数控机床编程入门教学3篇

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数控编程开发范文1

[关键词] 可编程控制器 原理特性 主要应用

一、可编程控制的实现控制的原理特性

1.可编程控制器实现控制的要点

入出信息变换、可靠物理实现，可以说是可编程控制器实现控制的两个基本要点。可编程控制器程序既有生产厂家的系统程序（不可更改），又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为可编程控制器程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。可编程控制器的I/O电路，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。由于可编程控制器有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的，而且也是较为容易的。

2.实现控制过程

简单地说，可编程控制器实现控制的过程一般是：

输入刷新――再运行用户程序――再输出刷新――再输入刷新――再运行用户程序――再输出刷新……永不停止地循环反复地进行着。

为此，可编程控制器的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是可编程控制器实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。

3.可编程控制器实现控制的方式

用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外，计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下，需处理的控制先申请中断，被响应后正运行的程序停止运行，转而去处理中断工作（运行有关中断服务程序）。待处理完中断，又返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。显然，中断方式与扫描方式是不同的。

二、可编程控制的应用

1.用于开关量控制

可编程控制器控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的，需要计数的；固定顺序的，随机工作的；等等，都可进行。可编程控制器的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时，可编写多套，或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。用可编程控制器进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。目前，可编程控制器首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。

2.用于模拟量控制

模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。作为一种工业控制电子装置，可编程控制器若不能对这些量进行控制，那是一大不足。为此，各可编程控制器厂家都在这方面进行大量的开发。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。

可编程控制器进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A／D、D／A单元。它也是I/O单元，不过是特殊的I/O单元。用可编程控制器进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如可编程控制器方便。

3.用于运动控制

实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有运动控制。如机床部件的位移，常以数字量表示。运动控制，有效的办法是NC，即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比率已超过40％～80％，有的甚至更高。可编程控制器也是基于计算机的技术，并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。

4.用于数据采集

随着可编程控制器技术的发展，其数据存储区越来越大。如德维森公司的可编程控制器，其数据存储区（DM区）可达到9999个字。这样庞大的数据存储区，可以存储大量数据。

数据采集可以用计数器，累计记录采集到的脉冲数，并定时地转存到DM区中去。数据采集也可用A/D单元，当模拟量转换成数字量后，再定时地转存到DM区中去。可编程控制器还可配置上小型打印机，定期把DM区的数据打出来。可编程控制器也可与计算机通讯，由计算机把DM区的数据读出，并由计算机再对这些数据作处理。这时，可编程控制器即成为计算机的数据终端。电力用户曾使用可编程控制器，用以实时记录用户用电情况，以实现不同用电时间、不同计价的收费办法，鼓励用户在用电低谷时多用电，达到合理用电与节约用电的目的。

5.用于信号监控

可编程控制器自检信号很多，内部器件也很多，多数使用者未充分发挥其作用。其实，完全可利用它进行可编程控制器自身工作的监控，或对控制对象进行监控。对一个复杂的控制系统，特别是自动控制系统，监控以至进一步能自诊断是非常必要的。它可减少系统的故障，出了故障也好查找，可提高累计平均无故障运行时间，降低故障修复时间，提高系统的可靠性。

6.用于联网、通讯

可编程控制器联网、通讯能力很强，不断有新的联网的结构推出。可编程控制器可与个人计算机相连接进行通讯，可用计算机参与编程及对可编程控制器进行控制的管理，使可编程控制器用起来更方便。为了充分发挥计算机的作用，可实行一台计算机控制与管理多台可编程控制器，多的可达32台。也可一台可编程控制器与两台或更多的计算机通讯，交换信息，以实现多地对可编程控制器控制系统的监控。可编程控制器与可编程控制器也可通讯。可一对一可编程控制器通讯。可几个可编程控制器通讯。可多到几十、几百。

总之，可编程控制器已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看，冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等，几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它，一些非工业过程，如楼宇自动化、电梯控制也用到它。农业的大棚环境参数调控，水利灌溉也用到它。

