數(shù)控系統(tǒng)的新進展

陸啟建 劉明燈 祁 欣

（①南京四開電子技術(shù)發(fā)展有限公司，江蘇南京 210000；②鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017010）

1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的歷程

有關(guān)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的文章比較多，被普遍認可的論述是中國機床工具協(xié)會的周延祐老先生在1999年左右提出數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的“3階段論”：1946年世界上第一臺計算機在美國誕生[1]；1952年世界上第一臺數(shù)控機床也在美國誕生；自此，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展緊跟著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。

數(shù)十年來，數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷了4個階段和6個時代的發(fā)展歷程。自1970年小型計算機出現(xiàn)，很快開始用于數(shù)控系統(tǒng)，這是第四代數(shù)控系統(tǒng)；此后，數(shù)控技術(shù)進入發(fā)展的第二個階段，叫做CNC階段。

從1974年微處理器出現(xiàn)開始用于數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第五代，從這時候開始數(shù)控機床才逐漸大量地應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)制造，大大地提高了生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量。在20世紀80年代初，南京微分電機廠的“單片機改造數(shù)控機床”項目轟動全國，大大地推動了我國計算機數(shù)控技術(shù)應(yīng)用。

從20世紀90年代開始，隨著個人計算機的發(fā)展，在美國首先出現(xiàn)了在PC機平臺上開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)，即PC數(shù)控系統(tǒng)，就是所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)，也就是第六代數(shù)控系統(tǒng)[2]。西門子840 Di數(shù)控系統(tǒng)、發(fā)那科的160i系列數(shù)控系統(tǒng)、華中數(shù)控系統(tǒng)和大連光洋數(shù)控系統(tǒng)等都是屬于第六代數(shù)控系統(tǒng)。

德國西門子的高檔數(shù)控系統(tǒng)是購買了德國PA公司的數(shù)控系統(tǒng)之后形成了自己的高端產(chǎn)品。西門子840 Di是在20世紀90年代推出的系列高性能數(shù)控系統(tǒng)，它采用三CPU核心結(jié)構(gòu)：（1）人機通訊(MMC-CPU)。（2）數(shù)字控制(NC-CPU)。（3）可編程邏輯控制(PLC-CPU)。在物理結(jié)構(gòu)上，NC-CPU和PLC-CPU合為一體，合成在NCU（numerical control unit）中，在邏輯功能上相互獨立。人機通訊中央處理單元MMC-CPU的主要作用是完成機床與外界及與PLC-CPU、NC-CPU之間的通信，內(nèi)帶硬盤，用以存儲系統(tǒng)程序和參數(shù)等。

日本FANUC成立于1956年，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)早期有3系列系統(tǒng)及6系列系統(tǒng)，后來發(fā)展為新一代NGC系列數(shù)控系統(tǒng)，有0i系列、16i系列和30i系列。在FANUC-NGC系列數(shù)控系統(tǒng)中，F(xiàn)S16i-MODEL B、FS18i-MODEL B5、FS30i-MODEL A、FS31i-MODEL A5均 可 以 進 行5軸 加 工。FANUC 160i/180i/210i和300i/310i/320i是與Windows對應(yīng)的開放式數(shù)控系統(tǒng)。它是在16i/18i/21i和30i/31i/32i系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了PC機，該PC機通過CNC的獨有高速接口連接起來，能高速傳輸大量數(shù)據(jù)，形成了最佳的融合。

國內(nèi)華中數(shù)控的系統(tǒng)也是屬于第六代數(shù)控系統(tǒng)：它采用了以工業(yè)PC機為硬件平臺，實現(xiàn)了PC-NC的技術(shù)路線，以PC+軟件完成全部的NC功能。因而以國外低檔數(shù)控系統(tǒng)的價格，實現(xiàn)了國外高檔數(shù)控系統(tǒng)的功能，具有優(yōu)良的性能/價格比。其優(yōu)勢在于：（1）直接利用通用工業(yè)PC，以軟代硬，避硬重軟，硬件最簡，自制最少，易生產(chǎn)組織。（2）自主版權(quán)、PC兼容，系統(tǒng)開放，可充分利用PC資源，升級容易，易于派生，利于發(fā)展延續(xù)。（3）高集成度設(shè)計，提高可靠性。全部半長小卡，體積小至可整體放入懸掛操作箱中。（4）獨創(chuàng)的SDI曲面插補高級功能，經(jīng)濟地實現(xiàn)了高效高質(zhì)量曲面加工。

