第2讲开放式、网络化数控系统及其应用.pdf

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1、开放式、网络化开放式、网络化开放式、网络化开放式、网络化数控系统的研究及应用数控系统的研究及应用数控系统的研究及应用数控系统的研究及应用国家数控系统工程技术研究中心国家数控系统工程技术研究中心国家数控系统工程技术研究中心国家数控系统工程技术研究中心叶伯生叶伯生叶伯生叶伯生提纲提纲一、开放式、网络化数控系统特点二、开放式、网络化数控系统技术指标三、开放式、网络化数控系统硬件平台四、开放式、网络化数控系统软件平台五、数控系统网络和远程服务技术六、开放式、网络化数控系统的典型一、开放式、网络化数控系统特点二、开放式、网络化数控系统技术指标三、开放式、网络化数控系统硬件平台四、开放式、网络化数控系统软

2、件平台五、数控系统网络和远程服务技术六、开放式、网络化数控系统的典型“世纪星世纪星”系列数控系统系列数控系统引言引言开放式、网络化数控系统是实现高水平装备的保开放式、网络化数控系统是实现高水平装备的保开放式、网络化数控系统是实现高水平装备的保开放式、网络化数控系统是实现高水平装备的保证，其核心是开放式。开放式体系结构数控系统证，其核心是开放式。开放式体系结构数控系统证，其核心是开放式。开放式体系结构数控系统证，其核心是开放式。开放式体系结构数控系统具有更好的通用性、适应性和可扩展性，并使数具有更好的通用性、适应性和可扩展性，并使数具有更好的通用性、适应性和可扩展性，并使数具有更好的通用性、适应

3、性和可扩展性，并使数控系统向智能化、网络化方向发展。控系统向智能化、网络化方向发展。控系统向智能化、网络化方向发展。控系统向智能化、网络化方向发展。国家数控系统工程研究中心多年来一直致力于开国家数控系统工程研究中心多年来一直致力于开国家数控系统工程研究中心多年来一直致力于开国家数控系统工程研究中心多年来一直致力于开放式数控系统软、硬件体系结构的研发、生产和放式数控系统软、硬件体系结构的研发、生产和放式数控系统软、硬件体系结构的研发、生产和放式数控系统软、硬件体系结构的研发、生产和推广应用，成功开发、生产出新一代开放式、网推广应用，成功开发、生产出新一代开放式、网推广应用，成功开发、生产出新一代

4、开放式、网推广应用，成功开发、生产出新一代开放式、网络化数控系统。络化数控系统。络化数控系统。络化数控系统。一、开放式数控系统定义及特点一、开放式数控系统定义及特点1、开放式数控系统定义1、开放式数控系统定义1）IEEE定义的开放式系统1）IEEE定义的开放式系统信息技术领域内的开放式系统，应能使得各种信息技术领域内的开放式系统，应能使得各种信息技术领域内的开放式系统，应能使得各种信息技术领域内的开放式系统，应能使得各种应用系统正确有效地运行不同供应商提供的不应用系统正确有效地运行不同供应商提供的不应用系统正确有效地运行不同供应商提供的不应用系统正确有效地运行不同供应商提供的不同平台上，可以与

5、其他应用系统进行相互操同平台上，可以与其他应用系统进行相互操同平台上，可以与其他应用系统进行相互操同平台上，可以与其他应用系统进行相互操作，同时提供与用户交互的一致风格。作，同时提供与用户交互的一致风格。作，同时提供与用户交互的一致风格。作，同时提供与用户交互的一致风格。应用系统与运行平台的应用系统与运行平台的无关性无关性应用系统中模块间的应用系统中模块间的互操作性互操作性与用户交互作用风格的与用户交互作用风格的一致性一致性2）OSACA定义的开放式控制系统2）OSACA定义的开放式控制系统 构件与构件之间的互操作性；构件的互换性；应用系统与运行平台之间的无关性，即可移植性；允许用户增加或减少

6、控制系统性能和功能的可伸缩性等。构件与构件之间的互操作性；构件的互换性；应用系统与运行平台之间的无关性，即可移植性；允许用户增加或减少控制系统性能和功能的可伸缩性等。OSACAOSACAOSACAOSACA定义的定义的定义的定义的自动化领域自动化领域自动化领域自动化领域中的开放式控制系统，是中的开放式控制系统，是中的开放式控制系统，是中的开放式控制系统，是由逻辑上独立的构件组成的，构件以及构件与由逻辑上独立的构件组成的，构件以及构件与由逻辑上独立的构件组成的，构件以及构件与由逻辑上独立的构件组成的，构件以及构件与OSACAOSACAOSACAOSACA定义的平台之间的接口，允许来自不同厂家定义

