开放式数控系统结构技术分析

摘要

:数控技术的广泛使用,给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构带来了深刻的变化。

目前

,我国数控系统存在诸多问题,而开放式数控系统能够有利于促进我国数控发展,本文主

要就开放式数控系统体系相关内容进行探讨。

 

　　关键词

:数控教学,开放式,体系结构,数控控制 

　　

 

　　数控技术经过几十年的发展日趋完善

,已由最出的硬件数控(NC)经过计算机数控(CNC),

发展到以微型计算机为基础的数控

(MNC)、直接数控(DNC)和柔性制造系统(FMS)等,并朝着

更高的水平发展。但随着市场全球化的发展

,市场竞争空前激烈,对制造商所生产的产品不但

要求价格低

,质量好,而且要求交货时间短,售后服务好,好要满足用户特殊的需要,即要求产品

具有个性化。而传统的数控系统是一种专用封闭式系统

,它越来越不能满足市场发展的需要。

新的环境要求

CNC 进一步向开放式控制系统转化[1,2]。 

　　

1 、开放式数控系统体系 

　　采用专用计算机组成的数控系统

,在选用高性能的微处理器构成分布式处理结构时,可以

获得很高的性能

,如多轴联动高速、高精度控制,很强的补偿功能、图形功能、故障论断功能以

及通信功能。但是由于大批量生产和保密的需要

,不同的数控系统生产厂家自行设计其硬件

和软件

,这样设计出来的封闭式专用系统具有不同的软硬件模块、不同的编程语言、五花八门

的人机界面、多种实时操作系统、非标准化接口等缺陷。从而导致

,一方面,各控制系统之间互

联能力差

,影响了系统的相互集成;风格不一的操作方式以及专用件的大量使用,给用户的使

用与维护带了很多不便

;另一方面,系统的封闭性阻碍了计算机技术的及时应用,不利于数控

产品技术的进步。显然

,数控系统的这一现状已不能适应当今制造业市场的变化和竞争,也不

能满足现代化制造业向信息化、敏捷制造模式发展的需求。

 

　　

1.1 开放式分析 

　　对于一个开放式数控系统来说

,也应遵循这些基本要求。一个开放的控制系统应具有完

全模块化的结构

,模块之间具有互换性、可扩展性和可移植性,这是一个开放系统的基本特征。

 

　　开放式数控系统的目的就是使

CNC 控制器与当今的 Pc 机类似,系统构筑于一个开放的

平台上

,具有模块化结构,允许用户根据需要进行选配和集成,更改或扩展系统的功能,迅速适

应不同的应用需求

,而且组成系统的各功能模块可以来源于不同的部件供应商,并且相互兼容。

与传统的封闭式专用数控系统相比

,开放式数控系统的主要优势在于:建立一种新型的模块化、

可重构、可扩充的控制系统的结构

,以增强数控系统的功能和性能柔性,在体系结构上给用户

留有进行二次开发更多的余地

,能够快速而有效的响应新的加工需求[1,2]。 

　　

1.2 基于 PC 的开放式体系结构 

　　

PC 以其良好的开放性成为开放式控制系统的基础,数控系统 PC 化已成为必然的趋势,在

开发数控系统时应最大限度利用丰富的

PC 软硬件资源,享受 PC 硬件与软件发展的成果,与

PC 发展同步。基于 PC 的开放式数控系统主要有 3 种:(1)PC 嵌入 NC 型。该类型是把 PC 嵌入
到

Nc 内部,PC 与 NC 之间用专用的总线连接,该系统可以利用原来 CNC 的丰富资源,同时将

PC 作为控制器的前端接口,使其具有 PC 处理的柔性,但不能实现 NC 内核的开放。(2)Nc 嵌入
PC 型。以 PC 机作为系统的核心,把 
　　运动控制卡插入到

PC 机的扩展槽中完成数控系统的功能,软件的通用性好,一般 PC 机

处理各种非实时任务

,运动控制卡处理实时任务。(3)软件型。CNC 功能全部由应用软件来实

现

,具有最好的开放性,但系统的实时性要求处理比较困难,系统开发难度大。 

　　

(1) PC 嵌入例的开放式数控系统。I/O 接口电路主要完成 PC 机与外部控制系统接口功能,

所设计的电路板要符合

PC 总线标准,满足扩展电路的尺寸要求。同时电路的输出信号集中于