运算器
数据流 控制流
输入设备
存储器
输出设备
控制器
7.1.2 计算机组成（续）
• 计算机硬件的主要技术指标
1. 字长：指计算机能并行传送的最大二进制位数。常见 的字长有8位、16位、32位、64位等。 字长越长，运 算精度就越高。
2. 存储容量：常用的容量单位是MB和GB，现在发展为 TB。B是字节，也就是8个二进制数位，一个二进制 数位为1bit。
7.1.3 数控(NC)和计算机数控（CNC） 系统的构成、工作原理和功能（续）
• 以小型通用计算机或微型计算机的系统控制程序来 实现部分或全部数控功能，称为CNC（Computer Numerical Controller），已成为主流控制系统。
• CNC的组成与计算机一样包括：硬件、软件。
• 硬件装置：由CPU、存储器、总线、输入/输出接口、 MDI/CRT接口、位置控制、通信接口等
• 软件：管理软件和控制软件
7.1.3 数控(NC)和计算机数控（CNC）系统的构成、Fra bibliotek作原理和功能（续）
• CNC装置的主要功能 • 控制功能 • 准备功能---G功能 • 辅助功能---M功能 • 插补功能---G01、G02、G03 • 固定循环加工---G代码控制循环过程 • 进给功能—F代码 • 用户宏程序功能--• 主轴功能---S代码 • 补偿功能---G代码实现 • 工具功能---T代码
3. 运算速度：用来衡量计算机性能好坏的一项指标。运 算速度单位是MIPS（million instruction per second ）。
4. CPU时间：指执行程序占用CPU的时间。 5. 执行时间：也称经过时间、响应时间。执行时间包括：
CPU时间、缓存等待时间、输入/输出传输时间。
7.1.2 计算机组成（续）
– 工件坐标系与程序原点。编程时一般选择工件上的 某一点作为程序的原点，并以这个原点作为坐标系 的原点，建立一个新的坐标系，这个坐标系就是所 谓的工件坐标系
装在机床执行件上。 3. 半闭环控制系统，有位置反馈装置，但位置
反馈装置装在伺服传动链中的某些环节（如 伺服电机）上测定其转角。 4. 复合系统控制。是在开环系统的基础上附加 了位置检测装置和误差补偿回路的驱动系统
7.1.3 数控(NC)和计算机数控（CNC） 系统的构成、工作原理和功能
• 数控（NC Numerical Control）装置是数控装备的控制 核心。通常由一台专用计算机、信息输入和伺服系统组 成。见书图7.1-5
7.1.4 CNC控制程序编制
• 步骤：
1. 分析零件图样 2. 确定工艺过程 3. 数值计算 4. 编写程序 5. 程序校验及首件试切
7.1.4 CNC控制程序编制
• 机床坐标——右手笛卡尔坐标系
7.1.4 CNC控制程序编制
• 约定
– 按照国际标准，以机床主轴（刀具主轴或工件主轴） 轴线重合的方向作为Z轴
7.1.3 计算机工作流程（续）
• 美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（John von Neumann）奠定了现代计算机的基本结构。 按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机在执 行程序时必须先将要执行的相关程序和数据放 入内存储器中，在执行程序时CPU取出指令并 执行，然后再取出下一条指令并执行，如此循 环下去直到程序结束指令时才停止执行。其工 作过程就是不断地取指令和执行指令的过程， 最后将计算的结果放入指令指定的存储单元中。
7.1.1 计算机功能
• 计算机能自动、高速进行大量运算，是一 种用数字式信息进行加工处理的电子机器。
7.1.2 计算机组成
• 计算机系统由硬件系统和软件系统两大部 分组成。计算机硬件系统主要由运算器、 控制器、存储器、输入设备和输出设备五 个部分组成；计算机软件系统主要由系统 软件和应用软件组成。其中，计算机硬件 系统是计算机系统的基础。
• 计算机软件组成
1. 控制物（机器）语言和监控程序； 2. 操作系统； 3. 数据库、算法语言和标准程序库； 4. 应用程序。
7.1.3 计算机工作流程
• 计算机的工作过程是将计算机数据、程序 及各种字符信息输入到存储器中转化为只 能识别“0”和“1”的语言，并从存储器 中取出这些指令。接着由控制器中的译码 器对指令操作部分进行识别、将识别结果 向计算机各部分发出控制信号，执行规定 的操作。最后由输出设备（如显示器、伺 服驱动系统、PLC等）实现各种图形显示、 动作控制等。（冯.诺依曼计算机）
• 数控（NC）装置的工作过程是：将信息、程序通过专 用计算机的输入装置，由控制器中的译码器对输入的信 息进行识别，将识别结果向专用计算机的输出装置发出 控制信号，执行规定的操作。最后由输出装置实现对伺 服系统的数据输出，实现对伺服系统的控制。
• 从本质上将数控（NC）装置所具有的功能都是采用专 用的硬件电路来实现的，因此也称为硬件数控装置。而 CNC装置被称为软件数控装置。
7.1.2 计算机组成（续）
硬件系统
计 算 机 系 统
软件系统
主机 外围设备 系统软件 应用软件
中央处理器CPU
内存储器
外存储器 输入设备 输出设备 操作系统 语言编译解释系统 系统服务程序 数据库管理系统 程序设计语言 文字处理软件
运算器 控制器
……
7.1.2 计算机组成（续）
• 计算机硬件组成
第七部分 数字控制技术及机械 制造自动化
机械工程师资格考试培训
7.1 数字控制技术和数控机床
考核知识点：
• 了解计算机功能、组成和工作流程 • 了解数控（NC Numerical Control ）、计算机数控
（CNC Computer Numerical Control ）的基本概念、 系统构成及工作流程 • 了解可编程逻辑控制器（PLC）的基本概念、系统 构成、工作流程 • 熟悉数控机床的特点及分类 • 熟悉数控机床加工程序的编制及可编程控制器 （PLC）编程
7.1.2 数控机床
• 数控机床是一种由计算机控制的自动化设 备。数控机床主要由三部分组成：
1. 主机（含传动装置和辅助装置） 2. 数控系统（含数控装置和伺服装置） 3. 数控程序
7.1.2 数控机床（续）
• 数控机床运动控制方式
1. 开环控制系统 2. 闭环控制系统，有位置反馈装置，反馈装置