7、的平台之间的接口，允许来自不同厂家定义的平台之间的接口，允许来自不同厂家定义的平台之间的接口，允许来自不同厂家的构件能够协调操作，形成在各种平台上运行的完的构件能够协调操作，形成在各种平台上运行的完的构件能够协调操作，形成在各种平台上运行的完的构件能够协调操作，形成在各种平台上运行的完整控制，并对操作人员和别的自动控制系统呈现兼整控制，并对操作人员和别的自动控制系统呈现兼整控制，并对操作人员和别的自动控制系统呈现兼整控制，并对操作人员和别的自动控制系统呈现兼容性的界面。其开放特征体现在：容性的界面。其开放特征体现在：容性的界面。其开放特征体现在：容性的界面。其开放特征体现在：Open Syst

8、em Architecture for Control within Automation Systems3）ONC系统定义的开放式数控系统3）ONC系统定义的开放式数控系统ONCONCONCONC数控系统是按照开放式技术规范设计数控系统是按照开放式技术规范设计数控系统是按照开放式技术规范设计数控系统是按照开放式技术规范设计的，实现数控系统中结构对象的，实现数控系统中结构对象的，实现数控系统中结构对象的，实现数控系统中结构对象(实现功能实现功能实现功能实现功能单元的软件模块）之间的互操作性；单元的软件模块）之间的互操作性；单元的软件模块）之间的互操作性；单元的软件模块）之间的互操作性；应用软件

9、通过应用软件通过应用软件通过应用软件通过ONCONCONCONC系统应用编程接口系统应用编程接口系统应用编程接口系统应用编程接口（ONCAPIONCAPIONCAPIONCAPI）实现与运行平台的无关性；实现与运行平台的无关性；实现与运行平台的无关性；实现与运行平台的无关性；人机界面以及与其它系统进行互连的标人机界面以及与其它系统进行互连的标人机界面以及与其它系统进行互连的标人机界面以及与其它系统进行互连的标准接口和协议实现一致性。准接口和协议实现一致性。准接口和协议实现一致性。准接口和协议实现一致性。开放式系统特征：开放式系统特征：可移植性可移植性功能模块可用于不同控制系统功能模块可用于不同

10、控制系统可扩展性可扩展性功能相似模块之间可互相替换，随技术进步可更新软硬件功能相似模块之间可互相替换，随技术进步可更新软硬件可缩放性可缩放性有即插即用功能，根据需求变化，能方便有效重新配置有即插即用功能，根据需求变化，能方便有效重新配置互操作性互操作性使用标准I/O和网络接口，容易实现与其它自动化设备互连。使用标准I/O和网络接口，容易实现与其它自动化设备互连。?硬件专用、软硬件专用、软硬件专用、软硬件专用、软件专用件专用件专用件专用,不易伸不易伸不易伸不易伸缩缩缩缩?硬件基于硬件基于硬件基于硬件基于PCPCPCPC开放平台，开放平台，开放平台，开放平台，软件基于软件基于软件基于软件基于DOS

11、DOSDOSDOS，LinuxLinuxLinuxLinux开开开开放平台，系统可根据需放平台，系统可根据需放平台，系统可根据需放平台，系统可根据需要进行伸缩。要进行伸缩。要进行伸缩。要进行伸缩。系统结构及可伸缩性系统结构及可伸缩性传统系统开放式系统2、专用数控系统与开放式数控系统之比较2、专用数控系统与开放式数控系统之比较 随着技术进步，需要开发、生产专用的硬件，难于适应竞争的日益剧烈要求。随着技术进步，需要开发、生产专用的硬件，难于适应竞争的日益剧烈要求。由于PC技术发展迅速，资源丰富，容易跟上技术进步。由于PC技术发展迅速，资源丰富，容易跟上技术进步。系统可维护性系统可维护性传统系统开放

12、式系统软件开发难易性软件开发难易性?须用须用须用须用CNCCNC制造商开发的制造商开发的制造商开发的制造商开发的专用软件，其核心部分专用软件，其核心部分专用软件，其核心部分专用软件，其核心部分无法知道。无法知道。无法知道。无法知道。?用用用用C C C C语言编写，可用通用语言编写，可用通用语言编写，可用通用语言编写，可用通用软件，开发时间少，易软件，开发时间少，易软件，开发时间少，易软件，开发时间少，易于实现于实现于实现于实现CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成。集成。集成。集成。传统系统开放式系统 软件为开放平台，机床制造商，用户可根据自己要求开发新功能。软件为开放

