开放式数控系统的与应用

开放式数控系统的研究与应用1、引言数控技术正以以前所未有的的深度和广度度深刻影响着着现代制造技技术，正在给给制造业带来来革命性的变变化。随着数数控技术的不不断发展，传传统数控系统统的专用的、封封闭式的体系系结构，已不不能适应当今今制造业市场场变化与竞争争，也不能满满足现代制造造业向信息化化、敏捷制造造模式发展的的需要。这就就迫切需要开开发具有自动动化，智能化化，柔性化，开放性、性能稳定、价格低廉的新型数控系统。①当今，随着科学学技术，产品品结构，产品品市场等方面面的快速发展展，数控系统统应该具有更更好的通用性性、柔性、适适应性、扩展展性，为适应数控控进线、联网网、普及型个个性化、多品品种、小批量量、柔性化及及数控迅速发发展的要求，最最重要的就是是体系结构的的开放化，设设计生产开放放式的数控系系统，以解决决当前复杂多多变的市场需需求与封闭式式传统数控系系统之间的矛矛盾。2、数数控系统的概概述2-1开放式数数控系统的内内涵开放式数控系统统是能在多个个平台上工作作，并能实现现多个系统相相互操作，从从而为客户提提供更多的便便利。它具有有模块化的结结构，使系统统各功能模块块与来源于不不同供应商的的系统高度兼兼容，用户根根据个人需求求改善，扩展展系统性能，以以迅速满足各各应用需求。2-2开放式数数控系统的发发展状况研究与开发通用用、开放型数数控系统，一一直是国际数数控技术发展展的最新潮流流。1989年美国政府府资助的NGC作为数控系系统开放式的的标准提案备备受瞩目，还还有OMAC开发计划。与与NGC计划同步进进行的还有日日本一项面对对21世纪制造产产业的长期研研究IMS和OSEC计划也付之之于行动。面面对国际市场场的形成与制制造业的发展展趋向，中国国也不甘示弱弱。近年来国内自有有版权的开放放性控制系统统有四种：华华中Ⅰ型、中华Ⅰ型、航天Ⅰ型和蓝天Ⅰ型。另外国国内有很多企企业，高校，所所等单位利用用具有嵌入式式，和开放特特性的伺服控控制器。⑥目前国内的控制制系统还不具具备开放性控控制系统的本本质特征，仍仍有许多需要要改进之处。首先，各系统所所采用的体系系结构并不一一致，仍是自自成体系，相相互之间缺乏乏兼容性和互互换性，而且且对体系结构构的阐述都只只限于具体实实现层，没有有提高到理论论的、抽象的的层次上来，因因而各系统软软硬件不具备备可移植性和和互操作性。其次，没有充分分利用像Windoows、UNIX、OS/2等新型操作作系统。软件件开发思想与与技术落后，始始终处于甚至至低于结构化化程序设计的的水平。总体上讲，我国国制造业对开开放式制造控控制系统有着着巨大的需求求与动力我我国制造业和和制造业组织织面临着调整整、改造和优优化的艰巨任任务，因此存存在着研究和和发展包括开开放性控制系系统在内的新新一代制造技技术的巨大动动力；面对激激烈的市场竞竞争，要使我我们的产品在在国际上占有有一席之地，必必须尽快提高高产品的技术术含量和性能能指标，并与与国际接轨。数数控系统，无无论是其作为为商品本身，还还是作为商品品的加工手段段，都要求其其是一个开放放式控制系统统。②2-3开放式数数控系统的主主要结构形式式目前国内外所开开发的开放式式数控系统主主要有以下三三种结构：专用的NC+PPC型即在传统非非开放性数控控系统安装上上PC主板，能够够让整个系统统享受到计算算机的软硬件件资源。PC+NC类型型该类型系统统是将NC卡(运动控制卡)插入通用PC的扩展槽中中组成的。它它能够充分地地保证系统性性能，软件的的通用性强，并并且编程处理理灵活。