开放式数控系统.docx

开放式数控系统zhangting导语：简述开放式数控系统的出现背景、概念和特点。提出开放式数控系统开展的指导思想、构造和主要形态摘要：简述开放式数控系统的出现背景、概念和特点。提出开放式数控系统开展的指导思想、构造和主要形态，阐述国内外开放式数控系统开展的大概情况、面临的问题和将来开展趋势。关键词：开放式；数控系统；模块化balign=centerTheOoenNCSystemHANQuanli，MAHongwei，YANGLaixiaXiAnInstituteofSeience&Technology，ShanxiXian710054，China/align/bAbstract：BasedontheoriginldefinitionandcharattersofCNC，thepaperdiscussesthebasicrulesfordevelopment，structureandtypeofit。anddescribesthedirectionanddevelopmentinthefutureofCNCKeywords：Open；NCSystem；Modul1开放式数控系统产生的背景当今随着技术、市场、消费组织构造等方面的快速变化，数控技术的开展面临着很多新的挑战。不断出现的新的加工需求要求数控系统具有迅速高教、经讲地面向客户的模块化特性和软硬件重构才能，而且这种重构才能所需的本钱和周期较目前将有大的改观。逐步降低消费厂家对控制系统的高依靠性大幅度降低维护和培训费用，改变以往数控系统封闭性设计形式，适应将来车间面向任务和定单的消费形式，使得底层的消费控制更简便、有效。数控系统的供给商提供主机，消费厂家把自己的专利技术集成到系统中，这种机制，消费厂家无需向系统供给商提供任何自己技术机密。因此寻求一种能很好解决上述问题的新的控制系统的开展形式已成为必然。数控系统的制造商、集成者和用户都希望“开放式的控制器，可以自由地选择数控装置、驱动装置、伺服电机、应用软件等数控系统的各个构成要素并用标准的、简便的方法将这些构成要素组合起来。开放式数控系统OPENNUMBERODNTROLSYSTERM，以下简称ONC应运而生。2开放式数控系统的开展现状2.1美国ONC大概情况国家制造开展中心0Ac进展了3方面的研究：1新一代控制器；2低价控制器；3开放化模块构造控制器。2.2日本ONC大概情况开放式数控系统OSE研究会1996年公布了其获得的成绩：1提出了ONC参考模型，并转化为宴装模型；2开发了基于个人计算机的接口系统；3提出并开发了OSEL语言；4开发了控制接口及语言处理器：2.3欧共体ONC大概情况开放式自动控制方案OSACA目前已进入第三阶段。主要成果有：1定义了中性的即不依靠任何厂家的开放式数控系统的根本标准；2拟定了中性的可以用于数控系统、机器人、可编程控制器和单元控制器的统一构造；3开发了第一批示范性的应用软件模块。2.4我国ONC大概情况“八五期间，我国成功开发了2种数控平台和中华I型、航天I型、蓝天I型、华中I型等4种根本系统，利用总线式模块化；开放型，嵌入式；多渠道软，硬件构造。目前大局部还处在封闭式阶段距国际程度还有一定差距。3开放式数控技术的根本特征31ONC的概念参照IEEE关于ONC的有关规定，我们以为：一个真正意义上的ONC必须提供不同应用程序运行于系统平台之上的才能；提供具有面向功能的动态重构工具；提供统一、标准化的应用程序界面。ONC既有接口开放性一面。又有其本体开放性的一面。ONC具有以下特点。1开放性提供标准化环境的根底平台，允许开发商的不同软、硬件模块参与；2移植性不同应用程序模块可运行于不同消费商提供的系统平台同时系统软件可运行于不同特性的硬件平台之上；3扩展性，其功能的增减仅表现为特定功能模块的装卸；4替换性，不同性能、可靠性的功能模块可以代替，并且不影响系统的正常协调运行；5操纵性标准化的接口、通讯和交互模型。因此ONC从一个全新的角度分析和实现了数控系统的控翩功能，强调向模块化、平台化、工具化和标准化开展。32ONC开展的指导思想3.2.1最大可能地利用个人计算机软、硬件技求个人计算机具有可靠性和计算才能，硬件实现标准化。运行软件具有众多功能，如友好的界面、图形显示、动态仿真、数控编程、故障诊断、网络通讯等。采用程序开发工具，用通用编程语言编制软件模块代替原有模块，便于消费商和用户瀑加自身具备独特技术窍门的功能模块。3.2.2模块化数控系统的模块化建立在各功能要素的逻辑分析之上，实现模块之间的标准联结，实现即插即用。3.2.3动惫配置系统为实现更灵敏的配置和更友好的操纵，ONC可以实如今系统启动l运行状态下完成系统的动态配置；其实现是基于系统拓扑构造的动态生成，包括构成要索、参数化构成要素的功能、构成要素之间的信息流的组织等几个步骤。3.2.4可移植性ONC要求所定义的数据构造命名习惯、用户接口外观等有利于不同系统平台的实现。