大連光洋的數(shù)控系統(tǒng)也是引進了德國PA公司數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了自己的系列高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品。它的系統(tǒng)架構(gòu)：（1）工業(yè)PC+伺服驅(qū)動器+電機。（2）工業(yè)PC+一體化伺服電機+I/O+GLINK全數(shù)字串行伺服總線（一種傳統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)，相當于SercosI或者SercosII國際標準，數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)可以使用光纖傳輸)。

隨著電子信息及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展也進入了新的發(fā)展階段。2010年左右，南京四開公司推出了基于SoC(system on chip)的新型數(shù)控系統(tǒng)，從系統(tǒng)的架構(gòu)上來看，這應(yīng)該是屬于第七代數(shù)控系統(tǒng)了。

SKY_SoC（專用系統(tǒng)集成芯片）EMBEDDED（嵌入式）數(shù)控系統(tǒng)是江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項資金項目，經(jīng)過6年時間的攻關(guān)，在2012年12月份通過了江蘇省科技廳組織的專家驗收。其首次成功采用了數(shù)百萬門級別的超大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒?FPGA)，用HDL編程方式，融合運動插補邏輯控制、開關(guān)邏輯控制、高速數(shù)字通訊及CPU/FPU綜合管理控制等多個控制核心為一體，形成了具有數(shù)控系統(tǒng)專用芯片級別的完全自主知識產(chǎn)權(quán)的CNC融合處理器控制核心(參見圖1及圖2)[3]。

圖1 SoC數(shù)控系統(tǒng)邏輯框圖

圖2 SKY_SoC數(shù)控芯片

系統(tǒng)多軸運動的實時性由FPGA的精細插補軟核并行完成，以保證數(shù)控軌跡的高精密性。

FPGA的可編程、SoC的硬實時設(shè)計大幅度提高了數(shù)控系統(tǒng)插補與驅(qū)動控制的響應(yīng)確定性，可達納秒級。

由于SoC可以充分利用已有的設(shè)計積累，所以發(fā)展非常迅速。SoC是集成電路發(fā)展的必然趨勢，SKY_SoC數(shù)控系統(tǒng)也標志著其核心技術(shù)已經(jīng)處于數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)的領(lǐng)先水平。開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的CNC處理器核、核心IP和總線架構(gòu)，可大大地提高我國數(shù)控技術(shù)在世界上的競爭能力，從而帶動國內(nèi)CNC產(chǎn)業(yè)往深度、廣度方向發(fā)展。

2 SKY_SoC數(shù)控系統(tǒng)的3個重要特點

（1）SKY_SoC數(shù)控系統(tǒng)比原來的PC數(shù)控系統(tǒng)前進了一大步:PC數(shù)控的大部分運算工作量是由PC機來完成的，包括大量的多軸插補運算、PLC的邏輯運算及高速實時通訊的控制運算都是通過PC計算機用軟件來進行的。在SoC數(shù)控系統(tǒng)中，這些運算都是用SoC硬實時的插補IP、邏輯控制IP和通訊IP分別完成的，所以數(shù)控系統(tǒng)的實時性和可靠性都大大地提高。由于系統(tǒng)外圍的微處理器由PC計算機變成了ARM微處理器（可參見圖3）等，以后甚至（大概率的）采用手機的微處理器芯片，已經(jīng)大大地超出了PC機的范疇，所以說SoC數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)不是PC數(shù)控系統(tǒng)了。

