一、概述cnc裝置從它的硬件組成結(jié)構(gòu)來看，若按其中含有cpu的多少來分，可分為下面幾類：
單機(jī)系統(tǒng)：整個(gè)cnc裝置只有一個(gè)cpu，它集中控制和管理整個(gè)系統(tǒng)資源，通過分時(shí)處理的方式來實(shí)現(xiàn)各種 nc功能。
主從結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中只有一個(gè)cpu（ 稱為主cpu） 對系統(tǒng)的資源有控制和使用權(quán)其它帶cpu 的功能部件，只能接受主cpu的控制命令或數(shù)據(jù)，或向主cpu 發(fā)出請求信息以獲得所需的數(shù)據(jù)。即它是處于以從屬地位的，故稱之為主從結(jié)構(gòu)。
多機(jī)系統(tǒng)：cnc裝置中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的cpu，即系統(tǒng)中的某些功能模塊自身也帶有cpu，根據(jù)部件間的相互關(guān)系又可將其分為：
多主結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上帶cpu的模塊部件對系統(tǒng)資源有控制或使用權(quán)。模塊之間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，通過仲裁器來解決總線爭用問題，通過共公存儲(chǔ)器進(jìn)行交換信息。
分布式結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上帶cpu的功能模塊，各模塊有自己獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，模塊間采用松耦合，且采用通訊方式交換信息。
二、單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹
cnc裝置是按模塊化設(shè)計(jì)的方法構(gòu)造的
模塊化設(shè)計(jì)方法：將控制系統(tǒng)按功能劃分成若干種具有獨(dú)立功能的單元模塊，并配上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)按功能的要求選擇不同的功能模塊，并將其插入控制單元母板上，即可組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)的方法。其中單元母板一般為總線結(jié)構(gòu)的無源母板，它提供模塊間互聯(lián)的信號(hào)通路。
實(shí)現(xiàn)cnc系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的條件是總線（bus） 標(biāo)準(zhǔn)化。采用模塊化結(jié)構(gòu)時(shí)，cnc系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作則可歸結(jié)為功能模塊的合理選用。
1 、計(jì)算機(jī)主板和系統(tǒng)總線（母板）
計(jì)算機(jī)主板是cnc裝置的核心。
功能結(jié)構(gòu)：
cpu及其外圍芯片；內(nèi)存單元及其外圍芯片；通訊接口（串口，并口，鍵盤接口） 。軟、硬驅(qū)動(dòng)器接口。
計(jì)算機(jī)主板的主要作用：
對輸入到cnc裝置中的各種數(shù)據(jù)、信息（ 零件加工程序，各種i/o信息等） 進(jìn)行相應(yīng)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。并根據(jù)其處理結(jié)果，向各功能模塊發(fā)出控制命令，傳送數(shù)據(jù)，使用戶的指令得以執(zhí)行。
系統(tǒng)總線（母板） ：由一組傳送數(shù)字信息的物理導(dǎo)線組成，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)或信息交換的通道：
數(shù)據(jù)總線：8根數(shù)據(jù)線、總線寬度8位；地址總線：16根地址線（直接尋址64k）；
控制總線：
工業(yè)用pc機(jī)的總線母板是獨(dú)立的無源四層板（走線面、元件面、電源層和地線層），它的可靠性高于兩層板。其規(guī)格有6槽、8槽、12槽、14槽等。
2 、顯示模塊（顯示卡）
顯示卡的主要作用：
接收來自cpu的控制命令和顯示用的數(shù)據(jù)，經(jīng)與crt的掃描信號(hào)調(diào)制后，產(chǎn)生crt顯示器所需要的視頻信號(hào)，在crt上產(chǎn)生所需要的畫面。
