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我国开放式机床数控系统发展现状及趋势分析

2018-07-22 19:27 [28365365打不开] 来源于:网络整理
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>  开放式数控系统目前的研究成果看,开放式数控体系结构还没有统一和明确的概念内涵,还处于百家争鸣的时期。按照IEEE(国际电器电子工程师协会)的定义,开放式数控系统应该是具有下列特征的系统:符合系统规范的应用,可以运行在多个销售商的不同平台上,可以与其它的系统应用互操作,并且具有一致风格的用户交互界面。

>对于开放式数控系统,一种比较流行的观点是强调以下几个基本特点:

>      (1)可互操作性:通过提供标准化接口、通信和交互机制,使不同功能模块能以标准的应用程序接口运行于系统平台之上,并获得平等的互操作能力,协调工作。

>      (2)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,使构成系统的各功能模块可来源于不同的开发商,并且通过一致的设备接口,使各功能模块能运行于不同供应商提供的硬件平台之上。

>      (3)档次皆宜性:CNC系统的功能、规模可以灵活设置,方便修改,即可以增加硬件或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。

>      (4)可互补性:指构成系统的各硬件模块、功能软件的选用不受单一供应商的控制,可根据其功能、可靠性及性能要求相互替换,而不影响系统整体的协调运行。

>国内外发展现状及水平

>      基于PC的开放式数控系统体系结构

>      近年来,国内外许多学者都致力于开放式数控系统的研究,并达成部分共识,即采用PC平台和Win9X/Win2000/NT操作系统。这样,容易保证一致的人机界面和应用现有的各种流行的应用软件,而且硬件和软件具有通用标准,容易扩展,容易实现网络功能。

>      随着工业PC机的快速发展,可靠性大为提高,而价格却大幅度降低,以工业PC机为核心的控制系统已经被工业控制领域所接受。基于PC的开放式数控系统以其成本低、标准化、软件资源丰富、可靠性高、便于联网等优越性深受广大科研人员和开发商的喜爱。具体来讲,目前基于PC的开放式数控系统有以下几种体系结构,数控专用模板嵌入通用PC机构成的数控系统,以国内具有开放式系统特点的华中I型数控系统为例,该系统采用了以PC机为硬件平台,DOS、WINDOWS操作系统及其丰富支持软件为软件平台的开放式体系结构。与传统CNC系统相比,这种系统具有软硬件资源的通用性、丰富性、透明性,软件的可再生性,便于引入新技术进行升级、换代的优点。

>通用PC机与开放式可编程运动控制器构成的数控系统

>      这种数控系统的机床运动控制、逻辑控制功能由独立的运动控制器完成,运动控制器通常由以PC硬件插件的形式构成系统。数控上层软件(数控程序编辑、编译、人机界面等)以PC为平台,是WINDOWS等主流操作系统上的标准应用,并支持用户定制。这种系统兼具了WINDOWS的多任务特性和运动控制器的事实特性、实时特性,是一种非常优越的数控系统。

>全软件式数控系统

>      全软件式数控,是由运动控制器以应用软件的形式实现轴控制和机床逻辑控制。除了支持数控上层软件(数控程序编辑、人机界面等)的用户定制外,其更深入的开放性还体现在支持运动控制策略(算法)的用户定制。外围连接主要采用计算机的相关总线标准,这类系统已完全是通用计算机主流操作系统(实时扩展)上的标准应用。目前全软件式数控系统还没有形成产品,还在理论研究中,但它代表了数控系统的发展方向。

>国外发展现状及水平

>      目前,国际上与开放式数控研究相关的报导不少,最有代表性的仍是美国的NGC和OMAC计划、欧盟的OSACA计划以及日本的OSEC计划,这三个计划的发展基本上反映了国外开放性数控的发展现状。在以上几个开放式数控系统研究计划的基础上,许多公司还推出了一些开放式数控系统产品:

>      Siemens AG在840D数控系统中采用了开放式结构:利用双PC来完成人机接口和实时控制工作,人机接口采用基于Windows的图形接口,实时控制则采用RISC或PC和实时控制内核来完成。在同一系统中提供了各种结构机床的控制算法和C++开发工具,用户可以根据需要来选择或自行开发控制算法。

>      美国的Delta Tau公司提供了单台PC的解决方案和系统的插补运算、伺服控制以及PLC控制等实时控制功能,在一般的单台数控机床和机器人的控制上取得了较好的效果。而Technology 80公司也采用单PC的方案,但它用PC机完成插补和PLC控制功能,因此控制效果不如Delta Tau 公司的产品。

>国内发展现状及水平

>      与国际先进水平相比,国内的开放式数控系统的研究还处于初级阶段。目前,在国内市场中,中、高档产品主要被进口产品占据,而在较抵挡的经济型数控机床市场我国的产品占据主要地位。

>      随着国际学术界对开放式数控系统研究的日益深入,我国的相关研究也越来越受到重视。经过多年的技术攻关,已经有一批产品和成果涌现出来。在这些产品中,有些是将原有的系统移植到PC平台上,如北京机床所的中华系列、沈阳计算所的蓝天系列等。武汉华中数控股份有限公司推出的华中Ⅰ型数控系统,是利用PC平台通过串行总线和自行开发的数字交流伺服系统开发的。该系列数控系统产品是目前国内比较成功和富有特色的基于PC的数控系统。

>开放式数控系统的发展趋势

>      采用Windows系列操作平台。采用Windows系列操作系统作为开放式数控系统软件操作平台,界面友好、易操作;兼容性好软、硬件平台结构包容性大,具有更强的适应性及软件资源丰富性;智能化引进自适应控制技术,系统可自动调整有关参数,以达到系统运行的最优化;网络化,具有强大的通讯联网功能,保证数控系统与标准网络(包括互联网)无缝连接,实现软硬件资源共享。全软件化,除了数控程序编辑、人机界面等上层数控功能用软件来实现外,还以应用软件的形式来代替运动控制(包括轴控制和机床逻辑控制)器等硬件系统,即实现在计算机主流操作系统上进行实时扩展,实现数控系统的全软件化。

(来源:)

(编辑:www.adminbuy.cn)

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