13、平台，机床制造商，用户可根据自己要求开发新功能。软件为CNC制造商所独占，机床厂、用户厂难于进行二次开发，引入其独创部分。软件为CNC制造商所独占，机床厂、用户厂难于进行二次开发，引入其独创部分。软件的可扩展性软件的可扩展性传统系统开放式系统 使用开放式软件平台和使用开放式软件平台和C+等高级语言，容易开发等高级语言，容易开发 对特殊、专用系统开发不容易，需花大量时间。对特殊、专用系统开发不容易，需花大量时间。特殊专用系统开发特殊专用系统开发传统系统开放式系统 应用商品化网卡，与应用商品化网卡，与PC联网技术相同，联网成本低。联网技术相同，联网成本低。须用CNC制造商专用硬件和通讯方法，联网时

14、需专有技术，联网成本高。须用CNC制造商专用硬件和通讯方法，联网时需专有技术，联网成本高。联 网 性联 网 性传统系统开放式系统PLC 软 件PLC 软 件 须用制造商专用语言，难 于 与 其 他 制 造 商 移植，用户厂维修时还需学习各厂家专用语言。须用制造商专用语言，难 于 与 其 他 制 造 商 移植，用户厂维修时还需学习各厂家专用语言。使用符合标准的PLC，可移植性强，可维护性好。使用符合标准的PLC，可移植性强，可维护性好。传统系统开放式系统 使用标准化接口，容易与各类伺服，步进电机驱动及主轴电机联接。使用标准化接口，容易与各类伺服，步进电机驱动及主轴电机联接。用专用接口，只能使用特

15、定制造商产品。用专用接口，只能使用特定制造商产品。接口接口传统系统开放式系统 通用RAM，内存4M以上，可扩至64MB，并可配置大容量硬盘，一次性可调入巨量程序。通用RAM，内存4M以上，可扩至64MB，并可配置大容量硬盘，一次性可调入巨量程序。专 用 RAM，通 常 只 有128KB，扩容成本高，对大型模具程序，需采用DNC。专 用 RAM，通 常 只 有128KB，扩容成本高，对大型模具程序，需采用DNC。系统程序容量系统程序容量传统系统开放式系统?在专用硬在专用硬/软件结构基础上实现的数控系统，软件所依赖的软件结构基础上实现的数控系统，软件所依赖的硬件结构以及软件结构均无标准可言，软件的

16、设计、维硬件结构以及软件结构均无标准可言，软件的设计、维护、升级换代极为不便；护、升级换代极为不便；?不同的操作风格、编程格式和对外通信接口及协议，给系不同的操作风格、编程格式和对外通信接口及协议，给系统集成商和最终用户在使用中带来了许多麻烦。统集成商和最终用户在使用中带来了许多麻烦。-开放式数控系统开放式数控系统应用软件与底层系统软硬件支撑无关、模块化的、可重用应用软件与底层系统软硬件支撑无关、模块化的、可重用的和可维护性好的软件，便于不同软件设计人员，为统一的和可维护性好的软件，便于不同软件设计人员，为统一的被控对象，针对不同的运行环境，并行开发应用软件的的被控对象，针对不同的运行环境，并

17、行开发应用软件的系统；系统；标准化进线、联网通信接口和协议，能够进行快速集成。标准化进线、联网通信接口和协议，能够进行快速集成。标准化的人机界面、能够保证系统的操作风格及编程格式标准化的人机界面、能够保证系统的操作风格及编程格式相互兼容。相互兼容。3、研制ONC系统的意义3、研制ONC系统的意义(1)解决传统数控系统的封闭性问题?传统软件结构、编程技术和作坊式的生产方式，距现代传统软件结构、编程技术和作坊式的生产方式，距现代化的面向对象的软件分析（化的面向对象的软件分析（OOAOOA），），设计（设计（OODOOD）和编程和编程（OOPOOP），），以及软件产业化生产方式相差甚远，无法适应以及

18、软件产业化生产方式相差甚远，无法适应现代数控软件生产的需要；现代数控软件生产的需要；?在现代软件生产环境中，利用软件工程的方法，实现软在现代软件生产环境中，利用软件工程的方法，实现软件构件化和软件复用，从而解决软件产业化的生产问件构件化和软件复用，从而解决软件产业化的生产问题；题；?充分利用通用充分利用通用PCPC机软机软/硬件资源，特别是软件资源，在解硬件资源，特别是软件资源，在解决数控应用软件结构的基础上，利用现代化的面向对象决数控应用软件结构的基础上，利用现代化的面向对象的编程技术，实施面向对象的开放式数控系统软件设的编程技术，实施面向对象的开放式数控系统软件设计，将数控应用软件的建模、