就软件讲，采用分层设计或者客户棚匪务器形式设计应用程序，将与敢、硬件有关的局部置于底层，便于交换，实现移置。3.2.5可扩展性ONC实现用户或二次开发者平安、有效地将自己软件集成到个人计算机系统中，形成自己的专用系统。其方法有二：一是固定模块内部构造，预留插人用户专用软件接口；二是提供用户意见APIAPPLICATIONPROGRAMINTERFACE函数和编程标准，供用户创立专用模块。3.2.6鼓励产业界介入ONC开展需求开放性气氛，鼓励企业积极参加研究工作，企业主动介入或者主持有关研究。4开放式数控系统的构造根据前述定义，其构造分两局部：统一的系统平台和由各功能构造单元对象ARCH1TECTUREOBJECT构成的应用软件模块。4.1系统平台系统平台由系统硬件和软件构成硬件由功能需求决定。软件分3局部：1系统核心如操纵系统、通讯系统、状态的实时配置系统等；2可选的系统软件如数据库系统图形系统等；3标准的应用程序界由fAI1，它是系统功能单元对象进人系统平台的唯一途径臆含了系统平台提供效劳的真实实现，使得软、硬件独立，同时不同功能元对象在各种类型平台有统一的界面。系统核心是控翩运行根底，系统内部通讯参照ISOADSI模型，遵循面向消息的通讯机制。系统与外部上级通讯基于标准协如：,MAP，CNMA；系统与下层系统通讯适用标准的驱动接口和时域总线。实时配置系统是ONC开展关鞋。系统平台开发的关键是面向对象软件技术、软件重构技术、通讯技术以及接口标准的建立和应用。42系统参考构造它准确地描绘了功能元与功能模块之间的关系、模块间的关系，定义了模块和功能元行为及属性，模块和功能元与系统平台间界面。保证不同厂家的功能模块在不同平台上工作。参考构造的开发性、柔性、控翩功能单元的有效性是控制功能既独立叉协调的保证：系统构造建立的关键是，在分析原有系统功能和实现的根底上，应用成组技术、面向对象技术等工具，将功能分解，提取控制功能共性和特殊性，规定功能模块和功能元行为和它们互相操纵界面。个人计算机是ONC开展的主要途径，大致分两种：一是计算机为主体，加控制系统主要控制局部；二是控制系统为主，加计算机有关局部。它们目前均广泛适用。个人计算机数控系统主要有3种：1控制板插凡计算机内2计算板插凡控制系统中；3软件数控。5开放式数控系统面临的问题及开展趋势ONC开展的主要目的是解决变换复杂的要求与控制系统专一固定的框架之问的矛盾实现控制系统的易变紧凑和廉价。从技术上看ONC开展的任务，大致有5方面：控制；感测；接口；执行器；软件。5.1控制嚣技术方面控翩器由CPU、I/O、存储器等3局部构成。在个人计算机ONC方面，为进步其智能化，要求傲到：1消费商根据产品的扭矩电力容器、功率，可以自由地选择电机和放大器；2可编程控制器PLc的输人点数和处理速度，可以根据产品任意选择；3自由曲线、自由曲面形成的插补函数成组化；4标准化软件的范围进一步扩大；5有各种适用的CPU；6自由曲面加工，在有大量数据处理时，可以增设存放器。5.2接口技术方面接口技术详细包括运动接口、人机接口网络接口。个人计算机ONC进一步要求网络化，要求做到：1情报功能和操纵标准化；2承受企业单位的CADCAMCAE等情报：3承受消费情报数据库情报；4实现与工厂里CADCAECAT系统的联结。5.3感测技术方面ONC开展要求智能化、无人化、集成化，具备完善的感测系统，具备高的灵敏度。5.4执行技术方面ONC开展要求开发和研制各种执行器，如：高速切削主轴、汽液压静轴承高速挪动电机，高精度定位电机等等。5.5软件技术方面ONC开展要求：1应用高级语言表达情报；2简明记述自由曲线和自由曲面；3知足不同程度的数据表述；4专用宏命令有一定通用性；5积极应用网络功能。ONC面临的课题：一致性人机界面MMI；软件为根底的控制器；重视实时控制RTOSYEALTIMEOPERATIONSYSTERM的开放与应用；由人机界面开放、内核有限开放向外核完全开放开展；具备网络功能。ONC开展的将来趋势：在控制技术、接口技术、感测技术、执行技术澈件技术等5方面开发优质、先进、适销、经济、公道、开放的数控系统；需要利用新的加工表述语言，简化设计、消费预备、加工经过减少数据存储量，用64位CPU实现三维曲面加工，进一步适应高精度、高效率、高自动化要求；实现网络化，进一步实现自动化消费的无人化、智能化、集成化。6结论ONC开展是历史的必然，当前兴旺国家正紧锣密鼓地进展该方面的研究为我国数控产业开展提供了良好契机，国家应重点扶持和支持该领域的研究，使我国在今后的国际市场竞争中立于不败之地。参考文献1吴祖育，童劲松，陆志强柔性自动化核心技术展望开放式数控系统DIEandTECHNOLOGY，1999，3：94962张毛亮，解旭辉，李圣怡开放性数控技术的开展机电工程，19994：6669，3陈循介当今世界机床数控系统开放化开展新动向磨床与磨削，1997，7：560