参 考 文 献

数控编程总结范文2

引言

在系统编程ISP（In System Programming）是指在用户设计的目标系统或印刷电路板上为重新配置逻辑，或实现新的功能而对器件进行编程或反复编程。随着EDA工具的普及和ISP器件的日益成熟，ISP技术也得到了越来越广泛的应用。ISP技术的应用使得硬件设计软件化，其显著优势体现在：简化生产流程；利用同一硬件结构实现多种系统功能，使之成多功能硬件；在不特殊电路板资源的情况下进行电路板级测试；边界扫描测试；通过Modem和ISP编程接口实现对系统的远程维护和升级。

对ISP器件的编程可通过PC机进行，利用1条编程电路（或称下载电缆）将准确定时的编程信号提供给该器件。但是，这种方法不能使各种器件的数据下载脱离EDA工具独立进行，真正意义上的在系统可编程难以实现。对于ISP器件的编程也可以通过微处理器的控制程序实现，这就为基于Neuron芯片的LON网络节点提供了应用空间。

Lon(Local Operating Networks)总线是美国Echelon公司1991年推出的局部操作网络，目前已广泛应用于测控网络中。LonWorks现场总线技术在控制系统引入了网络的概念。在该技术的基础上，可以方便地实现分布式的网络控制系统，并使得控制系统更高效、更灵活、更易于维护和扩展。利用分布的智能控制节点进行在系统编程无需编程电缆，而且能够充分地利用系统资源，简化编程操作，大大拓展了在系统编程技术的应用范围。

1 基于Neuron芯片的控制节点

Neuron芯片简介

Neuron芯片的LonWorks节点的核心部分，它既能管理通道，同时具有输入/输出以及控制等能力。该芯片主要包括Neuron 3120和3150两大系列。二者的区别是3150芯片中无部ROM，但拥有访问外部存储器的接口，寻址空间可达64KB，可用于开发更为复杂的应用系统，Noeuron芯片内部固化了完整的LonTalk通信协议，确保节点间的可靠通信和互操作。芯片内部有3个8位CPU协调工作，实现Lon节点的通信和控制功能；11个编程I/O口；5个网络通信端口提供3种工作方式；单端方式、差分方式和专用方式。

控制节点的硬件结构

Lon网络节点有2种类型：基于Neuron芯片的节点（Neuron芯片是唯一的处理器）和基于主机的节点（主处理器可以是微控制器、PC机等）。一个典型的现场总线控制节点的基本结构如图1所示，主要包含以下几个部分功能块；应用CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源。无论哪种类型的节点都有1片Neuron芯片用于通信和/或控制、1个I/O接口用于连接1个或多个I/O设备，另外还有1个收发器负责将节点连接上网。

本设计中控制节点的基本结构如图2所法。该节点主要包括Neuron芯片、128KB Flash存储器、10MHz晶振、FTT-10A收发器以及I/O接口、驱动、CPLD。Neuron芯片外部扩展了Flash存储器，用于存储固件和用户应用程序。其中固件通过编程器下载，而应用程序的下载可以使用编程器，还可以使用网络管理工具经Lon网络下载，这样，CPLD的重新配置就能够通过Lon网络方便快捷地进行。5根在系统编程控制的ispEN、MODE、SDI、SCLK以太SDO占用Neuron芯片的5个I/O口。Neuron芯片I/O口本身的驱动能力是不够的，需要使用74HC367或74HC244增强信号驱动能力，并使用适当的阻容网络给信号线滤波，增强抗干扰能力。