19、分析、设计和编程技术，计，将数控应用软件的建模、分析、设计和编程技术，提高到一个崭新的阶段，利用工程化方法，使我国数控提高到一个崭新的阶段，利用工程化方法，使我国数控应用软件的开发水平能够纵身跃入现代软件技术的先进应用软件的开发水平能够纵身跃入现代软件技术的先进行列。行列。(2)高起点解决数控应用软件的产业化生产问题高起点解决数控应用软件的产业化生产问题4、开放式数控系统的发展4、开放式数控系统的发展?美国：美国：NGCNGC（The Next Generation WorkThe Next Generation Work-station/station/Machine ControllerM

20、achine Controller）和）和 OMACOMAC（Open Modular Open Modular Architecture ControllerArchitecture Controller）计划）计划?欧共体：欧共体：OSACAOSACA（Open System Architecture for Open System Architecture for Control within Automation SystemsControl within Automation Systems）计划）计划?日 本：日 本：OSECOSEC（Open System Environment

21、 for Open System Environment for ControllerController）计划）计划?中国：中国：ONCONC（Open Numerical Control SystemOpen Numerical Control System）?NGC背景背景1987年美国总统里根签署的一项命令，旨在推动美国工业界形成一个广泛的伙伴关系，以利于同国外竞争。该项目由美国国家制造科学中心年美国总统里根签署的一项命令，旨在推动美国工业界形成一个广泛的伙伴关系，以利于同国外竞争。该项目由美国国家制造科学中心(NCMS)与空军共同领导，由与空军共同领导，由Martin Mariett

22、a公司为主承包公司，于公司为主承包公司，于1989年开始实施。年开始实施。?NGC特点特点开放式体系结构开放式体系结构?NGC内涵内涵NGC是一个实时加工控制器和工作站控制器，要求适用于各类机床的是一个实时加工控制器和工作站控制器，要求适用于各类机床的CNC控制和周边装置的过程控制，包括切削加工（钻、铣、磨控制和周边装置的过程控制，包括切削加工（钻、铣、磨)、非切削加工（电加工、等离子弧、激光等、非切削加工（电加工、等离子弧、激光等)、测量及装配、复合加工等、测量及装配、复合加工等?NGC目标目标开 发开 发“开 放 式 系 统 体 系 结 构 标 准 规 范开 放 式 系 统 体 系 结 构

23、 标 准 规 范 SOSAS（Specification for an Open System Architecture Standard）”，用来管理工作站和机床控制器的设计和结构组织。，用来管理工作站和机床控制器的设计和结构组织。SOSAS定义了定义了NGC系统、子系统和模块的功能以及相互间的关系，提出了代表控制要求的以下系统、子系统和模块的功能以及相互间的关系，提出了代表控制要求的以下9个功能设计概念个功能设计概念?NGC进展进展美国美国Ford、GM和和Chrysler等公司在等公司在NGC计划的指导下，联 合 提 出 了计划的指导下，联 合 提 出 了 OMAC（Open Modul

24、ar Architecture Controller）开发计划，定义了系统基础框架，信息库管理、任务调度、人机接口、运动控制、传感器接口等，构造了完整体系结构。）开发计划，定义了系统基础框架，信息库管理、任务调度、人机接口、运动控制、传感器接口等，构造了完整体系结构。DELTA TAU公司利用公司利用NGC和和OMAC等协议，采用等协议，采用PC机和机和PMAC控制卡构成的控制卡构成的PMAC开放式开放式CNC系统。系统。PMAC卡与卡与PC机之间有双端口、总线、串口、中断等信息交换方法，并提供丰富的人机接口、机之间有双端口、总线、串口、中断等信息交换方法，并提供丰富的人机接口、I/O接口、电

25、机控制接口，能实现交、直流电机的闭环位置控制。接口、电机控制接口，能实现交、直流电机的闭环位置控制。?OSACA背景背景1990年由德国、法国、西班牙、意大利、瑞士等欧共体国家的系统制造厂、机床制造厂和科研单位联合发起的，于年由德国、法国、西班牙、意大利、瑞士等欧共体国家的系统制造厂、机床制造厂和科研单位联合发起的，于1992年年5月正式为欧盟官方所接受。月正式为欧盟官方所接受。?OSACA目标目标开发出开放性的开发出开放性的CNC系统，允许机床厂对系统作修改、补充、扩展、裁剪来适应不同用户的需要。既能大量生产，又能以最低价格满足专用机床的要求，以增强数控机床和数控系统在国际市场上的竞争力。系

