1、CNC系统软件体系结构与软硬件界面

现代数控系统是由硬件和软件共同组成的专用实时多任务计算机系统；CNC系统硬件（裸机）为软件的运行提供支持环境；数控系统的许多重要功能通过软件实现，分为管理软件和应用软件2类。

软件和硬件在逻辑上存在等价性；由硬件完成的工作，原则上也可以由软件完成；现代数控系统软件和硬件的关系不固定；硬件执行速度快，专用性强；软件执行速度慢，适应性强。根据计算机运算速度、数控加工任务所要求的控制精度、插补算法的运算时间及性能价格比等综合因素，确定CNC系统软件硬件设计方案。

典型软件硬件界面

主要区别：“插补”和“位控”部分由硬件还是由软件实现。

2、CNC系统软件的工作过程

CNC系统的工作是在硬件的支持下执行软件的全过程（输入、译码、数据处理、插补、位置控制和诊断等过程）。主要包括两部分信息的处理：机床的逻辑功能信息；零件加工程序的坐标控制信息。

1）输入

输入内容：零件程序、控制参数和补偿数据。

输入方式：磁盘输入、光盘输入、键盘输入、通讯接口输入及连接上位计算机的DNC接口输入。

2）译码

以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、翻译成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区内。

包括刀具补偿和速度控制处理。

（1）刀具半径补偿处理

刀补处理的主要工作：

根据G90/G91计算零件轮廓的终点坐标值；

根据R和G41/42，计算本段刀具中心轨迹的终点坐标值；

根据本段与前段连接关系，进行段间连接处理。

（2）速度控制处理

加工程序给定的进给速度是合成速度，无法直接控制。速度处理要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标的分速度。

开环系统：通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现。速度计算的方法是根据程编的F值来确定该频率值。

半闭环和闭环系统：采用数据采样方法进行插补加工，速度计算是根据程编的F值，将轮廓曲线分割为采样周期的轮廓步长。

4）插补

通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之间进行“数据点的密化工作”。

5）位置控制

在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。

6）诊断

检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。

诊断程序包括两部分，一是在系统运行过程中进行的检查与诊断，另一种则在系统运行前或故障发生停机后进行的诊断。诊断程序一方面可以防止故障的发生，另一方面在故障出现后，可以帮助用户迅速查明故障的类型和发生部位。