位測量1.接觸式位置傳感器2.接近式位置傳感器

11、第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)的組成 驅(qū)動(dòng)電路：信號(hào)的轉(zhuǎn)換（D/A）和放大 伺服電機(jī)：信號(hào)和能量的轉(zhuǎn)化輸出（電機(jī)） 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：信號(hào)和能量傳遞 作用作用:接收數(shù)控系統(tǒng)的指令，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成預(yù)定的進(jìn)給和快速運(yùn)動(dòng) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：能夠?qū)崿F(xiàn)位置和運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確控制 分類：分類：開環(huán)伺服系統(tǒng)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)一、概述第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)1.開環(huán)伺服系統(tǒng)組成：步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作原理：第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)特點(diǎn) 1）無位移檢測裝置，控制精度低

12、2）結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)整、成本低。主要技術(shù)指標(biāo) 1）定位精度可達(dá)0.02mm 2）脈沖當(dāng)量可達(dá)0.01mm 3）最高進(jìn)給速度低于6m/min應(yīng)用:經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床及機(jī)床數(shù)控化改造第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 關(guān)于步進(jìn)電機(jī) 步距角步距角：步進(jìn)電機(jī)每接受一個(gè)指令脈沖，轉(zhuǎn)子相應(yīng)的轉(zhuǎn)角 脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量：步進(jìn)電機(jī)每接受一個(gè)指令脈沖，工作臺(tái)相應(yīng)的位移 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向的決定因素轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向的決定因素：脈沖頻率、脈沖數(shù)和通電相序。 主要類型主要類型：反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2.閉環(huán)伺服系統(tǒng)

13、組成：伺服單元、伺服電機(jī)、位移檢測裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等工作原理：圖4-31第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)特點(diǎn)：1）設(shè)有位移檢測裝置，控制精度高2）調(diào)試維護(hù)困難、成本較高主要技術(shù)指標(biāo) 1）定位精度可達(dá) 0.002mm 2）檢測分辨率可達(dá) 0.001mm 3）最高進(jìn)給速度可達(dá) 14m/min應(yīng)用：加工中心及中、高檔數(shù)控機(jī)床第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 關(guān)于閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng) 閉環(huán)：采用線位移檢測元件對工作臺(tái)位移直接進(jìn)行測量反饋。 特點(diǎn)：控制精度高、安裝調(diào)試?yán)щy 半閉環(huán)：采用角位移檢測元件對電機(jī)軸或滾珠絲杠的角位移進(jìn)行測量反

14、饋。 特點(diǎn)：控制精度相對較低、安裝調(diào)試方便第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選用1）精度要求：定位精度、重復(fù)定位精度、加工精度2）響應(yīng)速度：跟蹤指令信號(hào)的速度3）調(diào)速范圍：最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比Rn=nmax/nmin4）低速轉(zhuǎn)距特性:低速時(shí)轉(zhuǎn)距輸出能力 關(guān)于定位精度和重復(fù)定位精度 定位精度：移動(dòng)件到達(dá)指令位置的準(zhǔn)確度 重復(fù)定位精度：移動(dòng)件在任意定位點(diǎn)的定位一致性第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)二、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（開環(huán)控制系統(tǒng)）一）步進(jìn)電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)及特1. 工作原理工作原理第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)

15、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 通電方式 三相雙三拍：(正轉(zhuǎn)) ABBCCAAB (反轉(zhuǎn)) ACCBBAAC 三相六拍： (正轉(zhuǎn)) A AB B BC C CA A (反轉(zhuǎn)) A AC C CB B BA A三相單三拍：(正轉(zhuǎn)) ABCA (反轉(zhuǎn)) ACBA第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) m相步進(jìn)電機(jī)通電方式 m相單m拍：例 ABC D EA m相雙m拍： 例 ABBCCD DEEA AB 或 ABCBCDCDE DEAEAB ABC m相2m拍：例 A AB B BC C CD D DEE EA A 或 AB ABC BC BCD C

