当代计算机技术在高端数控系统中的应用.docx

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1、当代计算机技术在高端数控系统中的应用wangsl导语：数控系统是泛指应用在各种制造装备上的数字化的控制器。数控系统是泛指应用在各种制造装备上的数字化的控制器。高端数控系统是根据工业标准的，基于当代计算机软硬件平台的，交融了运动控制技术和逻辑控制技术的自动化控制装置，是集成机械电子、自动化、计算机、通讯等多工程技术学科的高技术产品。数控系统相关技术是支持当代装备制造业的关键技术群，直接决定制造装备的功能和性能，是信息化带开工业化进程中装备层的关键技术群，属于支持工业化重要根底技术群。数控系统的开展初期几乎是计算机技术开展是平行线，早期的数控系统称为NCNumericalControl，是从数字逻

2、辑原理出发，历经了电子管时代和晶体管时代，本质上是专用的轨迹控制处理器。伴随着计算机的小型化和制造本钱的降低，数控技术开场以通用计算机为根底进入了计算机数控时代，即通常所讲的CNCComputerizedNumericalControl。纵观数控系统近20年的技术开展，当代计算机技术提供了非常重要的支持。当代计算机技术对高端数控系统技术道路的影响主要可以概括为以下几个方面：1当代计算机技术为高端数控系统提供了高性能价格比的软硬件平台支持。数控系统以控制装备的各运动装置协同运动以及辅助装置准确的逻辑控制为目的。这些控制任务需要严格周期性的高频度的计算。除了这些根本的计算任务，控制器还需要人机交互

3、等辅助操纵。因此数控系统需要具有实时多任务计算平台的支持。近十年来，随着当代半导体技术的飞速开展，新型的高性能的中央处理器CPU为数控系统提供了强大运算才能的支持。同时日趋成熟的当代计算机体系构造，直接为数控系统的外设治理和其他控制装置的接入提供了技术标准。十分是工业PC机的广泛应用为数控系统提供了高性能价格比的硬件平台。目前很多世界知名的高端控制器产品都采用或者局部采用PC技术标准。包括西门子、力士乐、海德汉等。PC技术标准不仅提供了硬件资源同时还提供了丰富的软件资源。另一方面实时操纵系统为数控系统实时多计算任务提供了重要的软件平台支持，包括VxWorks，ucOS，RtOS，RtLinux

4、等等都有在数控系统中成功应用的范例。利用实时操纵系统，极大地简化了数控系统的软件的开发经过，简化了数控系统对人机交互系统，文件治理，内存治理、外设治理和任务治理等相关功能的开发。2当代计算机通讯技术为高端数控系统网络化奠定了根底。消费系统的网络化是全球化经济形势下制造全球化的现实需求，也是先进制造技术开展的重要趋势。数控系统作为制造系统的底层信息处理中心，是整个消费系统网络中重要的信息交互的关键。基于当代计算机通讯技术，高端数控系统大多实现底层网络和上层网络，完成根底制造信息的交互。底层网络是指基于现场总线技术的数控系统区伺服驱动装置以及智能I/O模块间的互连网络。目前流行的现场总线包括CAN

5、,PROFIBUS,PowerLink,SERCOS,工业以太网。上层网络主要实现高端数控系统与车间工作站以及办公自动化网络的接入。值得留意的是工业现场总线中很多标准在向以太网标准靠拢，很可能在将来底层网络和上层网络均采用以太网标准。3当代计算机软件开放化技术为高端数控系统的开放化提供了直接有效的技术手段。从工业化在20世纪的开展历程可以看到，20世纪的前半叶，机械自动化消费在两次世界大战的洗礼下，得到飞速的开展。这种开展曾经为两次世界大战提供飞机和坦克，也为战后的以汽车文明为代表的工业文明做出了奉献。正是这种工业化文明自身进步，给装备制造提出了新的需求。一方面，随着军用领域和民用领域更多技术

6、的实用化，复杂零件成为设计者无法回避的问题，十分是在航空航天领域，核工业领域。另一方面，人们需要在制造批量和制造本钱间寻求新的平衡，市场最终会偏爱那些可以更快地响应顾客不断变化的需求和品味的产品。这是以数控技术为根底的柔性制造技术开展的重要的原动力。高端数控系统的开放化技术旨在基于数控系统模块化设计技术，实现易于扩展的，易于不同供给商控制组件互换的，易于实现控制器类型的多样化的数控系统体系构造。美国90年代初的NGC方案提出了数控系统开放化的理念，并首次提出了开放式系统构造软件模型。欧洲90年代中后期的OSACA方案理论了开放式控制器理念，并自行建立了数控系统软件信息互连和封装的标准。但很遗憾