圖3 內(nèi)部數(shù)據(jù)運算與交換分辨率達0.001 ns

（2）SoC稱為系統(tǒng)級芯片,也稱為片上系統(tǒng)，是一個有專用目標的超大規(guī)模集成電路，其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件（EMBEDDED）的全部內(nèi)容。SoC關(guān)鍵技術(shù)主要包括總線架構(gòu)技術(shù)、IP核可復(fù)用技術(shù)、軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)、SoC驗證技術(shù)、可測性設(shè)計技術(shù)、低功耗設(shè)計技術(shù)和超深亞微米電路實現(xiàn)技術(shù)，并且還包含做嵌入式軟件移植、開發(fā)研究的工作，是一門跨學(xué)科的新興研究領(lǐng)域。

（3）SKY_SoC數(shù)控系統(tǒng)的另一個重要特點是控制系統(tǒng)主站與伺服驅(qū)動器、IO從站的連接采用了高速實時串行通訊技術(shù)即天空通訊協(xié)議（SKYLINK Bus），SKYLINK Bus的FPGA通 訊核心IP通過發(fā)送接收配置和協(xié)議棧支持Ethercat、Metrolink III、Powerlink等 工 業(yè) 以 太 網(wǎng) 實 時 通 訊協(xié)議[4]。

SKYLINK Bus采用全雙工模式，通訊周期從31.25μs到10 ms，數(shù)據(jù)傳輸速率1 000 Mbit/s，主站可根據(jù)不同的需求對相應(yīng)從站的傳輸周期進行不同的設(shè)定，SKY_SoC數(shù)控系統(tǒng)的架構(gòu)，參見圖4。

圖4 SOC數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)

Sky_SoC數(shù)控系統(tǒng)分為軟實時應(yīng)用層和硬實時通用控制層。其中軟實時需要考慮應(yīng)用擴展性，硬實時通用控制層主要考慮可靠性、安全性和實時性[5]。軟實時應(yīng)用層可伸縮架構(gòu)可應(yīng)用于各種機床、機器人等特殊多軸設(shè)備應(yīng)用開發(fā)，硬實時FPGA有可編程運動控制IP，PLC邏輯控制IP、實時通訊IP，其中硬件可編程實時通訊，高同步，不確定性小于1 μs。

3 SKY_SoC數(shù)控系統(tǒng)的主要性能平臺和功能模塊

數(shù)百萬門規(guī)模的系統(tǒng)級芯片設(shè)計，需要將設(shè)計建立在較高的層次上，需要盡可能更多地采用IP復(fù)用技術(shù)，本節(jié)討論了原SKY數(shù)控系統(tǒng)中可供復(fù)用的主要性能平臺和功能模塊。

3.1 FPGA平臺

（1）實時插補模塊

實現(xiàn)X、Y、Z、a、b、c多軸聯(lián)動切削進給速度達到10 m/min時，仍然可達0.001 mm小線段的可靠插補能力,由于通道間采用TCP/IP RELTIME UDP通訊架構(gòu)，系統(tǒng)支持8通道（8軸/每通道）64軸。

（2）數(shù)據(jù)交換模塊

實現(xiàn)FPGA平臺與XP平臺之間高速、高可靠性的實時數(shù)據(jù)通訊能力和需求。

（3）邏輯模塊

實現(xiàn)可靠的、穩(wěn)定的、數(shù)據(jù)接口標準的、易于升級和改進的、功能強大的FPGA平臺中各種基礎(chǔ)邏輯模塊。

3.2 XP平臺

（1）XP平臺源代碼的升級與改進

SKY2006數(shù)控系統(tǒng)是南京四開公司的老產(chǎn)品（PC數(shù)控系統(tǒng)），也是SKY_SoC系統(tǒng)的源系統(tǒng)。SKY2006模塊可重用性分析：原SKY2006數(shù)控系統(tǒng)XP平臺部分的代碼進行可重用性分析與研究，并基于源代碼進行進一步的升級與改進，實現(xiàn)SKY_SoCEMBEDDED數(shù)控系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠、兼容性和可移植性更好、功能更強的新一代平臺。

（2）XP平臺與SKY_SoC嵌入式FPGA平臺通過TCP/IP數(shù)據(jù)交換

基于現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，并對其進行進一步的改進，實現(xiàn)SKY_SoC嵌入式數(shù)控系統(tǒng)FPGA平臺與XP平臺之間高可靠性、高實時性、高速度的通訊能力，滿足SKY_SoC嵌入式數(shù)控系統(tǒng)FPGA平臺與XP平臺之間信息通訊的需求。

