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國內開放式數控系統的研究現狀

我國經過“六五”、“七五”引進消化,“八五”自主開發,“九五”產業化、工程化,基本掌握了數控技術,基本形成了一支研究、開發、生產的隊伍,基本具備了數控系統產品的配套能力。并根據國內外相關技術的發展情況,調整到基于PC的數控系統發展方向上來,形成了兩種平臺,開發出了四個基本系統,其中,華中I型和中華I型是將數控專用模板嵌入通用PC機構成的單機數控系統,而航天I型和蘭天I型是將PC嵌入到數控之中構成的多機數控系統,形成PC+NC的前后臺型結構。

目前國內比較有代表性的新型開放式數控系統研究主要有以下幾種:

1)基于軟件芯片的開放式數控系統

華中科技大學(原華中理工大學)提出了一種基于軟件芯片(Software武漢理工大學碩士學位論文Integrated Chip,簡稱sic)的開放式數控系統的實現模式。在該模式中,通過對數控軟件的標準化與規范化研究,運用面向對象的機制,把數控系統的功能進行抽象并進行封裝,將數控軟件設計成具有穩定通用的接口、可以重用的SIC,每個sic完成數控系統的一個獨立??櫚墓δ?,如插補功能由插補芯片完成、位置控制功能就由位置芯片完成。并且通過建立一個數控系統軟件芯片集成開發環境對SIC進行管理,用戶可以對SIC進行檢索、瀏覽和維護,還可以添加新的SICOS用戶在組裝數控系統或進行二次開發時,可以將芯片庫中檢索出的sic按照用戶所要求的功能進行集成,并可以加入用戶新開發的SIC一起組裝,這樣開發出的數控系統比以前節省較多時間,總體質量也有大幅提高。其局限性在于,數控軟件芯片的規范化和標準化設計很大程度上由芯片的劃分決定,它需要嚴格定義,使它們具有更強的邏輯性和更好的封裝性。另外,更重要的一點是,這種軟件芯片的使用只是簡單的程序源代碼的重用,這種移植只能是同一種編程語言下的移植,是一種極為有限條件下的移植。

2)基于現場總線技術的開放式數控系統

現場總線技術可以將大量的并行信號轉化為串行信號,利用雙線電纜或光纜可以在上百臺設備之間實時傳遞上千路的信號。當前現場總線接口和數據交換大多遵循SERCOg(serialreal-time communication specification)協議,是目前用于數字伺服而后傳動數據通信的唯一國際標準。SERCOS構成一個封閉的環路,根據伺服系統和PLC的不同地址,利用插在計算機中的SOFTSERCNS卡實現計算機與數字伺服系統之間的實時數據通信,形成一種基于現場總線的開放式結構數控系統。但由于SERCOS有三萬多個參數,在SERCOS參數設置方面現在的系統大多都是使用默認值,這對于開發高速、高精度的開放式數控統還有很大差距。并且SERCOS總線技術較為昂貴,對于其普及應用也產生一定的不利影響。

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