16、D CDE DE DEA EA EAB AB 三種通電方式的特點(diǎn)： 單m拍：每次一相通電,切換瞬間失去自鎖力矩易失步,在平衡位置易振蕩 雙m拍：每次同時(shí)有二相通電,切換瞬間仍有一相保持通電,運(yùn)行穩(wěn)定 2m拍：步距角小一半，切換瞬間仍有一相保持通電，運(yùn)行穩(wěn)定第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2. 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)（橫向視圖）第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 2.步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)（縱向視圖）第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)3.步進(jìn)電機(jī)的主要特性1）步距角和靜態(tài)步距誤差 步距角： m: 線圈相

17、數(shù) z: 轉(zhuǎn)子齒數(shù) q: 2m拍 q=2 ， 其它 q=1 步距誤差：實(shí)際步距角與理論步距角之差 一般為102）輸出扭矩：必須大于負(fù)載轉(zhuǎn)距3）最高啟動(dòng)、停止脈沖頻率： 步進(jìn)電機(jī)所能接受的最高啟、停脈沖頻率，此值必須大于負(fù)載實(shí)際啟、停所需的脈沖頻率。mzq360第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)4）連續(xù)運(yùn)行的最高工作頻率： 步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行所能接受的最高工作頻率，此值必須大 于步進(jìn)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行的最高工作頻率。5）步進(jìn)運(yùn)行和低頻振蕩 步進(jìn)運(yùn)行：當(dāng)脈沖間隔大于步進(jìn)電機(jī)的過渡過程時(shí)， 電機(jī)呈步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài) 低頻振蕩：當(dāng)脈沖頻率接近步進(jìn)電機(jī)的固有頻率時(shí)， 將產(chǎn)生振蕩（必

18、要時(shí)可設(shè)可調(diào)阻尼器）第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)二）開環(huán)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用1.傳動(dòng)計(jì)算tZZi36021傳動(dòng)比直線進(jìn)給第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)式中：為步進(jìn)電機(jī)的步距角 為系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 i 為傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比圓周進(jìn)給wkZZZZi21傳動(dòng)比第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2.步進(jìn)電機(jī)的選用 輸出轉(zhuǎn)距：通常取 ML/Mjmax=0.2 0.5 步距角：步距角與系統(tǒng)應(yīng)匹配，即應(yīng)滿足脈沖頻率：應(yīng)與系統(tǒng)要求的啟動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行頻率匹配 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：應(yīng)滿足以下匹配條件 式中：

19、JM 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JL 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 脈沖頻率：所選步進(jìn)電機(jī)脈沖頻率要滿足負(fù)載要求，即： 所選步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行的最高脈沖頻率要高于負(fù)載連續(xù)運(yùn)行要求的脈沖頻率，所選步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行的最高脈沖頻率要高于負(fù)載啟動(dòng)運(yùn)行要求的脈沖頻率 114MLJJ第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)三）步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)1.環(huán)形分配器 作用：對步進(jìn)電機(jī)線圈的通電相序進(jìn)行分配 種類：硬件環(huán)形分配器和軟件環(huán)形分配器兩種 軟件環(huán)分器：通電相序狀態(tài)預(yù)先存入計(jì)算機(jī)并采用軟件查 表方式進(jìn)行控制 特點(diǎn)：節(jié)省了環(huán)分器硬件，但軟件運(yùn)行效率低，用于速度要求不高處第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)

20、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 硬件環(huán)分器：通電相序狀態(tài)由硬件邏輯功能完成 特點(diǎn)：需要專用硬件資源，運(yùn)行效率高。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2.功率放大器（驅(qū)動(dòng)電源）作用作用：將數(shù)控系統(tǒng)輸出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的強(qiáng)電信號(hào)。種類：種類：單電壓驅(qū)動(dòng)電路 高低壓驅(qū)動(dòng)電路 恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)LCLRR 提速（限流）電阻Rc：改變時(shí)間常數(shù)，提高響應(yīng)速度續(xù)流二極管D：用于功率晶體管的過電壓保護(hù)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、效率低、能耗高，發(fā)熱大、工作穩(wěn)定性差。應(yīng)用：小功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單電壓驅(qū)動(dòng)