这是是目前采用较较多的一种结结构形式，这这种结构形式式采用“PC+运动控制器”形式建造数数控系统的硬硬件平台，其其中以工业PC为主控计算算机，组件采采用商用标准准化模块，总总线采用PC总线形式，同同时以多轴运运动控制器作作为系统从机机，进而构成成主从分布式式的结构体系系。纯PC型即即CNC的全部功能能均由PC实现，并通通过装在PC机上扩展槽槽的伺服接口口卡对伺服驱驱动等进行控控制。其软件件的通用性好好，编程处理理灵活。目前前该系统处于于研究阶段，还还未能形成产产品，但它代代表了数控系系统的发展方方向。2-4实例分析析开放式数控系统统的核心是开开放性的运动动控制器，世世界上功能最最大的控制器器就是美国的的PMAC多轴控制器器，可以同时时操控1-8个轴，因此此选定PMAC为分析对象象。⑤PMAC具有开开放性的特点点，在硬件结结构上，其开开放性体现在在：与不同的硬件平平台匹配，可可以分别在不不同的总线上上运行。与各种伺服系统统匹配，它可可以控制各种种类型的电动动机：如直流流电机（有刷刷，无刷，直直线），交流流电机，步进进电机。与各种检测元件件相匹配，诸诸如增量编码码器，绝对编编码器，旋转转变压器，直直线电压位移移传感器等。与PC机间有各各种通讯方式式，与PC机间的数据据交换可以直直接进行，也也可以通过相相端口RAM(EEPRAM))实现。在软件结构上，其其开放性体现现在：人机界面的对外外开放，可以以通过VC++,,VB等高级编程程调用动态链链接库，实现现WINDOOWS环境下的人人机界面。数控功能的对外外开放，在基基本指令的基基础上制定出出G代码，M代码等数控控功能。PLC功能的对对外开放，PMAC包含了可编编程控制器功功能。控制系统定制的的对外开放性性，2-4-1应用用于电火花线线切割加工的的分析：③线切割机床有五五轴驱动，分分别是X、Y、Z、U、V，其中X、Y控制工作台台面的运动，实实现对工件的的轮廓加工，U、V轴控制上下下导嘴的运动动，实现对工工件轮廓锥度度加工的切割割，Z轴根据工件件的厚度调整整上线架的高高度，做上下下运行。线切割机床的硬硬件结构控制制方案：工业控制机IPC工业控制机IPCPMAC运动控制卡DPRAMI\O接口板输入输出控制信号伺服信号连接板RS232由图可以看出，系系统采用“PC+PMMAC运动控制卡卡的上下位机机结构形式上上，上位机采采用工业控制制机IPC，下位机采采用PMAC运动控制卡卡，系统控制制器PMAC与IPC的通信主要要是通过RS232串口来实现现的，PC机负责完成成数控系统的的配置和人际际交互功能，可可充分利用PCjihhu现有的软硬硬件资源，并并可继承网络络和多媒体功功能。线切割机床的软软件控制方案案：线切割机床控制系统的软件结构实时控制模块人机交互模块通讯模块线切割机床控制系统的软件结构实时控制模块人机交互模块通讯模块软件开发的主要要任务在于实实现工业控机机。PMAC,伺服系统，机机床电器两侧侧相互之间实实时可靠的通通讯，并加入入用户自己的的功能模块。下下切割控制系系统的软件结结构有三大模模块，如上图图所示。启动CNC应用用程序后，进进入系统主界界面前需要对对PMAC进行初始化化，使整个数数控系统上电电，最进行刷刷新，检查是是否有错误出出现。另外PMAC的PLC程序的编写写，要存放在在PMAC的PLC程序缓冲区区内，在编写写一个PLC程序之前，必必须先关上原原来的缓冲区区，再打开新新的缓冲区④。结语

开放式数控控系统是数控控技术发展的的必然趋势，其其给数控系统统生产商、机