3.3 人機界面模塊

基于原SKY2006數(shù)控系統(tǒng)的人機界面模塊進行進一步的改進與升級，對原SKY2006數(shù)控系統(tǒng)人機界面模塊進行可重用性分析與研究，實現(xiàn)更易操作、更加簡明、功能更強的人性化人機界面。

3.4 G代碼預(yù)處理模塊

基于SKY2006數(shù)控系統(tǒng)的前瞻控制技術(shù)，對原SKY2006數(shù)控系統(tǒng)的G代碼預(yù)處理模塊進行可重用性分析與研究，對源代碼進行改進、創(chuàng)新和升級，實現(xiàn)更加可靠的5 000～20 000程序段以上的預(yù)處理能力。

3.5 TCP/IP數(shù)據(jù)通訊模塊

基于SKY2006數(shù)控系統(tǒng)的TCP/IP數(shù)據(jù)通訊模塊的通訊技術(shù)，對原SKY2006數(shù)控系統(tǒng)的TCP/IP數(shù)據(jù)通訊模塊進行可重用性分析與研究，對原代碼進行改進與創(chuàng)新，實現(xiàn)通訊速度更快、通訊能力更強、通訊可靠性更高的新的計算機網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通訊模塊。

3.6 CNC與驅(qū)動器之間的連接

考慮到系統(tǒng)的最終安全和知識產(chǎn)權(quán)以及制造成本等問題，筆者仔細地研究和對比了Ethercat/Profi Bus /Sercos及Sercos III等工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議后，在基于實時性、同步性和開放性基礎(chǔ)之上，自主研發(fā)了高速實時工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議即天空通訊協(xié)議(SKYLINK Bus)。SKYLINK Bus協(xié)議基于FPGA邏輯單元，時間槽與載波監(jiān)聽結(jié)合，解決了實時性和同步性的問題，其控制模式兼容:力矩模式、速度模式和位置曲線細插補模式，也充分考慮了未來在世界上競爭和發(fā)展的問題。

SKYLINK Bus協(xié)議的特點:（1）短通訊帖優(yōu)化效率高，時間槽與載波監(jiān)聽結(jié)合無沖突。（2）不占CPU周期，通訊數(shù)據(jù)鎖定由邏輯單元自動實現(xiàn)。（3）總線站點間通訊間隔由時間槽與載波監(jiān)聽結(jié)合，時間不確定性小于0.1μs。（4）SKYLINK定義了主站同步帖（MST）、主站數(shù)據(jù)帖（MDT）和伺服帖（AT）3種電報，主站以廣播形式發(fā)送MST給所有從站并開始一個通訊周期。MST作為時間的參考，以確保各從站開始其控制周期，采樣實際值。

4 SKY_SoC數(shù)控系統(tǒng)特點分析

（1）SKY_SoC系統(tǒng)具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)：其多軸插補采用硬實時邏輯完成，F(xiàn)PGA的可編程SoC的硬實時設(shè)計大幅度提高了數(shù)控系統(tǒng)插補與驅(qū)動控制響應(yīng)確定性，可達納秒級。

（2）系統(tǒng)采用雙精度64位浮點運算：插補精度達10-12m，內(nèi)部數(shù)據(jù)運算和交換的最小單位達到了皮米(千分之一納米)級別，皮米插補運算使電機電流控制量更平穩(wěn)，曲面加工質(zhì)量更高（參見圖4）[6]。

（3）前瞻控制功能

①軌跡規(guī)劃是數(shù)控系統(tǒng)的重要功能之一,包括速度規(guī)劃和軌跡插補兩個環(huán)節(jié),良好的軌跡規(guī)劃算法可以提高數(shù)控系統(tǒng)的加工性能。傳統(tǒng)的CNC軌跡規(guī)劃在單段NC程序上完成,加工效率較低。

