西門子數控系統由三大部分組成，即控制系統，伺服系統和位置測量系統。控制系統硬件是一個具有輸入輸出功能的專用計算機系統，按加工工件程序進行插補運算，發出控制指令到伺服驅動系統;測量系統檢測機械的直線和回轉運動位置、速度，并反饋到控制系統和伺服驅動系統，來修正控制指令;伺服驅動系統將來自控制系統的控制指令和測量系統的反饋信息進行比較和控制調節，控制PWM電流驅動伺服電機，由伺服電機驅動機械按要求運動。這三部分有機結合，組成完整的閉環控制的數控系統。
 

　　控制系統硬件是具有人際交互功能，具有包括現場總線接口輸入輸出能力的專用計算機。伺服驅動系統主要包括伺服驅動裝置和電機。位置測量系統主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。
 

　　一、硬件結構
 

　　從硬件結構上的角度，西門子數控系統到目前為止可分為兩個階段共六代，一階段為數值邏輯控制階段，其特征是不具有CPU，依靠數值邏輯實現數控所需的數值計算和邏輯控制，包括一代是電子管數控系統，二代是晶體管數控系統第三代是集成電路數控系統;二個階段為計算機控制階段，其特征是直接引入計算機控制，依靠軟件計算完成數控的主要功能，包括四代是小型計算機數控系統，五代是微型計算機數控系統，第六代是PC數控系統。
 

　　由于上世紀90年代開始，PC結構的計算機應用的普及推廣，PC構架下計算機CPU及外圍存儲、顯示、通訊技術的高速進步，制造成本的大幅降低，導致PC構架數控系統日趨成為主流的數控系統結構體系。PC數控系統的發展，形成了"NC+PC"過渡型結構，既保留傳統NC硬件結構，僅將PC作為HMI。
 

　　二、軟件結構
 

　　(1)輸入數據處理程序
 

　　它接收輸入的零件加工程序，將標準代碼表示的加工指令和數據進行譯碼、數據處理，并按規定的格式存放。有的系統還要進行補償計算，或為插補運算和速度控制等進行預計算。通常，輸入數據處理程序包括輸入、譯碼和數據處理三項內容。
 

　　(2)插補計算程序
 

　　CNC系統根據工件加工程序中提供的數據，如曲線的種類、起點、終點、既定速度等進行中間輸出點的插值密化運算。上述密化計算不僅要嚴格遵循給定軌跡要求還要符合機械系統平穩運動加減速的要求。根據運算結果，分別向各坐標軸發出形成進給運動的位置指令。這個過程稱為插補運算。計算得到進給運動的位置指令通過CNC內或伺服系統內的位置閉環、速度環、電流環控制調節，輸出電流驅動電機帶動工作臺作相應的運動，完成程序規定的加工任務。
 

　　CNC系統是一邊插補進行運算，一邊進行加工，是一種典型的實時控制方式。
 

　　(3)管理程序
 

　　管理程序負責對數據輸入、數據處理、插補運算等為加工過程服務的各種程序進行調度管理。管理程序還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進行處理。在PC化的硬件結構下，管理程序通常在實時操作系統的支持下實現。
 

　　(4)診斷程序
 

　　診斷程序的功能是在程序運行中及時發現系統的故障，并指出故障的類型。也可以在運行前或故障發生后，檢查系統各主要部件(CPU、存儲器、接口、開關、伺服系統等)的功能是否正常，并指出發生故障的部位。