術、完全開放的數控系統(tǒng)，闡述了此種數控系統(tǒng)的軟硬件結構以及實現(xiàn)的方法。

 

　　近50年來，數控系統(tǒng)經歷了兩個階段6代的發(fā)展m.在發(fā)展到微處理器時代后，隨著計算技術、信息技術、網絡技術的飛速發(fā)展，封閉、專用系統(tǒng)越來越暴露出其固有的問題。不同的操作系統(tǒng)、編程語言、人機界面、通訊接口等，給數控系統(tǒng)的設計者和集成者試圖在較短的時間內，采用快速的方法，依據集成環(huán)境設計新的系統(tǒng)，或者將現(xiàn)有的系統(tǒng)集成到不同的環(huán)境中造成了極大的困難。為此，人們提出了標準化，即開放式的設計問題，以利于并行合作和快速的集成；其中影響較大的研究計劃有日本的OSEC、歐洲的OSACA、美國的OMAC.近幾年，國外部分數控系統(tǒng)的設計已開始在一定范圍內實現(xiàn)其開放性，如德國Indramat公司的MTC200系統(tǒng)，美國VickersElectronicSystem公司的Acramatic 2100系統(tǒng)。目前國內的研究主要集中在基于軟件芯片的開放式數控系統(tǒng)、基于Windows 95/NT下的開放式數控系碑和基于SERCOS現(xiàn)場總線技術的開放式數控系統(tǒng)m. 1數控系統(tǒng)的開放性研究開放式數控系統(tǒng)的主要目的是建立一個模塊化、可重構、可擴充的系統(tǒng)平臺，提高控制系統(tǒng)的互連性，增強數控系統(tǒng)的柔性和集成性。數控系統(tǒng)的開放性大致可分為3種方式，如所示。

 

　　1.1開放人機接口這種方式使得系統(tǒng)內部、系統(tǒng)與外部設備之間、系統(tǒng)與通訊網絡之間，本系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間實現(xiàn)互通，并且可以在保持原有數控基礎上充分發(fā)揮各廠家專用芯片的特殊功效但是人機接口的開放只是為用戶提供了按自己需求靈活定制操作界面的途徑。

 

　　1.2開放控制內核層接口這種方式能夠根據具體應用情況確定系統(tǒng)部件的組成，并可按接口協(xié)議集成自己的控制軟件模塊。

 

　　它能夠充分發(fā)揮PC機的作用，利用它完成一些實時性不強或非周期性的任務，而強實時性的控制任務可由NC或PLC來完成。

 

　　1.3控制內核層全開放這種方式是一種徹底的開放方案。它實際上是一種DNC結構，即用光纜將數字伺服與基于PC機的NC裝置相連，組成一個可靠性高。實時性強、完整的CNC系統(tǒng)；它允許用戶按照開放結構的標準和規(guī)范自行開發(fā)特殊應用領域中的軟件模塊和硬件模塊，或者按需配置系統(tǒng)功能而不依賴于任何一個系統(tǒng)生產商和開發(fā)商。

 

　　2一種基于PC的開放式數控系統(tǒng)硬件結構作為一個真正完全開放的、高檔的數控系統(tǒng)，它在硬件結構上應盡可能地簡化，系統(tǒng)功能盡可能地通過軟件來實現(xiàn)。作者開發(fā)的開放式數控系統(tǒng)的硬件結構如所示總線接口和數據交換協(xié)議，是目前用于數字伺服和傳動數據通信的**國際標準m.SERCOS采用光纜連接，構成一個封閉的環(huán)路，根據伺服系統(tǒng)和PLC的不同地址，利用插在計算機中的SOFTSERCANS卡實現(xiàn)計算機與數字伺服系統(tǒng)之間的實時數據通信。實時數據通信主要完成PC與伺服之間命令值和實際值的數據交換，在本系統(tǒng)中數據交換在2ms內完成。

 

　　2.2軟件結構由于系統(tǒng)硬件的簡化，整個開發(fā)過程主要是軟件的設計，軟件的開發(fā)和運行環(huán)境WindowsNT 2.2.1實時性控制高精度、高速度的數控系統(tǒng)對于實時性要求很高，一般都在1ms以下。但是在Windows95/NT平臺下，若要達到這么高的定時精度，很難通過多線程編程來滿足高檔數控系統(tǒng)的實時性，因此在本系統(tǒng)中選用了NT子系統(tǒng)它有自己的運行環(huán)境和應用編程接口；它的線程管理具有*高優(yōu)先級，不需要響應消息就可獨立實現(xiàn)系統(tǒng)的實時性控制。在本系統(tǒng)中利用RTX4.2開發(fā)應用程序來實現(xiàn)循環(huán)數據和部分非循環(huán)數據的實時傳輸。

 

　　2.2.2PC與伺服的數據交換PC與伺服之間的數據交換是借助SOFTSERCANS卡來實現(xiàn)的。在軟件中分4步進行，在每一步完成后均有狀態(tài)返回以決定下一步是否進行：檢查光纜環(huán)是否封閉；確認光纜環(huán)中的伺服驅動器，并將相應的地址寫人系統(tǒng)參數中；讀/寫伺服驅動器中的系統(tǒng)參數，并確認驅動器的狀態(tài)；數據交換，將命令值從命令值通道送人到伺服系統(tǒng)中，同時將實際值從實際值通道中送人PC中。

 

　　2.2.3軟PLC的開發(fā)軟PLC是基于PC開放式數控系統(tǒng)采用軟件實現(xiàn)控制的關鍵技術。由于機床邏輯與機床的運動相關，并且控制信號多數是開關量，在軟件設計中采用命令方式處理；如在NC程序中有M08指令或操作者開啟冷卻開關，則軟件調用相應的子程序來處理，從而實現(xiàn)硬PLC的功能。

 

　　3結束語本系統(tǒng)已經完成了整體設計的初步。由于SERCOS有3萬多個參數，在SERCOS參數設置方面現(xiàn)在的系統(tǒng)大多數都是使用默認值，這對于開發(fā)高速、高精度的開放式數控系統(tǒng)還存在著很大差距，深人分析各個SERCOS參數的功能將是下一步的研究重點。