②在SKY_SoC數(shù)控系統(tǒng)中采用基于實軸空間的運動規(guī)劃（參見圖5）：對每個電機軸運動數(shù)據(jù)進行速度、加速度、沖擊檢測,整體提前尋優(yōu)保證插補空間復(fù)合精度與速度，動態(tài)自適應(yīng)的前瞻控制能力達到5 000～20 000段，實軸運動空間前瞻優(yōu)化與控制對象結(jié)構(gòu)無關(guān)，本系統(tǒng)可兼容非直角坐標機床如虛擬軸機床、多自由度機械手等。

圖5 實軸空間的LOOK AHEAD

前瞻控制的原理：首先為不同半徑的圓弧設(shè)定一個最大允許進給速度，當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)待加工的某段圓弧的最大允許進給速度小于其編程速度時，它將自動把進給速度降低到該段圓弧的最大允許進給速度。如果數(shù)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)待加工的路徑比較平直，則立刻將進給速度提高到所允許的最大理論允許進給速度，由機床數(shù)控系統(tǒng)在保證加工精度的條件下使機床盡可能在最大理論速度下進行工作，它可以在每秒鐘內(nèi)通過2 000～10 000次的改變進給速度來達到上述目的。

在數(shù)控系統(tǒng)中，前瞻控制能力大小是用程序段的數(shù)量大小來衡量的。世界主要先進數(shù)控系統(tǒng)前瞻控制（提前預(yù)處理）能力對比，見表1。

表1 世界主要先進數(shù)控系統(tǒng)前瞻控制能力對比（程序段數(shù)）

（5）基于刀具接觸點向量法的3D刀具補償

①3D刀具半徑補償

多軸空間刀具補償采用刀具“控制點+刀具工件接觸點法向量”，使系統(tǒng)補償與刀具形狀無關(guān)[7]，擴展定義補償矢量方向ijk。

3D半徑補償與刀具形狀無關(guān)，該功能用在大型螺旋槳葉面加工上，可以使用多刃盤形刀替代原來的球頭刀加工，大大地提高了刀具的切削線速度，加工效率提高5～10倍以上，而且加工精度和加工表面粗糙度也大大提高(參見圖6)。

圖6 3D刀具半徑補償

②3D刀具長度補償

刀具空間姿態(tài)矢量K x、K y、K z可由機床結(jié)構(gòu)和G代碼中(a/b,a/c,b/c)求得，hoffset與標準G43H兼容并與RTCP(旋轉(zhuǎn)刀具中心點)功能結(jié)合（參見圖7）。

圖7 3D刀具長度補償

（6）斜平面加工命令：在對工件上的某個傾斜面進行鉆孔或銑槽等形狀加工時，通過指定加工面為XY平面，編程工作就會變得很簡單。傾斜面加工命令可以實現(xiàn)這種指定方式，同時，不需要指定刀具的方向，就可以使刀具以垂直于傾斜的加工面的方式自動地定位刀具。這個功能使得在五面體加工或者多面體加工時的編程變得很簡單，可以在一次裝卡中除了裝卡面把其他所有的加工面（5個面以上）全部完成加工，省去了多次裝卡，大大提高了加工的效率，同時也大大提高了零件各個面的相對位置精度，在高精度批量復(fù)雜零件加工制造時特別有用。

（7）具有30 M的SKYLINK內(nèi)部協(xié)議與模擬驅(qū)動擴展模塊相連，便于已有的機床進行系統(tǒng)升級。

（8）SKYLINK與四開驅(qū)動器高速實時串行通訊協(xié)議，控制運動軸數(shù)可達64軸以上，聯(lián)動控制軸數(shù)8軸以上。

5 系統(tǒng)的功能及應(yīng)用

該項目在驗收時，合同規(guī)定不低于西門子840 Di五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)具備的功能和性能，共計大約132項，其中完成相同功能的102項，另有30項左右能達到相同效果，但功能定義不同[8]。最終結(jié)果經(jīng)過江蘇省有關(guān)專業(yè)機構(gòu)（第三方）的評測，全部達到要求,這里不再贅述。此處僅介紹1個實際使用案例：

