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開放式體系結構—數控系統發展的潮流

時間：2008年07月29日瀏覽：271次轉載：《制造技術與機床》收藏分享：

摘要：新技術層出不窮是當今世界的主要特點之一，作為裝備業及制造領域的一本專業性期刊，我們在關注新技術、介紹新動向的同時，更注重這些技術的應用及其市場的適應性。因為只有實用的新技術才能在市場中立足，才能在立足的同時不斷發展成熟，才能創造出可觀的效益。基于此想法，我刊特地開設了“新技術應用園地 ”。此園地首先得到了北京元茂興控制設備技術有限公司的大力支持，并將利用1年左右的時間連續刊登以PMAC為核心的開放式數控系統和機電一體化系統 DIY兩個方面的主題文章，并以講座的形式結合實例逐步引導讀者和用戶開發具有自我特色的開放式數控系統和機電一體化系統。

開放式數控系統這一專業術語，相信大家不僅聽得很多，而且說得也不少。但何謂開放式數控系統?對這一問題解說得比較透徹的人并不在多數。我們知道，即使是普通的數控系統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，而且隨著技術的進步和時間的不同，開放式數控系統的概念也在發展。從另一方面來講，既然是開放式數控系統，那么用戶能否借助一些工具和平臺來隨心所欲地搭建自己所需的數控系統、開發自己所需的特殊功能呢?回答應該是肯定的。但實際上，許多用戶包括研究所和學校一提到開發，心里就沒底，買來成套的數控系統都吃不透、用不好，怎能自我搭建數控系統?

相信通過元茂興公司的連續講座，讀者一定會增長這方面的知識和才干!

隨著計算機控制技術和先進制造技術的發展，人們逐漸認識到專用CNC系統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、功能擴展簡便、基于統一的規范和易于實現統一管理的開放式系統。1987年，美國提出了下一代控制器計劃NGC(Next Generation Workstation/Machine Controller)和開放式系統體系結構標準SOSAS(Standards of Open SystemArchitecture for Automatic Systems)，首次提出了開放式體系結構的概念。1992年，歐共體開始實施自動化系統控制裝置的開放系統體系結構計劃 OSACA(OpenSystem Architecture for Control Within Automation Sys-tems)。經過十多年的發展，開放性一詞已經深入人心，并且體現在相關產品中。開放式數控系統成為CNC發展的潮流。

開放式數控系統具有以下優勢:①具有強大的適應性和靈活配置能力，能適應各種設備，可靈活配置，隨意集成。②控制軟件具有及時擴展和聯接功能，可以順應新技術的發展，加入各種新功能。③不僅能適應計算機技術和信息技術的快速發展和更新換代，而且能有效保護用戶原有投資。④操作簡單，維護方便。⑤遵循統一的標準體系結構規范，模塊之間具有兼容性，部件具有互換性和互操作性。

伴隨著計算機軟件取得的重大成果，開放式數控系統產生了三種結構類型:

專用CNC+PC型 即在傳統的專機數控中簡單地嵌入PC技術，使得整個系統可以共享一些計算機的軟、硬件資源，計算機主要起到輔助編程、分析、監控、指揮生產、編排工藝等工作。這種數控系統由于其開放性只在PC部分，其專業的數控部分仍處于瓶頸結構。
運動控制器+PC型 即完全采用以PC為硬件平臺的數控系統。這種系統近年的提法比較多，主要有基于PC或PC Base等，其中最主要的部件是計算機和控制運動的控制器。控制器以美國Delta Tau公司生產的PMAC多軸運動控制器最為出色，控制器本身具有CPU，同時開放包括通信端口、結構在內的大部分地址空間，輔以通用的DLL同PC結合得最為緊密。這種系統的特點是靈活性好、功能穩定、可共享計算機的所有資料，目前已達到遠程控制等先進水平。
純PC型 即完全采用PC的全軟件形式的數控系統，但由于存在著操作系統的實時性、標準統一性及系統穩定性等問題，這種系統目前正處于探求階段，還沒有大規模投入到實際的應用中。

總體而言，基于PC和多軸運動控制器的開放式數控系統，是當前最為理想的開放式數控系統。PC機處理非實時部分，實時控制由插入PC的多軸運動控制器來承擔。這種數控系統的典型代表就是以PMAC為核心的開放式數控系統。

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