淺談國(guó)內(nèi)常用數(shù)控系統(tǒng)

黑龍江 謝彥平

一、SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)功能

SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)是一個(gè)集成所有數(shù)控系統(tǒng)元件（數(shù)字控制器、可編程控制器、人機(jī)操作界面）于一體的操作面板安裝形式的控制系統(tǒng)。西門(mén)子公司全新設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)所提供的DRIVE-CLiQ接口可以連接多達(dá)6軸數(shù)字驅(qū)動(dòng)。外部設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制總線PROFIBUSDP連接。這種新的驅(qū)動(dòng)接口連接技術(shù)只需要最少數(shù)量的幾根連線就可以進(jìn)行非常簡(jiǎn)單而容易的安裝。

1.SINUMERIK 802D

SINUMERIK 802D將NCK、PLC、HMI集成一體，通過(guò)PROFIBUS連接各部件SIMODRIVE 611U數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?？煽刂?個(gè)進(jìn)給軸、3個(gè)數(shù)字或模擬主軸；集成大量CNC功能；提供編程模擬及圖形循環(huán)支持功能，PC卡備份數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)一次編程批量安裝。

2.SINUMERIK 840D

SINUMERIK 840D是西門(mén)子數(shù)控產(chǎn)品的突出代表。于20世紀(jì)90年代推出。它保持西門(mén)子前兩代系統(tǒng)SINUMERIK 880和840C的三CPU結(jié)構(gòu)：人機(jī)通信、數(shù)字控制和可編程邏輯控制器。840D與SINUMERIK 611數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和SIMATICS7可編程控制器一起，構(gòu)成全數(shù)字控制系統(tǒng)，它適于各種復(fù)雜加工任務(wù)的控制，具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和控制精度。標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的特征是具有大量的控制功能，如車削、銑削、磨削以及特殊控制，這些功能在使用中不會(huì)有任何相互影響。840D的突出之處在于其不斷擴(kuò)展的特性：

（1）NC包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化系統(tǒng)使系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間大為縮短。精調(diào)也可按機(jī)床用戶的要求簡(jiǎn)單自動(dòng)地進(jìn)行。

（2）交互式編程是操作簡(jiǎn)單但功能強(qiáng)大的編輯工具，它給操作人員極大的自由度使零件設(shè)計(jì)到工件成形的時(shí)間大幅度縮短。

（3）為便于PLC編程，開(kāi)發(fā)了S7-HiGraph點(diǎn)陣圖形輔助編程工具，用于快速、簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)及時(shí)序的邏輯設(shè)計(jì)。

（4）全新的AUTOTURN軟件使車削工件的編程大幅度簡(jiǎn)化，加工計(jì)劃也可簡(jiǎn)單的通過(guò)按鍵生成。

（5）在SINUMERIK 840D和SIMODRIVE 611的基礎(chǔ)上，只需最少的硬件和軟件投資，即可生成易于使用的仿形數(shù)字化系統(tǒng)。

二、FANUC數(shù)控系統(tǒng)

1.特點(diǎn)

FANUC公司的數(shù)控系統(tǒng)具有高質(zhì)量、高性能、全功能，適用于各種機(jī)床和生產(chǎn)機(jī)械的特點(diǎn)，在市場(chǎng)的占有率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他的數(shù)控系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于拆裝。各個(gè)控制板高度集成，可靠性高，而且便于維修、更換。

(2)有較完善的保護(hù)措施。FANUC對(duì)自身的系統(tǒng)采用比較好的保護(hù)電路。

(3)FANUC系統(tǒng)所配置的系統(tǒng)軟件具有比較齊全的基本功能和選項(xiàng)功能。對(duì)于一般的機(jī)床來(lái)說(shuō)，基本功能完全能滿足使用要求。

(4)提供大量豐富的PMC信號(hào)和功能指令。這些豐富的信號(hào)和編程指令便于用戶編制機(jī)床側(cè)PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。