加工對象為典型的微波管柵網(wǎng)是一個球形柵，網(wǎng)孔呈向心輻射分布，毛坯材料為金屬鉬，其厚度為0.1 mm，形狀為小半球形，需要加工成為網(wǎng)格，筋寬≤0.15 mm的球形柵網(wǎng)（如圖8），原要求環(huán)向絲同軸度≤0.01 mm（電火花機床加工），工件的理想形態(tài)是所有球形柵格的加工都是沿著球面法線矢量方向進行的，即加工過程中刀軸方向始終指向工件的球心。以前柵網(wǎng)加工采用的是電火花電極近似成型法，加工出的柵網(wǎng)斷面形狀存在理論誤差，加工過程中電極變形，柵絲尺寸精度經(jīng)常超差，致使微波管的流通率降低，柵流增大，工作不穩(wěn)定。

圖8 金屬鉬球形柵網(wǎng)柵格寬0.15 mm

筆者公司專門設(shè)計了小型五軸聯(lián)動的光纖激光加工中心，采用了IPG200W的固體激光器和高精度(μ級別)的激光頭，光斑直徑小于10μs，還可以選配同軸CCD相機，加工時在屏幕上實時地顯示加工工件的狀態(tài)。

由于激光切割在物理上幾乎沒有切削力，所以該機床的5個運動坐標都采用了直接驅(qū)動技術(shù)，具有極高的運行速度和加速度（機床外形如圖9），其進給速度達到60 m/min、加速度可達到1g以上。X/Y/Z直線運動坐標采用直線電機直接驅(qū)動，配以高精度精密光柵尺進行位置反饋；A軸和C軸采用力矩電機直接驅(qū)動，配以高精度圓光柵，可達到秒級的定位精度和很高的旋轉(zhuǎn)速度（120 r/min）以及實現(xiàn)了零反沖（即換向間隙為零）。

圖9 五軸光纖激光加工中心

機器在設(shè)計時充分考慮到零件的特點，A軸、C軸以與零件的卡具配合，使得加工時零件的球心始終在A軸回轉(zhuǎn)軸線上，激光頭的中心始終在C軸回轉(zhuǎn)軸線上，這樣能夠保證加工時激光束沿著球形的法線進行（參見圖10）。沿球形法線切割加工中電12所的球形微波柵網(wǎng)，現(xiàn)場加工，2.5 min加工完成1個。

圖10 沿球形法線加工零件

6 結(jié)語

本文簡單介紹了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程[9]，因為第六代PC數(shù)控系統(tǒng)自20世紀90年代初推出后，至今已經(jīng)過去了30多年，在IT技術(shù)飛速發(fā)展的時代，其硬件、軟件、應(yīng)用以及周邊環(huán)境都發(fā)生了太大的變化[10]，外圍的微處理器也由PC變成ARM或RISC等微處理器，所以數(shù)控系統(tǒng)也從量變到質(zhì)變，發(fā)展到了第七代。

筆者認為，第七代數(shù)控系統(tǒng)的特征主要有兩個方面：一是系統(tǒng)的架構(gòu)采用SoC嵌入式的多CPU核心的集成芯片形式；二是數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動器等功率部分之間的連接采用高速實時串行通訊的工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)字通訊方式。

本文提出的具有中國技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)的天空通訊協(xié)議SKYLINK是一種基于工業(yè)以太網(wǎng)的高速實時串行通訊協(xié)議，它在性能指標上相當于或優(yōu)于德國SERCOSⅢ，其通訊時間的不確定性小于0.1μs，希望以后有機會能夠?qū)KYLINK升級為行業(yè)專業(yè)標準或者國際標準。

關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)的功能，文章中沒有過多的討論，只是敘述了一下項目驗收時，通過了第三方檢驗。實際上，只要是用戶相對合理要求（系統(tǒng)中不具備）的功能，一段時間后，系統(tǒng)都可以充分滿足，即需要依靠用戶的支持來不斷地發(fā)展。

本文作者水平有限，提出新一代數(shù)控系統(tǒng)的觀點主要是想拋磚引玉，引發(fā)關(guān)注，以推動具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)不斷地向前發(fā)展。