26、统，允许机床厂对系统作修改、补充、扩展、裁剪来适应不同用户的需要。既能大量生产，又能以最低价格满足专用机床的要求，以增强数控机床和数控系统在国际市场上的竞争力。?OSACA数控平台数控平台由硬件和软件组成，包括操作系统、通讯系统、系统设定、图形服务器和数据库系统等。系统平台通过由硬件和软件组成，包括操作系统、通讯系统、系统设定、图形服务器和数据库系统等。系统平台通过API与具体应用模块与具体应用模块AO发生关系。发生关系。AO按其控制功能可分为：人机控制按其控制功能可分为：人机控制MMC(Man-Machine Control)、运动控制、运动控制MC(Motion Control)、逻辑控制

27、、逻辑控制LC(Logic Control)、轴控制、轴控制AC(Axis Control)、过程控制、过程控制PC(Process Control)。?OSACA构成构成由一系列逻辑上相互独立的控制模块组成开放式系统；模块间以及它们与数控平台之间具有友好的接口协议；不同制造商能相互合作实现在该平台上运行各种应用模块。由一系列逻辑上相互独立的控制模块组成开放式系统；模块间以及它们与数控平台之间具有友好的接口协议；不同制造商能相互合作实现在该平台上运行各种应用模块。?OSACA进展进展OSACA一期工程已于一期工程已于1995年结束，并进入实用阶段，在年结束，并进入实用阶段，在1995年米兰欧洲

28、机床博览会上曾展出 了与年米兰欧洲机床博览会上曾展出 了与OSACA部分兼容的数控产品，如部分兼容的数控产品，如Siemens、Bosch、Fagor、NUM、Index、Atek的数控系统。的数控系统。OSACA二期工程也已启动。二期工程也已启动。?PC嵌入式NCPC嵌入式NC：保持专用CNC，通过通信和PC相连，有一定开放性，但用户无法界入系统的核心。如FANUC18i，16i，SIEMENS 840等系统。保持专用CNC，通过通信和PC相连，有一定开放性，但用户无法界入系统的核心。如FANUC18i，16i，SIEMENS 840等系统。?NC嵌入式PCNC嵌入式PC：在标准的工业PC上

29、安装专用的运动控制卡，如美国DELTA TAU公司PMAC-NC系统。在标准的工业PC上安装专用的运动控制卡，如美国DELTA TAU公司PMAC-NC系统。以以PC为基础的开放式为基础的开放式CNC类型类型?软件CNC软件CNC：系统所有功能由工业PC实现，用户可在DOS、WINDOWS NT平台上利用开放的CNC内核，开发各种功能，构成各种类型的数控系统，其性能价格比高，如华中数控系统，美国MDIS公司的OPEN CNC，德 国 POWER AUTOMATION 公 司 的PA8000NT。系统所有功能由工业PC实现，用户可在DOS、WINDOWS NT平台上利用开放的CNC内核，开发各种

30、功能，构成各种类型的数控系统，其性能价格比高，如华中数控系统，美国MDIS公司的OPEN CNC，德 国 POWER AUTOMATION 公 司 的PA8000NT。以以PC为基础的开放式为基础的开放式CNC类型类型1、ONC开放式数控系统标准?第一层：具有可配置功能、开放的人机界面的第一层：具有可配置功能、开放的人机界面的通讯接口及协议。通讯接口及协议。?第二层：控制装置在明确固定的拓扑结构下允第二层：控制装置在明确固定的拓扑结构下允许替换、增加许替换、增加NCNC核心中的特定模块以满足用户核心中的特定模块以满足用户的特殊要求。的特殊要求。?第三层：拓扑结构完全可变的第三层：拓扑结构完全可

31、变的“全开放全开放”的控制的控制装置。（目前标准未定义）装置。（目前标准未定义）三、开放式、网络化数控系统软硬件平台三、开放式、网络化数控系统软硬件平台2、ONC开放式数控系统体系结构2、ONC开放式数控系统体系结构ONCONCONCONC系统由四层组成：硬件平台、系统软件、开放式数控系统由四层组成：硬件平台、系统软件、开放式数控系统由四层组成：硬件平台、系统软件、开放式数控系统由四层组成：硬件平台、系统软件、开放式数控应用编程接口应用编程接口应用编程接口应用编程接口(ONC API)(ONC API)(ONC API)(ONC API)和数控应用软件。和数控应用软件。和数控应用软件。和数控应

32、用软件。硬件平台、系统软件和硬件平台、系统软件和硬件平台、系统软件和硬件平台、系统软件和APIAPIAPIAPI构成了构成了构成了构成了ONCONCONCONC系统的运行平台，系统的运行平台，系统的运行平台，系统的运行平台，由开发和集成环境开发的开放式数控应用软件，经编由开发和集成环境开发的开放式数控应用软件，经编由开发和集成环境开发的开放式数控应用软件，经编由开发和集成环境开发的开放式数控应用软件，经编译、链接、配置后在其上运行，从而构成不同品种、不译、链接、配置后在其上运行，从而构成不同品种、不译、链接、配置后在其上运行，从而构成不同品种、不译、链接、配置后在其上运行，从而构成不同品种、不