7、，OSACA方案施行经过正是计算机软件中间件技术飞速开展，并趋于标准化的时期。OSACA方案执行完毕产生的软件技术手段已经落后于计算机软件技术领域的开展了，该方案也就无结而终了。国内外有多家研究机构采用CORBA和COM技术构建高端控制器开放式体系构造都获得了有价值的成果。固然目前真正意义的开放式控制器尚未见诸于产品，但相信在当代计算机软件开放化技术的支持下，高端控制器的开放化进程将不断获得新的进展。4当代计算机软件工程技术为高端数控的可靠性提供支持随着数控系统硬件与工业计算机系统的趋同，数控系统的功能正在面临“软化的趋势，即越来越多的数控系统功能通过软件实现。当代计算机软件工程技术为数控系统

8、的模块化设计和系统测试提供理论支持。在当代软件工程技术的指导下，数控系统软件从面向计算经过的构造化设计向面向对象模型的组件化设计转变。这种转变降低了软件系统中各模块的耦合程度，便于软件的工程化开发和测试，以及整个软件系统的部分晋级，增强了软件生命周期内的适应性。通过工程化的软件测试，大幅度地提升了数控软件的可靠性，进而为提升整个数控系统可靠性提供了有力的支持。综上所述，当代计算机技术在近20年来全面影响了高端数控系统的技术道路。当代计算机技术是实现高端数控系统的技术进步和性能提升重要技术支持，直接支持数控技术竞争的热门。1计算机可编程技术为拓展高端数控系统的应用提供了可行的解决方案。高端数控系

9、统区别于其他的控制装置，可编程是重要的技术特征。高效率的运动描绘语言和逻辑描绘语言编译技术和执行引擎将是高端数控系统拓展系统应用关键技术。内嵌在高端数控系统中符合IEC61131-3标准的可编程逻辑控制器已经成为高端数控系统的重要特征。在逻辑可编程语言日趋统一的趋势下，已经形成国际标准的G代码形式的运动可编程语言的弊端日趋明显。目前，新的加工描绘语言国际标准Step-NC还未被控制器厂商广泛支持，而各种控制器厂商推出的各具特色的运动可编程语言正在成为新的竞争热门。不管Step-NC的实现还是其它的运动可编程系统的施行都需要当代编译技术的支持。2计算机信号处理技术是高端数控系统性能提升重要技术支

10、持。高端数控系统在控制性能上竞争是始终伴随着数控技术开展的重要技术竞争的方向。高精度的运动控制技术已经不只是运算精度的竞争了，各种高端数控系统都大量接入包括位置传感器、电流传感器等信息感悟装置，通过外部信息的收集和数据处理，利用自动控制技术实现高精度的补偿和控制。基于当代计算技术的数字化信号收集和处理技术，实现高端数控系统外部信息的收集和信号处理，包括采用计算机仿真技术建立控制对象模型。上述技术都是高端控制器提升控制精度的重要技术手段。3人工智能技术将高端数控技术带入新的历史阶段。传统数控系统仅将多坐标协同运动控制作为最主要的控制任务，按照用户输入的运动控制程序，最终完成工艺经过。在上述经过中

11、，除了表达操纵者意愿的运动轨迹程序，就没有其它更智慧的控制经过。可编程逻辑控制器的应用局部地改善了上述经过。预先设定的逻辑经过承当了工艺经过的大局部辅助功能和平安相关的逻辑控制。仅具有上述控制才能远不能使控制器实现对操纵者替换。而现实的工艺经过中存在大量的需要进展智能化感悟、决策、经历学习、修订决策根据的情况。为了更大程度地实现自动化，实现对劳动者的解放，高端控制器将不断地向智能化控制的方向进步。在此经过中人工智能技术将成为改良程序化控制的重要技术手段。目前有些高端数控系统已经在切削用量的自动生成技术、故障诊断和方案任务调度方面成功应用了某些人工智能技术，相信人工智能技术将高端数控技术带入新的

12、历史阶段。强化当代计算机技术的应用，促进高端数控技术创新。高端数控系统是集成了机械电子、自动化、计算机、通讯等多工程技术学科的高技术产品。高端数控系统技术进步的需求首先是;于消费实际的需求，当代计算机技术确实为高端数控相关技术提供了技术创新的支持条件。近20年来数控系统技术进步的轨迹已经证实当代计算机技术应用的重要作用，当前的数控技术竞争的热门也能看到当代计算机技术的推动作用。因此我们在高端数控系统的研究工作中更应当充分借鉴计算机技术领域的成熟技术，促进高端数控系统的技术创新，缩短我们在数控系统技术领域与国际先进程度的差距。参考文献：1李佳特.FANUC的伺服驱动装置.世界制造技术与装备市场.

13、2005.2：942FANUCSeries16/18/160/180-MCoperatorsmanualB-62764EN/013SINUMERIK840D/840Di/SINUMERIK810DBasicMachinePart111/2002Edition4SINUMERIK840D/840Di/SINUMERIK810DExtendedFunctionsPart211/2002Edition5SINUMERIK840D/840DiSINUMERIK810DCCU2SpecialFunctions11/2002Edition6SIMODRIVE611digital/SINUMERIK840D/810DDriveFunctions11/2002Edition