CNC装置的软件是为了完成CNC系统各项功能而设计和编制的专用软件，又称为系统软件（系统程序），其作用与计算机操作系统的功能相类似。在系统软件的作用下，CNC装置对输入的加工程序进行处理并发出相应的控制命令。系统软件包括管理软件和控制软件两大部分：管理软件包括输入/输出、诊断和显示等，控制软件包括译码、刀具补偿、速度处理、插补运算和位置控制等软件。CNC系统软件的组成如图3-4所示。
图3-4 CNC系统软件的组成
CNC系统是一个多任务的实时控制系统。所谓多任务，是指在许多情况下CNC装置的多个功能模块必须同时运行，这是由具体的加工控制要求所决定的。
CNC系统的管理软件和控制软件经常是同时工作的。例如在加工零件的同时，要求CNC装置能显示其工作状态，包括零件程序的执行过程、参数变化和当前的坐标位置等，以方便操作者操作。这样在控制软件运行时，管理软件中的显示模块也必须同时运行，而且在控制软件运行过程中，其本身的一些处理模块也必须同时运行。又例如为了保证加工过程的连续性，刀具在各段程序之间不能停顿。译码、刀具补偿和速度处理模块必须与插补模块同时运行，而插补程序必须与位置控制程序同时进行。CNC装置各个功能模块之间的并行处理关系如图3-5所示。
图3-5 CNC多任务并行处理关系
所谓实时控制，则是指对信息的处理及响应必须在规定的时间内完成，具有及时响应的能力。CNC系统是一种实时性要求很高的控制系统，尤其是插补和位置控制模块，必须快速地给出计算处理结果，才能够保证零件加工过程的连续性。
基于上述要求，CNC系统必须采用多任务并行处理技术和实时中断处理技术。根据CNC系统软件各模块之间的组织关系的不同，可以分为两种结构形式，即前后台型结构和多重中断型结构（中断型结构）。
1.前后台型结构
在前后台型结构的CNC装置中，整个系统软件分为前台程序和后台程序两大部分。前台程序是一些实时中断服务程序，承担了几乎全部的实时功能，实现与机床动作直接相关的功能，如插补、位置控制、与机床相关的逻辑控制和监控功能等。后台程序是一个顺序循环执行的程序，主要完成一些实时性要求不高的功能，如零件程序的输入、译码、刀具补偿计算等插补前的准备工作和系统管理工作。
后台程序的主要功能是插补前的准备和管理调度，一般是系统的主程序，程序流程如图3-6所示。其中，键盘服务程序用作输入、编辑零件加工程序；手动操作服务程序用来处理坐标轴运动和回参考点的操作；加工服务程序主要完成程序段的读入、译码、刀具补偿等插补前的准备工作，并启动插补中断。(www.xing528.com)
前台程序是实现系统实时控制的核心，一般通过定时中断来启动。图3-7所示是插补中断和位置控制中断服务程序流程图。
图3-6 后台程序流程
2.中断型结构
中断型结构的系统软件除了初始化程序之外，还将CNC装置的各个功能模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，优先级别高的程序可以打断优先级别低的程序。系统软件本身就是一个大的多重中断系统。
中断优先级的划分与中断服务程序的作用和执行时间有关，表3-1是一个典型CNC系统的中断优先级关系。其中，阅读机的中断优先级较高，这是因为阅读机中断服务时间较短，一般小于1ms。由于机床的刀具运动的实时性要求较高，因此插补运算的优先级高于其他控制功能；而如译码、刀具补偿等功能的实时性要求不高，执行时间也较长，所以中断优先级较低，其中断时间间隔也比较长。
图3-7 前台程序流程
表3-1 典型CNC系统的中断优先级关系
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