33、同档次、不同性能的适应不同被控对象的数控系统。同档次、不同性能的适应不同被控对象的数控系统。同档次、不同性能的适应不同被控对象的数控系统。同档次、不同性能的适应不同被控对象的数控系统。ONCONCONCONC系统中各层次之间，由相应的接口规范和标准进行信系统中各层次之间，由相应的接口规范和标准进行信系统中各层次之间，由相应的接口规范和标准进行信系统中各层次之间，由相应的接口规范和标准进行信息交换，从而实现各层之间的无关性。息交换，从而实现各层之间的无关性。息交换，从而实现各层之间的无关性。息交换，从而实现各层之间的无关性。3、硬件平台3、硬件平台PC机通用模板PC机通用模板All in One

34、主板，通信接口模板和电子盘等。All in One主板，通信接口模板和电子盘等。数控通用模板数控通用模板所有数控都要使用的I/O模板，如：多功能模板、各种位置控制接口和机床I/O接口模板等。所有数控都要使用的I/O模板，如：多功能模板、各种位置控制接口和机床I/O接口模板等。数控专用I/O模板数控专用I/O模板专用数控系统和通用数控系统所使用的专用模板，如线切割/电加工数控系统中所使用的高频电源接口模板，数字仿形系统中专用的数据采集板等。专用数控系统和通用数控系统所使用的专用模板，如线切割/电加工数控系统中所使用的高频电源接口模板，数字仿形系统中专用的数据采集板等。硬件平台是由一套模板、两种结

35、构构成的与通用硬件平台是由一套模板、两种结构构成的与通用硬件平台是由一套模板、两种结构构成的与通用硬件平台是由一套模板、两种结构构成的与通用PCPCPCPC机体系结构兼容的开放式平台。机体系结构兼容的开放式平台。机体系结构兼容的开放式平台。机体系结构兼容的开放式平台。(1)一套模板(1)一套模板品种少：品种少：种类要尽量少的原则，应尽量避免一对一的设计（一种功能对应一块板）。种类要尽量少的原则，应尽量避免一对一的设计（一种功能对应一块板）。适应性强：适应性强：适合吊挂式机箱结构原则，采用矩形模板，插头的对边出线，面积尽量选大（但应保证低频共振点要高，且少的原则）。适合吊挂式机箱结构原则，采用矩

36、形模板，插头的对边出线，面积尽量选大（但应保证低频共振点要高，且少的原则）。可重定义：可重定义：机械规范重新定义的原则，如122*184，122*233.68，122*254（正10英寸），122*308.4（长卡）等。机械规范重新定义的原则，如122*184，122*233.68，122*254（正10英寸），122*308.4（长卡）等。符合规范：符合规范：其它技术规范依着PC机模板的技术设计规范或标准进行设计。其它技术规范依着PC机模板的技术设计规范或标准进行设计。通用/专用数控I/O模板构成原则 通用/专用数控I/O模板构成原则单机数控系统适用于当前普及型、中档、中高档数控系统，是基于

37、当前模拟式驱动的硬件平台。(2)两种结构其他网络数控系统、CAD/CAM、FMS、CIMS、IMS 模 拟 式和脉冲式I/O接口，接主 轴 单元、手摇 脉 冲发生器等开关量/现场总线 I/O 接 口，连接机床开关量输入/输出线切割/电加工专 用 高 频 电 源板，数字仿形专用 数 据 采 集 板等。适用于工业现场的后援存储介 质 如 电 子盘、加固硬盘等，用于存放系统控制软件数 字 式、模 拟式、脉冲式、现场总线接口，连接各种伺服驱动系统主板、显示接口、内外存、串/并口、系统控制部件分布式数控系统代表着当前数控系统体系结构发展的方向，它是建筑在现场总线、数字驱动技术和网络技术的基础上发展起来的

38、，它适用于中高档、高档数控系统，特别适合系统的集成，如FMC/FMS和IntraNet网络等。简化的分布式数控系统适用于普及型或中高档数控系统。典型的前后台型结构基于上述两类单机系统的硬件平台扩展而成适用于中高档、高档数控系统。4、4、软件平台软件平台软件平台由操作系统、设备驱动程序和软件平台由操作系统、设备驱动程序和ONCONC系统应用编程接口组成。系统应用编程接口组成。输入服务端口输入服务端口输入服务端口输入服务端口Input Input Service Service Access Access PointPoint简称简称简称简称ISAPISAP输出服务端口输出服务端口输出服务端口输出

