开放式体系结构—数控系统发展的潮流

时间：2008年07月29日浏览：232次转载：《制造技术与机床》收藏分享：

摘要：新技术层出不穷是当今世界的主要特点之一，作为装备业及制造领域的一本专业性期刊，我们在关注新技术、介绍新动向的同时，更注重这些技术的应用及其市场的适应性。因为只有实用的新技术才能在市场中立足，才能在立足的同时不断发展成熟，才能创造出可观的效益。基于此想法，我刊特地开设了“新技术应用园地 ”。此园地首先得到了北京元茂兴控制设备技术有限公司的大力支持，并将利用1年左右的时间连续刊登以PMAC为核心的开放式数控系统和机电一体化系统 DIY两个方面的主题文章，并以讲座的形式结合实例逐步引导读者和用户开发具有自我特色的开放式数控系统和机电一体化系统。

开放式数控系统这一专业术语，相信大家不仅听得很多，而且说得也不少。但何谓开放式数控系统?对这一问题解说得比较透彻的人并不在多数。我们知道，即使是普通的数控系统也有其开放的一些方面，因此所谓开放总是在一定层次上及深度上的开放，而且随着技术的进步和时间的不同，开放式数控系统的概念也在发展。从另一方面来讲，既然是开放式数控系统，那么用户能否借助一些工具和平台来随心所欲地搭建自己所需的数控系统、开发自己所需的特殊功能呢?回答应该是肯定的。但实际上，许多用户包括研究所和学校一提到开发，心里就没底，买来成套的数控系统都吃不透、用不好，怎能自我搭建数控系统?

相信通过元茂兴公司的连续讲座，读者一定会增长这方面的知识和才干!

随着计算机控制技术和先进制造技术的发展，人们逐渐认识到专用CNC系统之间的自成一体所带来的互不兼容的弊病，迫切需求具有配置灵活、功能扩展简便、基于统一的规范和易于实现统一管理的开放式系统。1987年，美国提出了下一代控制器计划NGC(Next Generation Workstation/Machine Controller)和开放式系统体系结构标准SOSAS(Standards of Open SystemArchitecture for Automatic Systems)，首次提出了开放式体系结构的概念。1992年，欧共体开始实施自动化系统控制装置的开放系统体系结构计划 OSACA(OpenSystem Architecture for Control Within Automation Sys-tems)。经过十多年的发展，开放性一词已经深入人心，并且体现在相关产品中。开放式数控系统成为CNC发展的潮流。

开放式数控系统具有以下优势:①具有强大的适应性和灵活配置能力，能适应各种设备，可灵活配置，随意集成。②控制软件具有及时扩展和联接功能，可以顺应新技术的发展，加入各种新功能。③不仅能适应计算机技术和信息技术的快速发展和更新换代，而且能有效保护用户原有投资。④操作简单，维护方便。⑤遵循统一的标准体系结构规范，模块之间具有兼容性，部件具有互换性和互操作性。

伴随着计算机软件取得的重大成果，开放式数控系统产生了三种结构类型:

专用CNC+PC型 即在传统的专机数控中简单地嵌入PC技术，使得整个系统可以共享一些计算机的软、硬件资源，计算机主要起到辅助编程、分析、监控、指挥生产、编排工艺等工作。这种数控系统由于其开放性只在PC部分，其专业的数控部分仍处于瓶颈结构。
运动控制器+PC型 即完全采用以PC为硬件平台的数控系统。这种系统近年的提法比较多，主要有基于PC或PC Base等，其中最主要的部件是计算机和控制运动的控制器。控制器以美国Delta Tau公司生产的PMAC多轴运动控制器最为出色，控制器本身具有CPU，同时开放包括通信端口、结构在内的大部分地址空间，辅以通用的DLL同PC结合得最为紧密。这种系统的特点是灵活性好、功能稳定、可共享计算机的所有资料，目前已达到远程控制等先进水平。
纯PC型 即完全采用PC的全软件形式的数控系统，但由于存在着操作系统的实时性、标准统一性及系统稳定性等问题，这种系统目前正处于探求阶段，还没有大规模投入到实际的应用中。

总体而言，基于PC和多轴运动控制器的开放式数控系统，是当前最为理想的开放式数控系统。PC机处理非实时部分，实时控制由插入PC的多轴运动控制器来承担。这种数控系统的典型代表就是以PMAC为核心的开放式数控系统。

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