数控装置硬件结构按CNC装置中各印制电路板的插接方式可分为大板式结构和功能模板式结构；按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构；按CNC装置硬件的制造方式可以分为专用型结构和个人计算机式结构；按CNC装置的开放程度又可分为封闭式结构、PC嵌入NC式结构、NC嵌入PC式结构和软件型开放式结构

1）大板式结构

大板式结构CNC系统的CNC装置由主板、PLC板、通信板、ROM/RAM板、附加轴控制板、电源单元等组成。主板是大印制电路板，其他电路是小印制电路板，它们插在大印制电路板上的插槽内而共同构成CNC装置。

2）功能模块式结构

在采用功能模式结构的CNC装置中，将整个CNC装置按功能划分为模块，硬件和软件的设计都采用模块化设计方法，即每一个功能模块被做成尺寸相同的印制电路板（称为功能模板），相应功能模块的控制软件也模块化。这样形成了一个所谓的交钥匙CNC系统产品系列，用户只要按需要选用各种控制单元母板及所需功能模板，并将各功能模板插入控制单元母板的槽内，就搭成了自己需要的CNC系统的控制装置。常见的功能模板有CNC控制板、位置控制板、PLC板、图形板和通信板等。

1）单微处理器结构

在单微处理器结构中，只有一个微处理器，以集中控制、分时处理数控的各个任务。而有的CNC系统虽然有两个以上的微处理器，但其中只有一个微处理器能够控制系统总线，占有总线资源；而其他微处理器成为专用的智能部件，不能控制系统总线，不能方位主存储器。它们组成主从型结构，也被归于单微处理器结构。

单微处理器结构的CNC系统具有如下一些特点：

（1）CNC系统内只有一个微处理器，对存储、插补运算、输入/输出控制、CRT显示等功能都由它集中控制、分时处理。

（2）微处理器通过总线与存储、输入/输出控制等各种接口相连，构成CNC系统。

（3）结构简单，容易实现。

2）多微处理器结构

单微处理器结构的数控装置因为只有一个CPU，实行集中控制，其功能受微处理器字长、数据宽度、寻址能力和运算速度的限制，而且插补等功能由软件来实现，因此数控功能的扩展和提高与处理速度成为一对突出的矛盾。若想从根本上提高CNC装置的功能，则需要采用多微处理器结构。现代最新结构的CNC装置都采用多微处理器结构。

多微处理器结构中，有两个以上的CPU构成处理部件和各种功能模块，处理部件和功能模块之间采用紧耦合或者松耦合形式。紧耦合结构有集中的操作系统，共享资源；松耦合结构，有多层操作系统，有效地实行并行处理。

CNC装置的多CPU结构方案多种多样，它是随着计算机系统结构的发展而变化的，多微处理器互连方式有总线互连、环形互连、交叉开关互连、多级开关互连和混合交换互连等。多微处理器的CNC装置一般采用总线互连方式，典型的结构有共享总线型、共享存储器型以及它们的混合型等。

多微处理器CNC装置采用模块化技术，CNC装置中包括哪些模块，可根据具体情况合理安排，一般由下面几种功能模块组成：CNC管理模块，主存储器模块，CNC插补模块，位置控制模块，PLC功能模块，数据输入、输出和显示模块等。

1）专用型结构

这类CNC装置的硬件由各制造厂专门设计和制造，布局合理，结构紧凑，专用性强，但硬件之间彼此不能交换和替代，没有通用性，如FANUC数控系统、SIEMENS数控系统、美国A-B系统等都属于专用型。

2）个人计算机式结构

这类CNC系统是以工业PC机作为CNC装置的支撑平台，再由各数控机床制造厂根据数控的需求，插入自己的控制卡和数控软件构成相应CNC装置。

1）封闭式结构

封闭式是专用的封闭体系结构的数控系统。

2）PC嵌入NC式结构系统

是由于数控系统制造商不愿放弃多年来积累的数控软件技术，又想利用计算机丰富的软件资源而开发的产品。然而，尽管它也具有一定的开放性，但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统，其体系结构还是不开放的，因此用户无法介入数控系统的核心。这类系统结构复杂、功能强大，但价格昂贵。

3）NC嵌入PC式结构

它由开放体系结构运动控制卡加PC机构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。它本身就是一个数控系统，可以单独使用。它开放的函数库供用户在Windows平台下自行开发构造所需的控制系统，因而这种开放结构运动控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。

4）软件型开放式结构

这是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给用户最大的选择性和灵活性，它的CNC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。用户可以在WindowsNT平台上，利用开放的CNC内核，开发所需的各种功能，构成各种类型的高性能数控系统，与前几种数控系统相比，软件型开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。