西門子數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測(cè)量系統(tǒng)。控制系統(tǒng)硬件是一個(gè)具有輸入輸出功能的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，按加工工件程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)機(jī)械的直線和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)位置、速度，并反饋到控制系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，來修正控制指令;伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將來自控制系統(tǒng)的控制指令和測(cè)量系統(tǒng)的反饋信息進(jìn)行比較和控制調(diào)節(jié)，控制PWM電流驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械按要求運(yùn)動(dòng)。這三部分有機(jī)結(jié)合，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。
 

　　控制系統(tǒng)硬件是具有人際交互功能，具有包括現(xiàn)場(chǎng)總線接口輸入輸出能力的專用計(jì)算機(jī)。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)。位置測(cè)量系統(tǒng)主要是采用長(zhǎng)光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。
 

　　一、硬件結(jié)構(gòu)
 

　　從硬件結(jié)構(gòu)上的角度，西門子數(shù)控系統(tǒng)到目前為止可分為兩個(gè)階段共六代，一階段為數(shù)值邏輯控制階段，其特征是不具有CPU，依靠數(shù)值邏輯實(shí)現(xiàn)數(shù)控所需的數(shù)值計(jì)算和邏輯控制，包括一代是電子管數(shù)控系統(tǒng)，二代是晶體管數(shù)控系統(tǒng)第三代是集成電路數(shù)控系統(tǒng);二個(gè)階段為計(jì)算機(jī)控制階段，其特征是直接引入計(jì)算機(jī)控制，依靠軟件計(jì)算完成數(shù)控的主要功能，包括四代是小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，五代是微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，第六代是PC數(shù)控系統(tǒng)。
 

　　由于上世紀(jì)90年代開始，PC結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及推廣，PC構(gòu)架下計(jì)算機(jī)CPU及外圍存儲(chǔ)、顯示、通訊技術(shù)的高速進(jìn)步，制造成本的大幅降低，導(dǎo)致PC構(gòu)架數(shù)控系統(tǒng)日趨成為主流的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系。PC數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，形成了"NC+PC"過渡型結(jié)構(gòu)，既保留傳統(tǒng)NC硬件結(jié)構(gòu)，僅將PC作為HMI。
 

　　二、軟件結(jié)構(gòu)
 

　　(1)輸入數(shù)據(jù)處理程序
 

　　它接收輸入的零件加工程序，將標(biāo)準(zhǔn)代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，或?yàn)椴逖a(bǔ)運(yùn)算和速度控制等進(jìn)行預(yù)計(jì)算。通常，輸入數(shù)據(jù)處理程序包括輸入、譯碼和數(shù)據(jù)處理三項(xiàng)內(nèi)容。
 

　　(2)插補(bǔ)計(jì)算程序
 

　　CNC系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如曲線的種類、起點(diǎn)、終點(diǎn)、既定速度等進(jìn)行中間輸出點(diǎn)的插值密化運(yùn)算。上述密化計(jì)算不僅要嚴(yán)格遵循給定軌跡要求還要符合機(jī)械系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)加減速的要求。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，分別向各坐標(biāo)軸發(fā)出形成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位置指令。這個(gè)過程稱為插補(bǔ)運(yùn)算。計(jì)算得到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位置指令通過CNC內(nèi)或伺服系統(tǒng)內(nèi)的位置閉環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)控制調(diào)節(jié)，輸出電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，完成程序規(guī)定的加工任務(wù)。
 

　　CNC系統(tǒng)是一邊插補(bǔ)進(jìn)行運(yùn)算，一邊進(jìn)行加工，是一種典型的實(shí)時(shí)控制方式。
 

　　(3)管理程序
 

　　管理程序負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)運(yùn)算等為加工過程服務(wù)的各種程序進(jìn)行調(diào)度管理。管理程序還要對(duì)面板命令、時(shí)鐘信號(hào)、故障信號(hào)等引起的中斷進(jìn)行處理。在PC化的硬件結(jié)構(gòu)下，管理程序通常在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持下實(shí)現(xiàn)。
 

　　(4)診斷程序
 

　　診斷程序的功能是在程序運(yùn)行中及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。也可以在運(yùn)行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件(CPU、存儲(chǔ)器、接口、開關(guān)、伺服系統(tǒng)等)的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。