39、服务端口Output Output Service Service Access Access PointPoint简称简称简称简称OSAPOSAPONC系统应用编程接口（ONC API）是应用软件与系统软件之间的编程接口，它 向下对操作实现面向连接的接口；向上对应用软件实现面向应用的接口；系统软件通过ONC系统应用编程接口为应用系统提供服务；不同的系统软件以不同的接口提供ONC系统应用编程接口；通用的ONC API保证应用系统的可移植性和应用系统与运行平台的无关性。(1)ONC系统应用编程接口(2)具有通用功能的、实时多任务操作系统操作系统是具有通用功能的、实时多任务操作系统 应满足数控的实

40、时性要求；又具有某些通用操作系统的功能，如GUI、TCP/IP、I/O控制等通用操作系统中核心的功能。为此，该操作系统应该是在实时核心的基础上，挂上通用操作系统(如linux，Windows等）的内核实现的，既可以满足上网通信、I/O管理、人机接口及支持人机界面开发，同时，又可以根据实际需要进行扩展，特别是剪裁的通用操作系统的核心部分。设备驱动程序包括 通用的设备驱动程序；ONC系统的驱动程序，如模拟式的位置控制、数字式的SERCOS、Profibus的驱动程序等；(3)设备驱动程序可以依据不同系统的要求，扩展新的驱动程序。系统软件通过设备驱动程序建立操作系统与硬件设备的接口管道，即硬件通过设

41、备驱动程序加载。5、数控应用软件基本应用软件构成数控的基本控制功能；扩展应用软件是扩展数控功能，提高数控性能的应用软件。应用软件与ONC API的层次结构图数控应用软件由逻辑上独立、完成不同功能的结构对象（AOAO）组成。包括如下三大部分 人机控制（HMC）：除了包括人机交互作用功能(HMI）外，还包括人机控制（HMC）与NC核心区域内所有功能单元之间的接口。NC核心：包括运动控制管理器、运动控制、主轴控制及轴控制等 逻辑控制（LC）:除了提供自己的服务之外，它同样包括逻辑控制（LC）与NC核心区所有功能单元之间的接口。数控应用软件的组成6、6、开发、集成、配置环境开发、集成、配置环境开发、集

42、成、配置环境示意图通用开发环境通用开发环境：通用操作系统、编程语言、编译、链接及调试工具等，用于数控应用软件结构对象(AO)的开发和集成；：通用操作系统、编程语言、编译、链接及调试工具等，用于数控应用软件结构对象(AO)的开发和集成；系统生成环境系统生成环境：系统的静、动态配置系统。：系统的静、动态配置系统。应用系统仿真、运行环境应用系统仿真、运行环境：经编译、链接、配置生成的数控应用系统的实时运行环境等；：经编译、链接、配置生成的数控应用系统的实时运行环境等；构件库构件库：结构对象基础部分的集合；：结构对象基础部分的集合；构件库管理系统构件库管理系统：实现构件基础部分的搜集、修改/增删、管理

43、等功能的集合。：实现构件基础部分的搜集、修改/增删、管理等功能的集合。应用参考结构应用参考结构应用参考结构应用参考结构?控制系统需要哪些结构对象？它们提供了控制系统需要哪些结构对象？它们提供了控制系统需要哪些结构对象？它们提供了控制系统需要哪些结构对象？它们提供了哪些开放式接口？哪些开放式接口？哪些开放式接口？哪些开放式接口？ONCONCONCONC通信系统通信系统通信系统通信系统?在独立于系统软件的方式中，结构对象是在独立于系统软件的方式中，结构对象是在独立于系统软件的方式中，结构对象是在独立于系统软件的方式中，结构对象是如何交换信息的？如何交换信息的？如何交换信息的？如何交换信息的？配置系

44、统配置系统配置系统配置系统?哪些结构对象被列举在哪个平台上？它们哪些结构对象被列举在哪个平台上？它们哪些结构对象被列举在哪个平台上？它们哪些结构对象被列举在哪个平台上？它们是如何配置的？是如何配置的？是如何配置的？是如何配置的？7、ONC系统定义中的三个主要部分HNC数控系统平台设计思路?支持支持ONCONC第一层和第二层要求第一层和第二层要求?保留对今后第三层的支持保留对今后第三层的支持?系统从经济型到高档型可伸缩及裁减系统从经济型到高档型可伸缩及裁减?通过应用程序接口可开发各种应用程序通过应用程序接口可开发各种应用程序形成不同产品形成不同产品?通过设备驱动程序连接各种数控部件通过设备驱动程

