圖2.2 單微處理器硬件結(jié)構(gòu)
    單處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置一般是專(zhuān)用型的，其硬件由系統(tǒng)制造廠家專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)、制造，不具備通用性。這種結(jié)構(gòu)中，只有一個(gè)微處理器，以集中控制、分時(shí)處理系統(tǒng)的和個(gè)任務(wù)。某些CNC裝置雖然有兩個(gè)以上的微處理器，但其中只有一個(gè)微處理器能夠控制系統(tǒng)總線(xiàn)，占有總線(xiàn)資源，而其它微處理器只作為專(zhuān)用控制部件，不能控制系統(tǒng)總路線(xiàn)，不能訪(fǎng)問(wèn)主存儲(chǔ)器，它們組成主從結(jié)構(gòu)。如圖2.2所示為單微處理器結(jié)構(gòu)框圖。
   （1） 微處理器（CPU）和總線(xiàn)
    CPU是CNC裝置的核心，完成控制和運(yùn)算兩方面的任務(wù)。目前，CNC裝置中常用的有8位、16位、32位和64位的CPU。
    總線(xiàn)是由賦予一定信號(hào)意義的物理導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成，按信號(hào)的物理意義，可分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、控制總路線(xiàn)三組。數(shù)據(jù)總路線(xiàn)為各部件之間傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總路線(xiàn)的位數(shù)和傳送的數(shù)據(jù)相等，采用雙方向線(xiàn)。地址總路線(xiàn)傳送的是地址信號(hào)，與數(shù)據(jù)總路線(xiàn)結(jié)合使用，以確定數(shù)據(jù)總線(xiàn)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來(lái)源或目的地，采用單向線(xiàn)。控制總路線(xiàn)傳輸?shù)氖枪芾砜偮肪�(xiàn)的某些信號(hào)，如數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖x寫(xiě)控制中斷復(fù)位及各種確認(rèn)信號(hào)，采用單方向線(xiàn)。
   （2） 存儲(chǔ)器
    存儲(chǔ)器用以存放數(shù)據(jù)、參數(shù)和程序等，包括只讀存儲(chǔ)器（ROM、EPROM、EEPROM）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）。系統(tǒng)控制程序放在只讀存儲(chǔ)器中，即使系統(tǒng)斷電控制程序也不會(huì)丟失，程序只能被CPU讀出，不能隨機(jī)寫(xiě)入，必要時(shí)可用紫外線(xiàn)擦除，再重寫(xiě)監(jiān)控程序。運(yùn)算的中間結(jié)果、需顯示的數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)、標(biāo)志信息等存放在RAM中，可以隨機(jī)寫(xiě)入或讀取，斷電后消失。加工的零件程序、機(jī)床參數(shù)等存放在有后備電池的CMOS RAM或磁泡存儲(chǔ)器中，這些信息可以根據(jù)操作需要寫(xiě)入和修改，斷電后信息仍保留。
   （3） I/O（輸入、輸出）接口
    CNC裝置和機(jī)床之間的信號(hào)，一般不直接連接，而通過(guò)I/O接口電路連接。
    I/O接口電路的主要任一是：進(jìn)行必要的電氣隔離，防止干擾信號(hào)引起誤動(dòng)作。主要用光電耦合器或斷電器將CNC裝置也機(jī)床之間的信號(hào)在電氣上加以隔離。二是：進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般CNC裝置的信號(hào)是TTL電平，而機(jī)床控制信號(hào)通常不是TTL電平，并且負(fù)載較大，需要進(jìn)行必要的電一轉(zhuǎn)換和平功率議長(zhǎng)。
   （4） MDI/CRT接口
    MDI手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入通過(guò)數(shù)控面板上的鍵盤(pán)操作。CRT接口提供計(jì)算機(jī)與CRT或LCD顯示器的通信。
   （5） 位置控制模塊
    位置控制模塊數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸位置進(jìn)行控制。
   （6） 可編程控制器（PLC）
    PLC用來(lái)替代傳機(jī)床強(qiáng)電繼電器邏輯控制，利用邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)各種開(kāi)關(guān)量的控制。PLC一般有獨(dú)立的CPU、ROM、RAM和位操作控制器等組成，它和CNC之間通過(guò)雙端口RAM實(shí)現(xiàn)相互的確通信。數(shù)控機(jī)床中使用的PLC可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是“內(nèi)裝型”P(pán)LC，它是為實(shí)現(xiàn)機(jī)床的順序控制而專(zhuān)門(mén)制造的。另一類(lèi)是“獨(dú)立型”P(pán)LC，它是在技術(shù)規(guī)范、功能和參數(shù)上均可滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床要求的獨(dú)立部件。數(shù)控機(jī)床上的PLC多采用內(nèi)裝式。