(5)具有很強(qiáng)的DNC功能。系統(tǒng)提供串行RS232傳輸接口，使通用計(jì)算機(jī)PC和機(jī)床之間的數(shù)據(jù)傳輸能方便、可靠地進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)高速DNC操作。

(6)提供豐富的維修報(bào)警和診斷功能。FANUC維修手冊(cè)為用戶提供了大量的報(bào)警信息，并且以不同的類別進(jìn)行分類。

2.主要系列

(1)普及型CNC 0—D系列：0—TD車床，0—MD銑床及小型加工中心，0—GCD圓柱磨床，0—PD沖床。

(2)高性能、價(jià)格比的0i系列：整體軟件功能包，高速、高精度加工。0i—MB/MA加工中心和銑床，4軸4聯(lián)動(dòng)；0i—TB/TA車床，4軸2聯(lián)動(dòng)，0i—mateMA銑床，3軸3聯(lián)動(dòng)。

(3)具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小、薄型CNC 16i/18i/21i系列：控制單元與LCD集成于一體，超高速串行數(shù)據(jù)通訊。16i最大可控8軸6聯(lián)動(dòng)；18i最大可控6軸4聯(lián)動(dòng)；21i最大可控4軸4聯(lián)動(dòng)。

三、華中數(shù)控系統(tǒng)

1.軟件結(jié)構(gòu)說(shuō)明

底層軟件：它是華中數(shù)控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，其中RTM模塊為自行開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)多任務(wù)管理模塊，負(fù)責(zé)CNC系統(tǒng)的任務(wù)管理調(diào)度。NCBIOS模塊為基本輸入輸出系統(tǒng)，管理CNC系統(tǒng)所有的外部控制對(duì)象，包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（I/O）的管理、位置控制、PLC控制、插補(bǔ)計(jì)算以及內(nèi)部監(jiān)控等。RTM和NCBIOS兩模塊合起來(lái)統(tǒng)稱NCBASE。

過(guò)程控制軟件：它包括編輯程序、參數(shù)設(shè)置、譯碼程序、PLC管理、MDI、故障顯示等與用戶操作有關(guān)的功能子模塊。各功能模塊通過(guò)NCBASE的NCBIOS與底層進(jìn)行信息交換。

2.NCBASE的功能

(1)實(shí)時(shí)多任務(wù)的調(diào)度。該功能由RTM模塊實(shí)現(xiàn)。調(diào)度核心由時(shí)鐘中斷服務(wù)程序和任務(wù)調(diào)度程序組成。根據(jù)任務(wù)要求的調(diào)度機(jī)制和任務(wù)的狀態(tài)對(duì)任務(wù)實(shí)行管理，即決定當(dāng)前哪個(gè)任務(wù)獲得CPU的控制權(quán)。系統(tǒng)中各個(gè)任務(wù)只能通過(guò)調(diào)度核心才能運(yùn)行和終止。

(2)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。對(duì)于不同的控制對(duì)象，如加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等，硬件的配置可能不同，而不同的硬件模塊其驅(qū)動(dòng)程序也不同。華中數(shù)控系統(tǒng)在配置系統(tǒng)時(shí)，所有的硬件模塊的驅(qū)動(dòng)程序都要在NCBIOS的NCBIOS.CFG中說(shuō)明。

(3)位置控制。位置控制是NCBIOS的一個(gè)固定程序，主要是接受插補(bǔ)運(yùn)算程序送來(lái)的位置控制指令，經(jīng)進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償、傳動(dòng)間隙補(bǔ)償、極限位置判別等處理后，輸出速度指令值給位置控制。

(4)插補(bǔ)器。華中數(shù)控系統(tǒng)為多通道數(shù)控系統(tǒng)，每個(gè)通道都有一個(gè)插補(bǔ)器，相應(yīng)就創(chuàng)建一個(gè)插補(bǔ)任務(wù)。其任務(wù)主要是完成直線、圓弧、螺紋、攻絲及微小直線段等插補(bǔ)運(yùn)算。

(5)內(nèi)部監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)對(duì)CNC系統(tǒng)各部分故障的監(jiān)控。