2 在系统编程的软件实现

以Lattic公司的ispLSI这种CPLD器件为例，器件内需要编程的E2COMS单元阵列如图2所示。

E2COMS元件按行和列排成阵列。地址移位寄存器指明当前的编程行数，而数据移位寄存器装载将要写入该行的数据。数据移位寄存器分为低段数据寄存器高段数据寄存器，低段与高段的数据分别装入。编程时先将欲写放某行的数据串行移入数据移位寄存器，并将地址移位寄存器中与该行对应的位置置1（其余位置置0），让该行被选中，在编程脉冲的作用下将水平移位寄存器中数据写入该行。然后将地址移位寄存器移动1位，使阵列的下行被选中并将水平寄存器中装入下一行的编程数据，依此类推。

JEDEC（熔丝图）文件是电子器件工程联合会所制定的文件器件编程信息的标准格式计算机文件，编程信息用ASCII码表示。Lattice公司定义了一种专用用于ISP操作的数据格式，即ISP数据流文件（ispSTREAM），原来的一个ASCII码只用1bit表示，大大减小了数据文件的存储空间。因此，执行在系统编程之前，首先使用ispCODE软件来实现这一数据转换，形成易于与Neuron C语言源代码相融合的ispST…山草香 …REAM文件。

Neuron C编程语言

Neuron C是专门为Neuron芯片设计的编程语言，它从ANSI C中派生出来的，并进一步扩展了用以支持由Neuron芯片中的固件提供的各种运行特性。Neuron C语言编程效率高，可读性强。该语言加入通信、事件调度、分布数据对象和I/O功能，是开发LonWorks应用的有力工具。

为实现Neruon芯片与I/O设备之间的通信，Neuron芯片的11个I/O引脚可定义为34种I/O对象，用户可根据实际应用的需要合理选择在应用程序中定义不同的I/O对象，然后用io_in()或io_out()等函数实现对I/O对象的数据读写操作，即实现Neuron芯片与I/O设备之间的通信。在本设计中，用作编程信号的I/O口定义为“直接I/O对象”中的“比特I/O对象”。比特输入是以TTL电平兼容的逻辑信号，输出是CMOS电平，可以驱动外接的与CMOS以及TTL兼容的逻辑电路。

软件实现

根据CPLD器件的内部结构及其在系统编程原理，控制程序的任务是从存储器中读出熔丝图数据据，然后将其转换为串行数据流，写入CPLD中。编程的过程由5个编程信号控制，它们由事先定义好的I/O口产生，然后编制读写这些I/O口的程序。ISP编程过程就是软件对这些口读写的过程。编程的关键在于提供准确定时的ISP编程信号，必须保证各ISP编程信号之间的时序关系。

Neuron C程序总体结构如图4所示。Neuron C源程序首先定义变量、函数以及I/O口的使用情况，然后编写when()语句调度程序。当需要执行ISP操作时，调用相关程序。图4中，ispSTREAM文件头包括CPLD器件类型、CPLD器件块擦除和行编程的脉冲宽度等参数。

Neuron C关键字允许直接将部分应用代码加到指定的存储段。本设计中用far关键字将ispSTREAM文件存储在RAMFAR区域。此外，在编程软件执行期间，由于指令的执行时间相对较长，大多数硬件定时要求（通常较短）都有自动地得到满足。但编程脉冲总体擦除脉冲却分别长达40ms和200ms，而板上没有硬件定时器，只要靠软件延时来实现。

在NodeBuilder开发环境下，执行build命令后，将工作目录下的文件输出，装载到编程器中，编程器将应用程序和固件下载到Flash存储器中。

结束语

数控机床编程入门教学3

方法。

一、活跃课堂气氛，变通讲述方法

在任何形式的教学方式中，课堂教学都是不可或缺的教学活动。数控技术需要坚实的理论作为基础，要构建坚实的基础，课堂教学就成为了一种重要的途径。但传统的形式已经无法满足学生的需要，这就需要在课堂的理论教学中引入新的理念和方法，改变传统的教学观念。活跃课堂气氛、变通讲述方法非常关键。数控技术是一门较为枯燥的学科，没有有趣味的理论知识进行讲解，也没有经典故事可供引用。所以，要让课堂的气氛真正地活跃起来，就必须引入新的教学方法。