21、電路第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、響應(yīng)速度快、高頻驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、功耗低。應(yīng)用應(yīng)用：大（中）型功率步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)高低壓驅(qū)動(dòng)電路第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、響應(yīng)速度快、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、功耗低、噪聲大。應(yīng)用：應(yīng)用：大（中）型功率步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)四）提高步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)精度的措施存在的問題：無位移檢測元件，定位精度主要取決于傳動(dòng)精度改善措施1.間隙補(bǔ)償：在換向時(shí)通過附加脈沖進(jìn)行補(bǔ)償2.螺距誤差補(bǔ)償：采用

22、機(jī)械樣板或附加脈沖進(jìn)行補(bǔ)償3.反饋補(bǔ)償：通過檢測器進(jìn)行系統(tǒng)誤差檢測，周期性周期性地發(fā)出補(bǔ)償脈沖。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)三、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一）直流伺服電機(jī)1. 小慣量直流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1）轉(zhuǎn)子為光滑無槽的鐵芯，線圈由粘合劑粘結(jié)。 2）長徑比大、慣量小。性能特點(diǎn)： 1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，約為普通直流電機(jī)的1/10，快速響應(yīng)性好。 2）電樞反應(yīng)小，換向性好，電機(jī)時(shí)間常數(shù)小 （只有幾毫秒）。 3）由于轉(zhuǎn)子無槽，結(jié)構(gòu)均衡性好，低速平穩(wěn)性好。 4）最大扭矩為額定值的10倍，過載能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：由于慣量小，必須配齒輪減速葙，才能拖動(dòng)負(fù)載。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制

23、系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2.寬調(diào)速（大慣量）直流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子慣量大，響應(yīng)特性由大功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保證性能特點(diǎn)1)輸出轉(zhuǎn)矩大 不需齒輪減速箱即可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。2)過載能力強(qiáng) 轉(zhuǎn)子熱容量大，過載能力強(qiáng)（過載轉(zhuǎn)矩可達(dá)510倍）3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好 電流過載能力強(qiáng)、瞬時(shí)加速轉(zhuǎn)矩大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。4)調(diào)速范圍寬且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速調(diào)速范圍寬， 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 。1)易于調(diào)試 由于慣量大，受負(fù)載影響小，可不加負(fù)載調(diào)試。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)二）直流伺服電機(jī)的調(diào)速 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速 （電機(jī)電勢常數(shù)） 調(diào)壓恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：調(diào)節(jié)Ua，保

24、持和Ra不變 （Cm為轉(zhuǎn)矩常數(shù)） 調(diào)磁恒功率調(diào)速：調(diào)節(jié)，保持Ua和Ra不變 （ nT ） 調(diào)速方法的選擇：進(jìn)給系統(tǒng)一般選用調(diào)壓恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 aaaeeUI RnCCmaTCI9550PTn第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)1.直流伺服電機(jī)的可控硅調(diào)速三相半波反并聯(lián)可控硅調(diào)速第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2. 直流伺服電機(jī)脈寬調(diào)速（PWM）系統(tǒng)脈寬調(diào)制器：產(chǎn)生幅值恒定、寬度可變的矩形脈沖信號(hào) 圖4-47晶體管脈寬信號(hào)放大器：信號(hào)放大和正反轉(zhuǎn)控制 圖4-48第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技

25、術(shù) PWM (Pulse Width Modulation)控制就是 脈寬調(diào)制技術(shù)脈寬調(diào)制技術(shù)：即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)1）重要理論基礎(chǔ)面積等效原理面積等效原理沖量沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同效果基本相同。沖量沖量窄脈沖的面積效果基本相同效果基本相同環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖d)單位脈沖函數(shù)f (t) (t)tOa)矩形脈沖b)三角形脈沖c)正弦半波脈沖tOtOtOf (t)f (t)f (t)第四章 驅(qū)動(dòng)與控

26、制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)OutSPWM波Out如何用一系列等幅不等寬的脈沖等幅不等寬的脈沖來代替一個(gè)正弦半波Out第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)Ou t若要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。OutSPWM波Out如何用一系列等幅不等寬的脈沖等幅不等寬的脈沖來代替一個(gè)正弦半波Out第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)OtUd-Ud對于正弦波的負(fù)半周，采取同樣的方法，得到PWM波形，因此正弦波一個(gè)完整周期的等效PWM波為：OtUd-Ud根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中

