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數(shù)控高速加工編程的策略與方法--開放式數(shù)控裝置的體系結(jié)構(gòu)
日期：2009年10月09 來源：本站原創(chuàng) 關(guān)鍵字：CNC機(jī)床
開放式數(shù)控裝置的體系結(jié)構(gòu)
隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以單片機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)和以STD總線模板機(jī)為主體的數(shù)控系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。而且已出現(xiàn)以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，它既可充分利用微機(jī)豐富的硬件、軟件資源，也可為數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展開辟新的途徑。1981年美國(guó)國(guó)防部開始一項(xiàng)“下一代控制器(NGC)”的計(jì)劃，1991年完成“開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)(SOSAS)”；1994年美國(guó)汽車工業(yè)開始“開放式、模塊化體系結(jié)構(gòu)控制器”(OMAC)計(jì)劃：1992年歐盟啟動(dòng)“自動(dòng)化系統(tǒng)中控制的開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)(OSACA)”計(jì)劃；1995年日本機(jī)床公司開始“控制器開放系統(tǒng)環(huán)境(OSEC)”計(jì)劃。OMAC、OSACA和OSEC是三個(gè)有影響的開放式數(shù)控系統(tǒng)研究計(jì)劃。1996年芝加哥國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)開始展出以個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)為基礎(chǔ)的數(shù)控系統(tǒng)，從此開始了開放式數(shù)控系統(tǒng)的新時(shí)代。開放式數(shù)控系統(tǒng)有如下兩種模式。
第一種，是以Pc作為傳統(tǒng)CNC的前端接口，在CNC上插入一塊專門開發(fā)的個(gè)人計(jì)算機(jī)模板，原來的CNC進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，而由PC進(jìn)行非實(shí)時(shí)性控制。這種模式的柔性有限，而且NC的內(nèi)核也不開放。
第二種，是將整個(gè)CNC機(jī)床單元(或運(yùn)動(dòng)控制模板)包括集成的PLC(可編程邏輯控制器)插入到個(gè)人計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)槽中。CNC單元(或運(yùn)動(dòng)控制模板)作實(shí)時(shí)控制；而個(gè)人計(jì)算機(jī)作實(shí)時(shí)處理。這種模式正在變?yōu)殚_放式數(shù)控系統(tǒng)的主流。例如，美國(guó)DelmTau Damsystem公司的PMAC-NC、OrmesSystem和Orion，德國(guó)Sinumefikg40D、PA公司的PA8000和Indramat公司的MTC200都屬于這種模式。PMAC-NC是在個(gè)人計(jì)算機(jī)上插入一塊PMAC運(yùn)動(dòng)控制板，執(zhí)行全部的實(shí)時(shí)任務(wù)(輪廓加工、插補(bǔ)運(yùn)算、伺服控制、刀具半徑補(bǔ)償和螺距誤差補(bǔ)償?shù)?。MTC200則是在PC中插入MTC-PCNC板，MTC-PPLC板分別處理運(yùn)動(dòng)控制和PLC(邏輯控制)。這種模式的運(yùn)動(dòng)計(jì)算通常都是由32位數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)處理，為了保持最大的吞吐量和簡(jiǎn)化編程，DSP與PC共享公共存儲(chǔ)器空間。美國(guó)Cin~nnafi公司開發(fā)的雙PC平臺(tái)Acramafic2100也是這種模式的應(yīng)用實(shí)例，它的一個(gè)PC母板控制工作站功能，如車間編程和數(shù)據(jù)庫(kù)工作；另一個(gè)PC作實(shí)時(shí)伺服控制。據(jù)稱這樣做，CNC系統(tǒng)升級(jí)更容易，費(fèi)用也更低。而Ormec System公司僅兩年時(shí)間就開發(fā)出了以[BM-PC結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的CNC系統(tǒng)，它可以控制14個(gè)軸運(yùn)動(dòng)。日本FANUC公司與富士通公司合作，由富土通提供PC機(jī)，F(xiàn)ANUC配控制用基扳、軟件、電動(dòng)機(jī)、伺服機(jī)構(gòu)等，并與牧野銑床制作所、森精機(jī)械制作所緊密合作，它的用戶改制自由度很大，個(gè)人計(jì)算機(jī)的硬件、軟件可以靈活地應(yīng)用，與過去的數(shù)控系統(tǒng)有連續(xù)性和互換性，可靠性得到提高。
大隈鐵工與NEC合作，在過去的FA個(gè)人計(jì)算機(jī)上附加CNC功能，且采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)形成開放式數(shù)控系統(tǒng)。以PC為基礎(chǔ)的開放式CNC機(jī)床系統(tǒng)，利用帶有Windows平臺(tái)的個(gè)人計(jì)算機(jī)，大大減少了開發(fā)工作量，而且很容易實(shí)現(xiàn)多軸、多通道控制，實(shí)時(shí)三維實(shí)體圖形顯示和自動(dòng)編程等。以這種模式開放的數(shù)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)下列三種不同層次的開放程度。
(1)CNC機(jī)床可以直接地或通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行各種應(yīng)用軟件，強(qiáng)有力的軟件包(如數(shù)字化)能作為許可證軟件來執(zhí)行，各種車間編程軟件、刀具軌跡檢驗(yàn)軟件、工／’管理軟件、通信軟件、多媒體軟件都可在控制器上運(yùn)行，大大改善CNC機(jī)床的圖形顯示、動(dòng)態(tài)仿真、編程和診斷功能。
(2)用戶操作界面的開放，使CNC系統(tǒng)的用戶接口有其自己的操作特點(diǎn)，且更加友好，并具備特殊的診斷功能(如遠(yuǎn)距離診斷等)。
(3)CNC內(nèi)核的深層次開放。通過執(zhí)行用戶自己的C++語(yǔ)言開發(fā)的程序，就可以把應(yīng)用軟件加到標(biāo)準(zhǔn)CNC的內(nèi)核中(稱為編譯循環(huán))。CNC機(jī)床內(nèi)校系統(tǒng)提供己定義的出口點(diǎn)，機(jī)床制造廠商或用戶把自己的軟件連接到這些出口點(diǎn)，通過編譯循環(huán)，就可把他<門自己的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、訣竅等專用工藝集成到CNC系統(tǒng)中去形成獨(dú)具特色的個(gè)性化數(shù)控機(jī)床，而且?guī)晫ｉT知識(shí)技能的應(yīng)用軟件永遠(yuǎn)屬于機(jī)床制造商或用戶自己。
這樣三個(gè)層次的全部開放，能滿足機(jī)床制造廠商和量終用戶的各種需求，這種控制技術(shù)的柔性，使用戶能十分方便地把CNC應(yīng)用到幾乎所有應(yīng)用場(chǎng)合�？傊�，無論是以個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)為基體加上CNC機(jī)床系統(tǒng)的主要控制部分而成的數(shù)控系統(tǒng)，還是以CNC機(jī)床系統(tǒng)為主加上個(gè)人計(jì)算機(jī)的有關(guān)部分而成的數(shù)控系統(tǒng)，都有各自的優(yōu)勢(shì)。
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