在cnc裝置中，crt顯示是一個(gè)非常重要的功能，它是人機(jī)交流的重要媒介，它給用戶提供了一個(gè)直觀的操作環(huán)境，可使用戶能快速地熟悉適應(yīng)其操作過程。
顯示卡是一個(gè)通用性很強(qiáng)的模塊。它不僅隨時(shí)可以在市場上買到，而且它還有非常豐富的支持軟件，因此無需用戶自己開發(fā)。
3 、輸入/輸出模塊 （ 多功能卡）
它是cnc裝置與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交換的接口板，即cnc裝置通過該接口可以從輸入設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，也可以將cnc裝置中的數(shù)據(jù)送給輸出設(shè)備。
該模塊也是標(biāo)準(zhǔn)的pc機(jī)模塊，一般不需要用戶自己開發(fā)。如果計(jì)算機(jī)主板選用的是標(biāo)準(zhǔn)主板，則此板可省略。
以上三部分（計(jì)算機(jī)主板、顯示卡、輸入/輸出），再配上鍵盤、電源、機(jī)箱，實(shí)際上是一部通用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它是cnc 裝置的核心，從某種意義上講，cnc裝置的檔次和性能是由它決定的。因此，cnc裝置中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的合理選用是至關(guān)重要的。
4 、電子盤（存儲(chǔ)模塊）
電子盤是cnc裝置*的存儲(chǔ)模塊。在cnc裝置中它用來存放下列數(shù)據(jù)和參數(shù)：
系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)固有數(shù)據(jù)；系統(tǒng)的配置參數(shù)（系統(tǒng)所能控制的進(jìn)給軸數(shù)，軸的定義，系統(tǒng)增益等） ；用戶的零件加工程序。
計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所用存儲(chǔ)器件有三類：
磁存儲(chǔ)器件，如：軟/硬磁盤（讀/寫）。光存儲(chǔ)器件，如：光盤（只讀）。電子（半導(dǎo)體）存儲(chǔ)器件，如 ram 、rom 、flash 等。
前兩類一般用作外存儲(chǔ)器，其特點(diǎn)是容量大，價(jià)格低。
電子存儲(chǔ)器件一般用作內(nèi)存儲(chǔ)器，其價(jià)格高于前兩類。若按其讀寫性能來看，它又可分為三類：
只讀存儲(chǔ)元件（rom、prom、eprom、e2prom）；易失性隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)元件（ram）。非易失性讀寫存儲(chǔ)元件。
這類器件有：
e2prom ；flash ；帶后備電池的ram 。
在cnc裝置中，常采用電子存儲(chǔ)器件作為外存儲(chǔ)器，主要是考慮到cnc裝置的工作環(huán)境有可能受到電磁干擾，磁性器件的可靠性低，而電子存儲(chǔ)器件的抗電磁*力相對來講要強(qiáng)一些。
因電子器件組成的存儲(chǔ)單元是按磁盤的管理方式進(jìn)行的，故稱其為電子盤。電子盤的規(guī)格有：1.44mb、2.88mb、6mb、12mb等。
5 、plc（programmable logic controller）模塊
plc模塊：cnc裝置實(shí)現(xiàn)順序控制的模塊。
plc 模塊的作用：接收來自操作面板、機(jī)床上的各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、強(qiáng)電柜里的繼電器以及主軸控制、刀庫控制的有關(guān)信號(hào)，經(jīng)處理后輸出去控制相應(yīng)器件的運(yùn)行。
cnc裝置與被控設(shè)備交換的信息有三類：
開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、脈沖信號(hào)。
上述信號(hào)由于其類型、電平、功率以及抗干擾的原因，一般不能直接與cnc 裝置相聯(lián)，需要一個(gè)接口對這些信號(hào)進(jìn)行變換處理。
plc模塊變換處理其目的：
滿足cnc系統(tǒng)的輸入輸出要求。信號(hào)轉(zhuǎn)換主要包括幾個(gè)方面：
電平轉(zhuǎn)換；a/d、d/a轉(zhuǎn)換；數(shù)字量與脈沖量相互轉(zhuǎn)換；功率匹配；阻斷外部的干擾信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，在電氣上將cnc裝置與外部信號(hào)進(jìn)行隔離，以提高cnc裝置運(yùn)行的可靠性。
cnc 機(jī)床用的plc 一般分為兩類：