27、的PWM波，而且這種方式在實(shí)際應(yīng)用中更為廣泛。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) PWM調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)1）開關(guān)頻率高2）波紋系數(shù)小3）頻率較寬4）可在高峰值電流下工作第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)三）直流伺服電機(jī)閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng) 半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng) 閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)四、交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 特點(diǎn)：

28、結(jié)構(gòu)簡單、無電刷、可靠性高、維護(hù)方便。 種類：永磁式同步交流伺服電機(jī)和感應(yīng)式異步交流伺服電機(jī) 永磁式同步交流伺服電機(jī)特點(diǎn) 與直流伺服電機(jī)相比，同等功率下，電機(jī)外形尺寸減小1/2，重量減輕60%，轉(zhuǎn)子慣量減至1/5（減小4/5） 感應(yīng)式交流伺服電機(jī)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、過載能力強(qiáng)，與永磁式交流伺服電機(jī)相比，效率低、體積大、轉(zhuǎn)子熱損耗大，轉(zhuǎn)子發(fā)熱直接影響系統(tǒng)性能。 應(yīng)用：目前數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)多采用永磁式交流伺服電機(jī)。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)一、數(shù)控裝置的組成第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)二、CNC裝置的工作內(nèi)

29、容1）輸入2）譯碼3）刀具補(bǔ)償4）進(jìn)給速度處理5）插補(bǔ)6）位置控制7）I/O處理8）顯示9）診斷第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)三、CNC硬件設(shè)計(jì)一）CNC系統(tǒng)對微機(jī)的要求及選擇CNC系統(tǒng)對微機(jī)的要求1. 較完善的中斷系統(tǒng)2. 足夠的內(nèi)存3. 一定數(shù)量的I/O通道4. 高可靠性CNC系統(tǒng)的選擇標(biāo)準(zhǔn)總線工業(yè)控制機(jī)：模塊化結(jié)構(gòu)、可靠性高、用戶可自由配置，應(yīng)用廣泛。單片機(jī)專用系統(tǒng)：可靠性高，價(jià)格便宜，用于經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床中。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)二）MCS-51單片機(jī)控制系統(tǒng)MCS-51引腳第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控

30、技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 功能功能 I/O口：P0、P1、P2、P3共4個(gè)8位口 控制總線（CB）： 、ALE、 、RESET、P3第2功能 地址總線（AB） ：P2(高8位)+P0(低8位)=16位 數(shù)據(jù)總線（DB） ：由P0提供8位數(shù)據(jù)總線 電源及時(shí)鐘：VCC、VSS、XTAL1、XTAL2 雙重功能口： P0口即作8位數(shù)據(jù)線，又作低8位地址線 P3口即可作輸入輸出口，又可作控制總線PSENEA第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2.MCS-51系統(tǒng)中的地址譯碼規(guī)則1）程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編制2）外圍擴(kuò)展芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址3

31、）片外程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址范圍216=64K字節(jié)3.地址譯碼方法1)線選法概念：直接用地址線進(jìn)行外圍芯片片選。 圖4-54 地址譯碼 表4-3優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：地址空間利用不夠充分，芯片之間地址不夠連續(xù)。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)線選法地址譯碼第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2）全地址譯碼概念：采用譯碼器譯碼，保證空間的充分利用和地址的連續(xù)性全地址譯碼優(yōu)點(diǎn)：地址連續(xù)，尋址空間大缺點(diǎn)：硬件電路要增加譯碼器說明：數(shù)控系統(tǒng)一般采用全地址譯碼第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技

32、術(shù)三）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 關(guān)于RAM和ROM訪問：由于兩者獨(dú)立編址，地址空間完全重復(fù)，必須建立訪問機(jī)制。 對RAM的訪問：使用 、 控制線和MOVX指令操作 對ROM的訪問：使用 控制線和MOVC指令操作 操作時(shí)序圖 圖4-56 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 圖4-57RDWRPSEN第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)操作時(shí)序第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)四）顯示器與鍵盤接口電路設(shè)計(jì)1. LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理分類： 按通電方式分：共陰極

