開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控車(chē)床改造中的應(yīng)用

摘要：傳統(tǒng)數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，人機(jī)界面不靈活、功能不易擴(kuò)展、兼容性差、系統(tǒng)封閉等問(wèn)題日益凸現(xiàn)出來(lái)，而開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)有效地解決了數(shù)控車(chē)床升級(jí)改造的問(wèn)題，有效地解決了框架結(jié)構(gòu)固定、控制系統(tǒng)專(zhuān)一與市場(chǎng)需求變化頻繁之間的問(wèn)題，也增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的適應(yīng)性和柔性。文章首先分析了開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，其次就開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了較為深入的探討，提出了自己的看法和建議，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控車(chē)床；上位機(jī)；下位機(jī)；現(xiàn)代制造業(yè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）08-0032-02

1 概述

數(shù)控車(chē)床是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)的主要組成部分，也是制造高精度、高質(zhì)量、形狀復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品的必備設(shè)備。但是令人遺憾的是，傳統(tǒng)數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，人機(jī)界面不靈活、功能不易擴(kuò)展、兼容性差、系統(tǒng)封閉等問(wèn)題日益凸現(xiàn)出來(lái)，尤其是封閉性問(wèn)題大大阻礙了數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)中采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使得數(shù)控車(chē)床技術(shù)的發(fā)展受到了嚴(yán)重的阻礙。而在這種情況下，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)有效地解決了數(shù)控車(chē)床升級(jí)改造的問(wèn)題，有效地解決了框架結(jié)構(gòu)固定、控制系統(tǒng)專(zhuān)一與市場(chǎng)需求變化頻繁之間的問(wèn)題，也增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的適應(yīng)性和柔性，本文就開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控車(chē)床改造中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

2 開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是“開(kāi)放”，能夠根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)的要求來(lái)升級(jí)控制系統(tǒng)的相應(yīng)軟件或者硬件，同時(shí)將二者完全分開(kāi)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化的制造環(huán)境，軟件平臺(tái)和定義接口都可以由用戶自行定義，面向軟件配置數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)中不斷地集成各種功能，按照加工過(guò)程的要求來(lái)提高數(shù)控車(chē)床的性能，并且還能夠?qū)刂葡到y(tǒng)的功能進(jìn)行添加、刪除、修改，用戶還可以結(jié)合自己的實(shí)際需要來(lái)不斷地增加新的控制功能。這樣一來(lái)，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控車(chē)床改造中的應(yīng)用，對(duì)于用戶和機(jī)床制造商都是極為有利的，這也是機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)主要具有五大特點(diǎn)，分別是適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)操作方式、平臺(tái)無(wú)關(guān)性、模塊化、可再次開(kāi)發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化。

2.1 適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)操作方式

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)會(huì)考慮到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展速率，信息交換的過(guò)程中通過(guò)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)各相對(duì)獨(dú)立的功能模塊，以便有效地達(dá)到滿足實(shí)時(shí)控制需要的要求。

2.2 平臺(tái)無(wú)關(guān)性

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中能夠?qū)崿F(xiàn)各模塊相互之間獨(dú)立、無(wú)關(guān)聯(lián)的效果，也能夠有效地明確各模塊接口協(xié)議，最終用戶、機(jī)床廠、系統(tǒng)廠都能夠根據(jù)自己生產(chǎn)的需要和市場(chǎng)的需要來(lái)開(kāi)發(fā)出個(gè)性的模塊。

2.3 模塊化

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)造是透明的和可移植的，采用分布式控制原則，具有模塊化的特征?？刂平Y(jié)構(gòu)采用模塊分級(jí)式、子系統(tǒng)式、系統(tǒng)式。

2.4 可再次開(kāi)發(fā)

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)允許用戶在進(jìn)行數(shù)控車(chē)床改造的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)第二次開(kāi)發(fā)，根據(jù)自己生產(chǎn)的需要和市場(chǎng)的需要來(lái)編輯、重構(gòu)一個(gè)系統(tǒng)多種用途的作用。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)化

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的“開(kāi)放”不是毫無(wú)約束的開(kāi)放，而是在一定條件下，一定約束規(guī)范的開(kāi)發(fā)，因此，各類(lèi)機(jī)床控制器的研發(fā)過(guò)程中應(yīng)該用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行約束。

3 開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用——以T560_T開(kāi)放式車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)為例

T560_T開(kāi)放式車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)由PMAC-LITE四軸運(yùn)動(dòng)控制卡和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成，它的軟件分為上位機(jī)（PC）和下位機(jī)（PMAC）兩部分。上位機(jī)主要完成系統(tǒng)的管理功能，如人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)、加工狀態(tài)顯示、仿真的實(shí)現(xiàn)、參數(shù)編輯、參數(shù)配置、程序文件編輯、端口狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障的診斷等工作。下位機(jī)的軟件主要是實(shí)現(xiàn)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制與信號(hào)的邏輯控制。PTALK部分為上位機(jī)與下位機(jī)的通信模塊。servoworks提供豐富的用戶開(kāi)發(fā)工具——servoworks sdk，其核心部分是swapi。它提供設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)所需要的各種函數(shù)，如系統(tǒng)初始化、速度和位置控制、系統(tǒng)和伺服控制參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)和自動(dòng)加工方式操作、數(shù)據(jù)和狀態(tài)的采集、系統(tǒng)自診斷、軸同步控制、PLC命令等。這些api提供對(duì)所有實(shí)時(shí)進(jìn)程和資源的完全訪問(wèn)能力，用戶可以使用它來(lái)開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用軟件。運(yùn)動(dòng)程序命令是一組緩沖命令，存放在緩沖器中，用R命令執(zhí)行，其作用是指定運(yùn)動(dòng)位置、運(yùn)動(dòng)方式和屬性、程序邏輯控制、變量賦值。

作者簡(jiǎn)介：張志輝，男，廣東廣州人，廣東技術(shù)師范學(xué)院工業(yè)中心助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：機(jī)械制造及自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：文 森）