內(nèi)裝型（built-in type ）plc（或集成式、內(nèi)含式）。獨(dú)立型（stand-alone type ）plc（或通用型）
6 、位置控制模塊
位置控制模塊是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)軌跡控制時(shí)，cnc 裝置與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接的接口模塊。
常用的位置控制模塊有：
開環(huán)位置控制模塊：cnc 裝置與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的接口；閉環(huán)（含半閉環(huán)）位置控制模塊：cnc 裝置與直流、交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置的接口。
7 、功能接口模塊
實(shí)現(xiàn)用戶特定功能要求的接口板，實(shí)例：
仿形控制器接口；激光加工焦點(diǎn)自動(dòng)跟蹤器接口；刀具監(jiān)控系統(tǒng)中的信號(hào)采集器接口板。
三、數(shù)控系統(tǒng)（ 硬件） 簡介
我國數(shù)控系統(tǒng)是具有自主版權(quán)的高性能數(shù)控系統(tǒng)之一。它以通用的工業(yè) pc 機(jī)為基礎(chǔ)，采用開放式的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的可靠性和質(zhì)量得到了保證。它適合多坐標(biāo) （2-5 軸） 數(shù)控 鏜 銑床和加工中心，在增加相應(yīng)的軟件模塊后，也可適應(yīng)于其它類型的數(shù)控機(jī)床 （ 數(shù)控磨床、車床、齒輪加工機(jī)床等） 以及特種加工機(jī)床（激光加工機(jī)、線切割機(jī)等）。
四、多主結(jié)構(gòu)的cnc系統(tǒng)硬件簡介
多主cpu 結(jié)構(gòu)中，有兩個(gè)或兩個(gè)以上的cpu 部件，部件之間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，通過總線 仲裁器（ 由硬件和軟件組成） 來解決總線爭用問題，通過公共存儲(chǔ)器來進(jìn)行信息交換。
1 、多主結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：
能實(shí)現(xiàn)真正意義上的并行處理，處理速度快，可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的系統(tǒng)功能。容錯(cuò)能力強(qiáng)，在某模塊出了故障后，通過系統(tǒng)重組仍可斷繼續(xù)工作
2 、多主結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式：
共享總線結(jié)構(gòu)型；共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)型。
結(jié)構(gòu)特征：
功能模塊分為帶有cpu 的主模塊和從模塊 （ram/rom ，i/o 模塊 ） ，以系統(tǒng)總線為中心，所有的主、從模塊都插在嚴(yán)格定義的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線上。采用總線仲裁機(jī)構(gòu) （ 電路） 來裁定多個(gè)模塊同時(shí)請求使用系統(tǒng)總線的競爭問題。
共享總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：
結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)組配靈活、成本相對較低、可靠性高；
共享總線結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：
總線是系統(tǒng)的“ 瓶頸” ，一旦系統(tǒng)總線出現(xiàn)故障，將使整個(gè)系統(tǒng)受到影響；由于使用總線要經(jīng)仲裁，使信息傳輸率降低。
結(jié)構(gòu)特征：
面向共公存儲(chǔ)器來設(shè)計(jì)的，即采用多端口來實(shí)現(xiàn)各主模塊之間的互連和通訊，采用多端口控制邏輯來解決多個(gè)模塊同時(shí)訪問多端口存儲(chǔ)器沖突的矛盾。
由于多端口存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)較復(fù)雜，而且對兩個(gè)以上的主模塊，會(huì)因爭用存儲(chǔ)器可能造成存儲(chǔ)器傳輸信息的阻塞，所以這種結(jié)構(gòu)一般采用雙端口存儲(chǔ)器（雙端口ram）。