开放式网络化数控技术及其发展趋势- 星星的技术空间- 51CTO技术博客企业库|免费b2b网站

1 .引言

    (1) 开放式智能化的数控系统成为数控技术的发展方向。
    (2) 5轴联动加工兴起，所谓“高速即意味着5轴”。
    (3) 数控加工网络化，提高了机床的生产使用效率。
    (4) 以高速主轴和直线电机的应用为特征，高速加工进一步向纵深发展。
    (5) 车铣复合加工中心更具前途。
    (6) “软”数控技术发展，基于工业PC机、PCI/ISA总线、通用操作系统+实时内核的数控系统大量涌现。

　　开放式数控系统的本质是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，形成系列化，并可将用户的特殊应用集成到控制系统中，实现不同品种、不同档次的开放式数控系统。 IEEE关于开放式系统的定义是：开放式系统能有效地运行于不同的平台之上，可以与其他应用系统相互操作，并提供与用户交互的统一风格，即所谓互操作性、可移植性、可伸缩性和可互换性。随着计算机软硬件技术的发展，目前对开放式系统{zx1}的具体的看法包括：

    (1) 开放式控制系统的硬件和软件都应是柔性的，它允许改变硬件的基本配置，而软件更在所有控制级别上可以改变。
    (2) 开放式结构系统的软硬件必须是真正“即插即用”的，如果产品必须被“召回”以安装新的硬件和软件，那就不是真正的开放。
    (3) 控制器必须是标准化的，以使第三方能在此基础上参与新硬件和新软件的开发。
    (4) 开放式系统允许第三方软件作为系统的部件增加进来，也就是说它是一个标准系统，在这个标准上系统能在部件级别上与其他部件集成，并能共享数据。
    (5) 一个开放式控制系统能在系统的级别上同其他系统协同工作。

(1) 内部网络内部网络是指数控系统内CNC单元与伺服驱动及I/O逻辑控制等单元以现场总线网络连接。对于数控系统硬件，开放性主要是指其计算机、网络、伺服系统及I/O逻辑控制等单元，应该具有统一的互联标准，以实现互换性。为使数控系统硬件具有互换性，目前欧洲CNC制造商在其产品中广泛应用SERCOS(Serial Real－time Communication System，一种适于高速伺服控制的网络接口协议，于1995年成为IEC 1491国际标准)现场总线作为与数字驱动单元的接口，采用Profibus现场总线等作为与I/O逻辑控制单元的接口。
(2) 外部网络外部网络指的是数控系统与系统外的其他控制系统或外部上位计算机以网络连接。通过网络实现对设备的远程控制和无人化操作、远程加工程序传输、远程诊断和远程维修服务、技术服务，并提高机床生产率。网络生产管理系统通过企业内部网(Intranet)随时监视生产现场情况进行{zy}计划和调度；操作工人技艺数据库将通过丰富经验和直觉形成的技艺数字化，不断积累并与全公司共享，实现高效、高质量加工，并依此创造新工艺、新知识和新诀窍；新的CAD/CAM系统可将CAD数据立即转变为加工程序、工具清单、工艺卡和加工工艺图样，实现并行工程来缩短生产周期。此外通过因特网与外界联接，可为每一个客户设立一个窗口，快速反应客户的要求。在多品种小批量的条件下，将机床联网，能将切削时间由25%提升至65%。远程诊断产品可以在个人电脑前轻松地操纵远在车间里的机床设备，诸如编辑修改零件程序和PLC程序、监控各轴当前状态、进行文件传输等。不仅用于故障发生后对数控系统进行诊断，而且还可用作用户的定期预防性诊断。

　　近年来，我国相继开发出了如华中 Ⅰ型、航天Ⅰ 型、中华Ⅰ型、蓝天Ⅰ型等数控系统。华中Ⅰ型以通用工业微机为硬件平台，模块化的开放式体系结构，达到了国际先进水平，获得了国家科技进步二等奖、国家教委科技进步一等奖，是目前获得国家奖级别{zg}的国产数控系统。开放式数控系统软、硬件平台，已在DOS、Linux操作系统平台开发成功。已经开发出了车床、铣床、加工中心、仿形、轧辊磨、滚刀磨、拉刀磨、工具磨、凸轮轴磨床、非圆齿扇插齿机、齿条插齿机、弧齿锥齿轮铣齿机、镗床、激光加工、玻璃机械、纺织机械、医疗机械等30多个数控系统应用品种。这也证明华中数控系统具有优良的开放性和二次开发性。

　　在国家 863计划和科技攻关计划多年连续的支持下，我国基本掌握网络化数字化制造系统的基础技术。如1999年在中国北京举行的国际机床博览会上，武汉华中数控股份有限公司率先推出了网络数控系统原型机，实现了通过Intranet远程操作控制异地数控机床。博览会上，北京航空航天大学与北京市机电研究院合作，展出了基于PC计算机和光纤数字通讯伺服技术(SERCOS)的开放式数控系统，通过光纤同时控制1～8台机床上的50个伺服轴和主轴，组成的柔性生产线示范系统，获得国内机床行业高度评价。在 2001年的北京国际机床博览会上，华中数控与北京{dy}机床厂合作，展示了基于Internet的远程故障诊断技术；与桂林机床股份有限公司合作，展出了由四台机床联网组成的远程控制技术。这些都为网络环境下数控系统的研究开发奠定了良好的基础。又如华中数控在江苏常柴股份有限公司，将其模具车间的5台加工中心和一台仿形数控机床联网，可在远程异地设计、编程，然后通过Internet网络传送和共享零件加工程序，实现了CAD/CAM/CNC的网络集成，大大提高了生产效率和设备的利用率。

　　常柴股份有限公司的北厂模具车间有四台数控机床采用了华中网络式数控系统，所有机床通过内部局域网(NT网)连接。模具车间的NT 网络上的服务器，通过Internet与5km外的常柴总厂计算中心连接。总厂计算中心由UGⅡ或其他 CAD/CAM软件生成的数控程序可通过Internet和服务器传送到任何一台数控机床的控制系统中。由于华中网络CNC具有较大的内存和外存空间，其资源可共享到计算机网络上。因此，每台配华中数控系统存储器上的数控程序，可通过网络共享到其他任何一台华中数控系统上。这使得数字化仿形测量所生成的数控加工程序可共享到其他非仿型功能的数控机床上加工模具。由于计算机局域网络的数据传送速度极快(约为10～100MB/s以上，而DNC接口的速度约为9.6kB/s)，对于复杂模具的大容量程序的传送速度非常快捷、可靠。