基于PC的开放式数控系统.docx

基于PC的开放式数控系统zhangting导语：在阐述了开放式数控系统的开放途径的根底上，介绍了NC嵌入PC型开放式数控系统的设计构造。随着市场全球化的开展，市场对于合适中小批量加工、具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求已超过对大型单一功能的制造系统的需求，进而要求制造具有较强的市场应变才能。这种趋势促成了一个新概念的产生，即模块化、可重构、可扩大的软件与硬件系统，也就是开放式数控系统。该系统不仅可以快速、经济地适应新的加工需求，而且为制造商提供了将其技术或者产品第三方的技术或者产品进展集成的可能性。目前，世界各国都致力于研究开放式CNC系统。如欧洲的OSACA、美国的OMAC和日本的OSEC。数控系统的开放性概念出如今20世纪80年代末90年代初，是欧美各国为了适应机床制造业在技术、市场和消费组织构造等多方面的新的变化而提出的。在关于开放式体系构造的定义，按IEEE的定义，一个开放式控制系统应提供这样的才能：对于不同的卖主的各种平台上运行的应用都能在系统上完全实现，并且能和其他系统应用进展交互操纵，同时具有一致性的用户界面。因此，开放式系统是指可以在多种不同的平台上运行，可以和其他系统的应用互相操纵，并能给用户提供一种一致风格的交互方式的数控系统，也就是在加工机械专用的CNC中引入PC所具有的开放化。根据这个定义，开放式数控系统是一个模块化的体系构造，既有接口的开放性，又有自身功能的开放性，其应具有以下特征开放性提供标准化环境的根底平台，允许不同功能和不同开发商的软件硬件模块参与。可互操纵性通过提供标准化接口、通讯和交互机制，使不同功能模块与标准应用程序接口运行于系统平台之上，并获得同等的互相操纵才能，协调工作。可移植性系统的功能软件与设备无关，即应用统一的数据格式、交互模型、控制机理，使构成系统的各个功能模块可;于不同的开发商提供的硬件平台之上。可扩展性系统的功能、模块可以灵敏设置，方便修改，既可以增加硬件或者软件构成功能更强的系统，也可以裁减其功能以适应低端应用。可互换性不同功能、不同可靠性的功能模块可以互相替换，而不影响系统的协调运行。怎样使传统的专用型封闭式系统走向开放，不同的系统开发商及研究机构对此提出了一些解决方案。按开放的层次不同可分为3种途径，它们的开放层次不同，难度不等，获得的开放效果也相差很大。这种方式允许用户构造或者集成自己的模块到人机控制接口中。这一手段为用户提供灵敏制定适用于各自特殊要求的操纵界面和操纵步骤的途径，一般使用于基于PC作为图形化人机控制界面的系统中。此方式在上述方式的开放性能外，还允许用户添加自己特殊的模块到控制核心模块。通过开放系统的核心接口，用户可按照一定的标准将自己特有的控制软件模块加到系统预先留出的内核接口上。开放体系构造的解决方案是一种更彻底的开放方案。它试图提供从软件到硬件，从人机操纵界面到底层内核的全方位开放。人们可以在开放体系构造的标准及一系列标准的指导下，按需要配置成功能可繁简、性能可上下、价格可控制、不依靠单一卖方的总成系统。align=left在详细的构造实现上，基于PC的开放式数控系统可分为连接NC型；PC嵌入NC型；NC嵌入PC型；全软件型四种类型。下面以NC嵌入PC型开放式数控系统展开介绍。嵌入PC型系统的性能主要决定与运动控制卡。构成运动控制卡的方案主要包括基于单片机、基于专用控制芯片和基于数字信号处理器DSP3种。基于DSP的运动控制卡，可以实现复杂的控制算法和功能，与前两种运动控制器产品相比拟，它具有DSP处理速度快和PC平台便于实现开放式构造的优点，是一种高精度、高速度、多轴联动、体积小、集成度高的新型运动控制卡，可以知足多轴联动的数控机床等高性能控制系统的要求。以PC机和运动控制卡为根底构建开放式数控系统硬件平台，方便、快捷。由于运动控制卡是标准化模块化产品，用户或者消费商只需要根据详细要求，选配适宜的PC机、运动控制卡和执行单元模块，进展硬件系统连接，即可快速完成开放式数控系统的硬件平台构建。其构造如图2所示。/align在NC嵌入PC型开放式数控系统构造中采用还有处理的运动控制卡，计算机系统CPU可以利用计算机丰富的软件资源，专注于人机界面、输入输出、预处理、发送指令等弱实时和非实时性任务；补偿处理、速度控制、位置控制等实时性任务那么可由运动控制卡上的DSP处理器来实现，而无需占用机的资源。根据数控系统的要求，同时参照Windows2000操纵系统构造，在编程语言方面采用VisualC+作为开发工具，基于的数控系统的软件系统体系构造如图3所示。开放式数控系统是数控技术开展的必然趋势。PC的开放式数控系统具有较强的灵敏性，以运动控制卡与PC结合构建的开放式数控系统中，运动控制卡完成插补运算、位置控制、速度控制等实时任务，PC机实现友好的人机界面、灵敏的系统配置、增强的外部软件接口，同时可以充分利用PC机丰富的软硬件资源，开发高性能、智能化、开放式、网络化的数控系统，进一步地适应高度、高效率、高自动化的要求。游有鹏，董伟杰，张晓峰，王珉。开放式数控系统新一代NC的主流Z.1999年中国国际机床展先进制造技术专稿赵春红，秦现生，唐虹。基于PC的开放式数控系统研究J.机械科学与技术韩权利。开放式数控系统J.机械设计与制造工程张剑，殷苏民。基于运动控制卡的开放式数控系统研制J.机床与液压郭长旺，朱国力，龚时华，段正澄。基于组件技术的开放式数控系统研究J.华中理工大学学报.点击此处下载资料:编辑:何世平0