45、序连接各种数控部件?PCPC体系结构可运行体系结构可运行PCPC应用软件应用软件1.1.1.1.以软代硬、简化硬件、易于生产以软代硬、简化硬件、易于生产以软代硬、简化硬件、易于生产以软代硬、简化硬件、易于生产系统系统系统系统使用通用使用通用使用通用使用通用IPCIPCIPCIPC，可靠性好、性价比高、易于升级；，可靠性好、性价比高、易于升级；，可靠性好、性价比高、易于升级；，可靠性好、性价比高、易于升级；软件模拟实现软件模拟实现软件模拟实现软件模拟实现NCNCNCNC功能，简化硬件，降低电路复杂度。功能，简化硬件，降低电路复杂度。功能，简化硬件，降低电路复杂度。功能，简化硬件，降低电路复杂度。

46、2 2 2 2硬件通用，软件跨平台硬件通用，软件跨平台硬件通用，软件跨平台硬件通用，软件跨平台研制的硬件平台，可以适用于不同的软件平台。研制的硬件平台，可以适用于不同的软件平台。研制的硬件平台，可以适用于不同的软件平台。研制的硬件平台，可以适用于不同的软件平台。3 3 3 3开放平台、适应用户个性化要求开放平台、适应用户个性化要求开放平台、适应用户个性化要求开放平台、适应用户个性化要求将将将将NCNCNCNC共性部分构成共性部分构成共性部分构成共性部分构成NCNCNCNC内核，提供标准接口函数，向用户内核，提供标准接口函数，向用户内核，提供标准接口函数，向用户内核，提供标准接口函数，向用户开放

47、，适应用户个性化要求开放，适应用户个性化要求开放，适应用户个性化要求开放，适应用户个性化要求，利于品种派生和二次开发利于品种派生和二次开发利于品种派生和二次开发利于品种派生和二次开发华中开放式、网络化数控系统特点华中开放式、网络化数控系统特点HNC数控系统平台技术路线?基于基于PCPC体系结构体系结构?充分利用已有华中充分利用已有华中I I型数控系统研究成果型数控系统研究成果?符合符合ONCONC标准设计标准设计?一个硬件平台，二个软件平台一个硬件平台，二个软件平台?PCPC嵌入式嵌入式FPGAFPGA硬件平台硬件平台?软件平台软件平台1 1DOSDOS?软件平台软件平台2 2LINUXLIN

48、UX?软件平台软件平台3 3WINDOWSWINDOWS基于基于基于基于PCPC体系结构，系统内部采用数字量、脉体系结构，系统内部采用数字量、脉体系结构，系统内部采用数字量、脉体系结构，系统内部采用数字量、脉冲量、模拟量标准接口或现场总线连接各功冲量、模拟量标准接口或现场总线连接各功冲量、模拟量标准接口或现场总线连接各功冲量、模拟量标准接口或现场总线连接各功能部件，系统与外部采用网络化的连接方能部件，系统与外部采用网络化的连接方能部件，系统与外部采用网络化的连接方能部件，系统与外部采用网络化的连接方式，可与式，可与式，可与式，可与CAD/CAMCAD/CAM、FMC/FMSFMC/FMS集成或

49、与企集成或与企集成或与企集成或与企业局域网业局域网业局域网业局域网/InternetInternet联网联网联网联网，实现数控系统的网，实现数控系统的网，实现数控系统的网，实现数控系统的网络化。络化。络化。络化。HNC数控系统硬件平台1.1.1.1.驱动接口驱动接口驱动接口驱动接口根据需要可选用数字式、模拟式或脉冲式接口以及根据需要可选用数字式、模拟式或脉冲式接口以及根据需要可选用数字式、模拟式或脉冲式接口以及根据需要可选用数字式、模拟式或脉冲式接口以及SERCOSSERCOSSERCOSSERCOS现场总线接口（现场总线接口（现场总线接口（现场总线接口（不改变硬件，通过改变不改变硬件，通过改

50、变不改变硬件，通过改变不改变硬件，通过改变FPGAFPGA的固件，的固件，的固件，的固件，构造出构造出构造出构造出HNCHNC系列系列系列系列CNCCNC装置装置装置装置），用于连接各种伺服驱动系，用于连接各种伺服驱动系，用于连接各种伺服驱动系，用于连接各种伺服驱动系统；统；统；统；2 2 2 2I/O I/O I/O I/O 接口接口接口接口包括开关量包括开关量包括开关量包括开关量I/OI/OI/OI/O接口、模拟式接口、模拟式接口、模拟式接口、模拟式I/OI/OI/OI/O接口和脉冲式接口和脉冲式接口和脉冲式接口和脉冲式I/OI/OI/OI/O接口接口接口接口及现场总线及现场总线及现场总线