3.2.1 数控系统硬件
数控系统硬件基本组成包括微机基本系统、人机对话界面接口、通信接口、进给轴控制接口、主轴控制接口和辅助控制接口等。
以FUNAC Oi-MC数控系统为例，其外观结构如图3-2-1所示，主要由显示器、键盘、手摇脉冲发生器、操作面板和CF卡通信口组成。在显示器和键盘的背面为数控系统的控制板及各种控制接口，如图3-2-2所示。整个数控系统可以用框图形式更加直观地表示，如图3-2-3所示。
图3-2-1 FUNAC数控系统外观结构
图3-2-2 数控系统控制板及其接口
1.微机基本系统
数控系统中的微机基本系统包含中央处理器（CPU）、存储器（RAM，ROM）、定时器、I/O接口和总线（数据总线、地址总线和控制总线），具备基本的数据读取、存储、处理和输出功能。与单片机微控制系统类似，定时器提供CPU工作的时钟脉冲；RAM用于存放零件加工程序，系统输入、输出数据，以及中间计算结果等，数控系统有专门的锂电池为RAM供电，保证系统断电时RAM中存储的数据不会丢失，当锂电池供电不足时更换电池即可；ROM为只读存储器，主要用于存放数控系统软件的相关程序，断电后数据不会丢失；总线用于指令与数据传输，由图3-2-3可以看出，CPU与RAM、ROM、定时器、I/O及外部接口都需要通过总线进行联系。需要注意的是，外部设备不能直接与总线连接，需要通过I/O接口与外部设备接口连接，才能与总线连接。
图3-2-3 数控系统基本组成
2.人机对话界面接口
人机对话界面由NC键盘、显示器、机床操作面板、手摇脉冲发生器组成，如图3-2-4所示，它们各自通过自己的接口电路与I/O接口连接从而与总线连接。
图3-2-4 数控系统人机对话接口
（a）FUNAC数控车床人机接口；（b）FUNAC数控铣床人机接口
3.通信接口
在数控车床配备的FUNAC Oi Mate-TC数控系统和数控铣床配备的FUNAC Oi-MC数控系统均只有RS-232串行通信接口，用于数控程序的网络传输，如图3-2-5所示。
图3-2-5 数控车床与数控铣床通信接口及线缆控系统人机对话接口
（a）机床端RS-232通信接口；（b）RS-232通信线缆
4.进给轴控制接口
以数控车床FUNAC Oi Mate-TC数控系统为例，数控系统通过FSSB（串行高速总线）技术及光缆实现系统与伺服放大器（见图3-2-6）的连接，从而控制伺服电动机转动。进给轴控制接口如图3-2-7所示。
图3-2-6 进给轴伺服放大器及FSSB光缆接口
图3-2-7 数控系统硬件接口
5.主轴控制接口
主轴控制接口有串行主轴接口（JA41）和模拟主轴接口（JA40）之分，二者之间的区别为：通过串行主轴接口控制的主轴电动机为数控系统专用的伺服电动机，采用数字信号控制，电动机驱动装置为伺服驱动器；通过模拟主轴接口控制的主轴电动机多为普通的三相异步电动机，采用0～10 V的模拟电压进行控制，驱动装置为变频器。在数控车床配备的FUNAC Oi Mate-TC数控系统中采用的主轴控制接口为模拟主轴接口（JA40），如图3-2-7所示。
6.辅助控制接口
在数控加工程序中，G代码（G00～G99准备功能指令）和F代码（插补进给速度指令）由数控系统直接控制，然而M代码（如M08冷却液开）、S代码（主轴速度控制）和T代码（刀具选择）都属于机床加工过程中的辅助控制指令，这些控制指令均由PLC控制实现。这些来自机床辅助动作的输入、输出信号都是通过辅助控制接口I/O Link来实现的。I/O Link接口的线缆有两端，一端为JD1A（见图3-2-7），另一端为JD1B（见图3-2-8）。
图3-2-8 数控系统辅助控制接口