33、和共陽極 按顯示方式分：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示結(jié)構(gòu)：七段組合共陰極和共陽極顯示器結(jié)構(gòu)如下圖第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)LED顯示器結(jié)構(gòu)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)動(dòng)態(tài)顯示電路第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2. 鍵盤的工作原理種類：獨(dú)立式按鍵和行列式按鍵 獨(dú)立式按鍵： 如圖 第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)行列式按鍵： 如圖 第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)3.顯示器鍵盤組合電路由于LED顯示器和鍵盤都

34、采用循環(huán)掃描工作方式，將二者進(jìn)行組合可節(jié)省I/O端口，在控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。 第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)五）I/O接口電路設(shè)計(jì) 數(shù)控CNC中常用I/O接口芯片：可編程并行接口：Intel8255、Intel8155可編程串行接口：Intel8251鍵盤顯示器專用接口芯片：8279可編程定時(shí)器：8253鎖存器：74LS373、74LS273A/D、/DA轉(zhuǎn)換器：0809、0832 在圖4-57基礎(chǔ)上增加I/O接口芯片的系統(tǒng)擴(kuò)展電路如圖4-63第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)擴(kuò)展電路第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)

35、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)v以上是I/O接口芯片應(yīng)用的一般情況，以下重點(diǎn)討論機(jī)床信號(hào)與微機(jī)接口信號(hào)（強(qiáng)電與弱電）的匹配與抗干擾問題。1.接點(diǎn)輸入電路 接點(diǎn)：按鈕、繼電器、接近開關(guān)等 接點(diǎn)輸入電路：用于將按鈕、繼電器、接近開關(guān)等的接點(diǎn)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU所需的TTL電平信號(hào) 無源接點(diǎn)：設(shè)備側(cè)無信號(hào)源 圖4-65（a） 有源接點(diǎn)：設(shè)備側(cè)有信號(hào)源 圖4-65（b） 接點(diǎn)濾波器實(shí)例：圖4-65（c）第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 無源接點(diǎn) 有源接點(diǎn)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 接點(diǎn)濾波器實(shí)例第四章 驅(qū)動(dòng)與控

36、制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)接點(diǎn)抖動(dòng)的消除：濾波與整形 按鍵類接點(diǎn) 第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 小信號(hào)接點(diǎn)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)強(qiáng)電（接觸器）接點(diǎn)第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2.接點(diǎn)輸出電路 接點(diǎn)輸出電路：用于將CPU輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為控制繼電器、指示燈所需的節(jié)點(diǎn)輸出 一般情況：功率晶體管驅(qū)動(dòng) 圖4-69（a）高開關(guān)頻率：光耦和雙向可控硅組成的固態(tài)繼電器 圖4-69（b） 零交叉電路：零伏觸發(fā)。即當(dāng)交流電壓變到零伏附近時(shí)，電路接通，

37、然后由觸發(fā)電路給出可控硅器件的觸發(fā)信號(hào)。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)六）數(shù)控系統(tǒng)CNC實(shí)例第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 單片機(jī)系統(tǒng)：8031（A）：鍵盤、顯示、手動(dòng)按鈕等控制管理。8031（B）：插補(bǔ)、電機(jī)控制、輔助機(jī)能等的程序運(yùn)行控制管理。 鍵盤顯示接口：并行接口8155，鍵盤顯示專用接口8279 按鈕控制：并行接口8255 輔助機(jī)能與電機(jī)控制：鎖存器273 、光耦TLP521-4、驅(qū)動(dòng)器MC1413 輸入控制：光耦TLP521-4、緩沖器245第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)

38、控技術(shù)273、TLP521-4、MC1413、245等芯片引腳 圖4-71第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)軟件組成 如圖第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 管理軟件（監(jiān)控軟件）：用于系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測并提供基本操作管理。 控制軟件：用于加工程序的執(zhí)行，控制機(jī)床運(yùn)行。一、管理模塊程序設(shè)計(jì) 管理程序包括：系統(tǒng)初始化、鍵盤分析與顯示、程序讀入、指令分析、系統(tǒng)診斷等。第四章 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)1. 系統(tǒng)的初始化 作用：對CPU及其有關(guān)接口設(shè)置初始工作狀態(tài)。 初始化程序一般過程 圖4-7