充分应用多媒体教学就是其中之一。例如在讲授数控系统的组成时，教材上给的概念非常具体，但是缺乏新意，很容易讲述但是初学者很难理解。尤其是初次学习数控技术的学生更是无法理解数控系统中各组成部分的含义、功能，无法理解数控装置到底是个什么设备。只采用讲述的办法无法收到很好的效果，而制作成多媒体课件后效果会截然不同。把系统的组成框图制作成图片，使用动画的方式，表示一段输入信号从控制介质经数控装置输入到伺服系统，并将该信号以动画的特点说明其被放大处理后驱动机床的运动部件和驱动机床进行动作，同时在系统的检测装置将检测机床实际运动的检测信号反馈回数控装置和输入信号进行比较，并调整机床的运动状态。经过多媒体动画演示后，学生不但理解了系统各组成部分的功能，也了解到机床检测装置对机床的重要性。在讲述数控机床的种类及特点时，把各种类型的数控机床配以动画过程，演示数控机床的加工、生产过程和普通机床的加工、生产过程相比较，很直观地展现出数控机床的性能特点，让学生看后一目了然。

在教学活动中引入多媒体技术，使课堂的气氛也活跃了起来，而这从静态的讲述到动态的演示、从书本上不动的文字到屏幕上的动画，使学生在理解上更深入，也让枯燥的讲述过程变成了互相的交流。这样不仅提高了学生的学习兴趣，还可使学生在轻松的环境中进行思考。

二、理论与现场实践并举，图样与零件相结合

理论来源于实践，实践需要理论进行指导。数控教学更是如此，只有理论和实践很好地结合才能够收到比较好的效果。

系统地讲授数控机床的理论知识、培训编程和加工工艺路径的拟定。内容包括：讲授数控车床的定义、工作原理、系统代码、编程等，使学生的认识过程达到“面―点―面”，即由对数控机床的初步了解再扩大到对整个数控生产线的了解。之后指导教师让学生分组进行现场实践，包括教师讲解数控机床的操作面板、数控机床的伺服系统，还有一些机床的动作指令，留给学生足够的时间在机床上进行实践操作，培养学生实践操作能力，将理论知识应用于实践。

在讲述编程时，还给学生准备一些图样让学生进行练习，同时还给学生提供一些已加工的零件。因为只用工件的图样不会有很好的效果，毕竟图样不能完全地把零件的所有特点表达的非常清楚，学生也很难理解所编写的程序到底加工出一个什么样的工件，而给学生一个已加工过的工件，效果就比较好。对于初学编程的学生，需要将零件的图样和零件结合起来，让学生明白程序加工后就是这个样子，这样既省了对零件的特点进行讲述，又把被动的讲述变成学生主动的思考，使学生根据零件的几何图形思考编程过程中存在的问题。例如数控车床（FANUC系统）中零件在加工过程中粗车循环指令G71、G73的循环起点的设定，螺纹车削过程指令G92、G76的起刀点以及进刀量和退刀量的设定等等。这一转换不但提高了学生学习的效率，而且使学生在学习过程中掌握了正确的学习方法。

三、实践课与生产相结合

学生学习数控技术的目的就是应用到生产过程中去。让实践课结合生产，让学生在实际生产过程中进行实践。数控技术是一门先进的机械加工技术，它的最终目的就是服务于生产，而教学的要求不同于对产品的要求，在教学实践操作过程中，学生的零件的某个部分的尺寸不合格的情况时常发生，但这样对他的实习成绩不会有太大的影响，而在生产中如果类似的情况发生，这个零件就成了废品，直接影响到生产的经济效益，这样可以使学生在实习过程中的态度发生转变，他自己生产的产品有没有价值一看便知，使学生对自己生产加工的产品有一个价值观念，这样他对待数控技术学习的态度也会自然地发生变化。