01
数控系统概述
定义、发展历程、分类与应用领域
基础概念
02
数控系统硬件架构总览
硬件组成、核心模块划分、典型硬件拓扑
硬件拓扑
03
运动控制核心
伺服驱动系统、步进与伺服对比、编码器与反馈
伺服编码器
04
CNC控制器硬件
工控机、嵌入式控制器、PLC与运动控制卡
控制器PLC
05
人机交互硬件
操作面板、手持单元、显示器与触摸屏
HMI面板
06
I/O接口与通信
数字量输入输出、模拟量接口、现场总线(EtherCAT/CANopen)
总线EtherCAT
07
主轴驱动系统
变频器与主轴电机、主轴定向与刚性攻丝
主轴变频
08
辅助系统硬件
冷却系统、润滑系统、排屑器与刀库控制
辅助刀库
09
数控系统软件架构总览
软件分层、实时性与非实时性任务划分
软件实时
10
实时操作系统(RTOS)
VxWorks、RT-Linux、FreeRTOS在数控中的应用
RTOSVxWorks
11
运动控制软件
插补算法(直线、圆弧、样条)、速度规划(T型/S型曲线)
插补速度规划
12
PLC软件
梯形图编程、逻辑控制、与CNC的协同
PLC梯形图
13
人机界面(HMI)软件
界面设计原则、常用开发工具(Qt、WinCC)
HMIQt
14
数控编程与G代码解析
G代码标准、解析器设计、编译与解释执行
G代码解析
15
通信协议栈
EtherCAT主站/从站协议栈、CANopen协议实现
EtherCATCANopen
16
数据采集与监控
传感器数据采集、状态监测、故障诊断
采集诊断
17
软硬件协同设计
接口定义、时序约束、资源分配
协同接口
18
系统集成与调试
硬件联调、软件集成、系统测试流程
集成调试
19
可靠性设计
冗余设计、看门狗、电磁兼容(EMC)设计
可靠性EMC
20
安全功能设计
急停、安全门锁、STO(安全转矩关闭)
安全STO
21
数控系统性能指标
加工精度、表面粗糙度、跟随误差、响应时间
性能精度
22
典型数控系统案例分析
FANUC、Siemens、华中数控架构对比
案例对比
23
开放式数控系统
PC-Based CNC、软核CNC、LinuxCNC
开放LinuxCNC
24
多轴联动与RTCP
五轴联动原理、RTCP算法、后处理
五轴RTCP
25
智能数控技术
自适应控制、振动抑制、热误差补偿
智能补偿
26
工业互联网与数控
OPC UA、MQTT、数据上云
工业互联网OPC UA
27
数字孪生与虚拟调试
虚拟机床、仿真验证、数字孪生应用
数字孪生仿真
28
数控系统开发工具链
交叉编译环境、调试工具、版本管理
工具链调试
29
数控系统标准与规范
ISO 6983、ISO 14649(STEP-NC)、IEC 61131
标准STEP-NC
30
未来趋势
AI数控、边缘计算、5G在数控中的应用
AI5G边缘