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開放式體系結(jié)構(gòu)—數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的潮流

時(shí)間：2008-07-29瀏覽：286次轉(zhuǎn)載：《制造技術(shù)與機(jī)床》收藏

摘要：新技術(shù)層出不窮是當(dāng)今世界的主要特點(diǎn)之一，作為裝備業(yè)及制造領(lǐng)域的一本專業(yè)性期刊，我們在關(guān)注新技術(shù)、介紹新動(dòng)向的同時(shí)，更注重這些技術(shù)的應(yīng)用及其市場的適應(yīng)性。因?yàn)橹挥袑?shí)用的新技術(shù)才能在市場中立足，才能在立足的同時(shí)不斷發(fā)展成熟，才能創(chuàng)造出可觀的效益。基于此想法，我刊特地開設(shè)了“新技術(shù)應(yīng)用園地 ”。此園地首先得到了北京元茂興控制設(shè)備技術(shù)有限公司的大力支持，并將利用1年左右的時(shí)間連續(xù)刊登以PMAC為核心的開放式數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)電一體化系統(tǒng) DIY兩個(gè)方面的主題文章，并以講座的形式結(jié)合實(shí)例逐步引導(dǎo)讀者和用戶開發(fā)具有自我特色的開放式數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)電一體化系統(tǒng)。

開放式數(shù)控系統(tǒng)這一專業(yè)術(shù)語，相信大家不僅聽得很多，而且說得也不少。但何謂開放式數(shù)控系統(tǒng)?對(duì)這一問題解說得比較透徹的人并不在多數(shù)。我們知道，即使是普通的數(shù)控系統(tǒng)也有其開放的一些方面，因此所謂開放總是在一定層次上及深度上的開放，而且隨著技術(shù)的進(jìn)步和時(shí)間的不同，開放式數(shù)控系統(tǒng)的概念也在發(fā)展。從另一方面來講，既然是開放式數(shù)控系統(tǒng)，那么用戶能否借助一些工具和平臺(tái)來隨心所欲地搭建自己所需的數(shù)控系統(tǒng)、開發(fā)自己所需的特殊功能呢?回答應(yīng)該是肯定的。但實(shí)際上，許多用戶包括研究所和學(xué)校一提到開發(fā)，心里就沒底，買來成套的數(shù)控系統(tǒng)都吃不透、用不好，怎能自我搭建數(shù)控系統(tǒng)?

相信通過元茂興公司的連續(xù)講座，讀者一定會(huì)增長這方面的知識(shí)和才干!

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到專用CNC系統(tǒng)之間的自成一體所帶來的互不兼容的弊病，迫切需求具有配置靈活、功能擴(kuò)展簡便、基于統(tǒng)一的規(guī)范和易于實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理的開放式系統(tǒng)。1987年，美國提出了下一代控制器計(jì)劃NGC(Next Generation Workstation/Machine Controller)和開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)SOSAS(Standards of Open SystemArchitecture for Automatic Systems)，首次提出了開放式體系結(jié)構(gòu)的概念。1992年，歐共體開始實(shí)施自動(dòng)化系統(tǒng)控制裝置的開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計(jì)劃 OSACA(OpenSystem Architecture for Control Within Automation Sys-tems)。經(jīng)過十多年的發(fā)展，開放性一詞已經(jīng)深入人心，并且體現(xiàn)在相關(guān)產(chǎn)品中。開放式數(shù)控系統(tǒng)成為CNC發(fā)展的潮流。

開放式數(shù)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢:①具有強(qiáng)大的適應(yīng)性和靈活配置能力，能適應(yīng)各種設(shè)備，可靈活配置，隨意集成。②控制軟件具有及時(shí)擴(kuò)展和聯(lián)接功能，可以順應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，加入各種新功能。③不僅能適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展和更新?lián)Q代，而且能有效保護(hù)用戶原有投資。④操作簡單，維護(hù)方便。⑤遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)規(guī)范，模塊之間具有兼容性，部件具有互換性和互操作性。

伴隨著計(jì)算機(jī)軟件取得的重大成果，開放式數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生了三種結(jié)構(gòu)類型:

專用CNC+PC型 即在傳統(tǒng)的專機(jī)數(shù)控中簡單地嵌入PC技術(shù)，使得整個(gè)系統(tǒng)可以共享一些計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源，計(jì)算機(jī)主要起到輔助編程、分析、監(jiān)控、指揮生產(chǎn)、編排工藝等工作。這種數(shù)控系統(tǒng)由于其開放性只在PC部分，其專業(yè)的數(shù)控部分仍處于瓶頸結(jié)構(gòu)。
運(yùn)動(dòng)控制器+PC型 即完全采用以PC為硬件平臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)近年的提法比較多，主要有基于PC或PC Base等，其中最主要的部件是計(jì)算機(jī)和控制運(yùn)動(dòng)的控制器。控制器以美國Delta Tau公司生產(chǎn)的PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制器最為出色，控制器本身具有CPU，同時(shí)開放包括通信端口、結(jié)構(gòu)在內(nèi)的大部分地址空間，輔以通用的DLL同PC結(jié)合得最為緊密。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是靈活性好、功能穩(wěn)定、可共享計(jì)算機(jī)的所有資料，目前已達(dá)到遠(yuǎn)程控制等先進(jìn)水平。
純PC型 即完全采用PC的全軟件形式的數(shù)控系統(tǒng)，但由于存在著操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性及系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題，這種系統(tǒng)目前正處于探求階段，還沒有大規(guī)模投入到實(shí)際的應(yīng)用中。

總體而言，基于PC和多軸運(yùn)動(dòng)控制器的開放式數(shù)控系統(tǒng)，是當(dāng)前最為理想的開放式數(shù)控系統(tǒng)。PC機(jī)處理非實(shí)時(shí)部分，實(shí)時(shí)控制由插入PC的多軸運(yùn)動(dòng)控制器來承擔(dān)。這種數(shù)控系統(tǒng)的典型代表就是以PMAC為核心的開放式數(shù)控系統(tǒng)。

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