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数字控制机床开放式体系结构发展和技术未来发展趋势

来源:云一数控 发布时间: 2020-04-22

{一}、数控机床向开放式体系结构发展
  20世纪90年代以来,由于计算机技术的飞速发展,推动数控技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软、硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。对于开放式体系结构,IEEE(电气及电子工程师协会)定义为:能够使各种应用合理地运行在来自多个供应商的不同平台上,与其它应用系统有互操作性,提供一个一致的用户接口。
  为了使开放式控制系统完全遵守IEEE定义,需要把它建立在“供应商中立结构”基础上。欧洲的OSACA(自动化控制系统的开放式体系结构)、美国的OMAC(开放式模块化控制器)和日本的JOP/05EC(控制器的开放式系统环境)等的发起者正在为这种体系结构制定规范和进行设计。在供应商中立的开放式控制器体系结构后面的核心思想是模块化。模块化是用来把复杂系统(包括硬件和软件)分割成更小的可管理的单元,这些单元模块的接口需要以无二义性的方法明确定义,以使来自不同供应商的模块能够组合在一起来完成一个规定的任务,模块间的数据交换用开放的通信接口来处理。基于这种结构的开放式控制系统具有可移植性、互操作性、互交换性、可扩展性、可比例换算、可重用性等优点。而且它使机器制造商能够并敢于为他们专门的自动化设计优化选配组件,从而数控机床能在短的时间内实现创造性设计。
  对于具有高实时、高性能要求的开放式控制系统,特别重要和关键的接口是控制器和驱动器间的运动控制接口。
  SERCOS数字运动控制接口是当今仅有的供应商中立的开放式接口标准,它提供了高度实时性、高精度同步,并且具有配置和访问多达400多个不同的驱动器参数的能力。SERCOS接口包含了在多供应商环境下确保控制器兼容性和互操作性所必需的全部规定。
  比较典型的如“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统。它由开放体系结构运动控制卡和PC机共同构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU,具有很强的运动控制和PLC控制能力。它本身就是一个数控系统,可以单独使用。它开放的函数库供用户在WINDOWS平台下自行开发构造所需的控制系统。因而这种开放结构运动控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。如美国DeltaTau公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC-NC数控系统、日本MAZAK公司用三菱电机的MELDASMAGIC64构造的MAZATROL640CNC等。
  比较先进的如SOFT型开放式数控系统,这是一种比较新的开放体系结构的数控系统。它提供给用户最大的选择和灵活性,它的CNC软件全部装在计算机中,而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种品牌的声卡和相应的驱动程序一样。用户可以在WINDOWSNT平台上,利用开放的CNC内核,开发所需的各种功能,构成各种类型的高性能数控系统,与前者相比,SOFT型开放式数控系统具有最高的性能价格比,因而最有生命力。通过软件智能替代复杂的硬件,正在成为当代数控系统发展的重要趋势。其典型产品有美国MDSI公司的OpenCNC,德国PowerAutomation公司的PAB000NT等。
  {二}、数控机床技术未来发展趋势
  1、性能逐步提升
  机械行业性能指标是通过精读、速度和效率来体现,所以数控技术未来会在这些方面有更加显著的提升,将多处理器作为控制系统的方法。与此同时要在提升机床动、静态性能方面加强研究力度,提出合理、有效的改善措施,以满足不同客户在机床使用方面的需要。数控系统中的群控制系统逐渐向柔软化转型,对物料流及信息流进行调整,从而适应生产的各项流程,最大程度发挥群控制系统的性能,简化加工程序,使数控技术的发展方向更加多兀化。
  2、趋向网络化
  随着社会进步和互联网发展,各行各业都获得巨大的发展空间和机遇,传统工业也不例外,当前大多数加工流程已经将计算机技术加人其中,这为数控机床的发展创造诸多有利条件,并且可以实现诊断故障和远程监控的功能。
  3、趋向智能化
  智能数控机床的实时控制在未来会实现模糊控制、专家控制、学习控制和自适应控制等功能,并且将编程、故障诊断和参数设定相关系统都加人到数控系统中,对机床在告诉运行时缠身的数据进行收集和检测,保证机床能够正常、高速、稳定运行,当出现故障能够及时反馈,以便进行处理和解决,使数控机床的操控性大大提升。
  在科学技术快速发展的大背景下,我国必须在数控技术和科技上实现创新,摆脱传统模式和观念的束缚,将数控技术发展重点转移到管理和营销上,保证售后服务的质量,将可持续发展观融入到未来数控技术的研究中,以发展新型数控系统作为探索目标,在对我国制造行业水平进行提升的同时,优化技术发展的模式,尽可能减小与发达国家数控技术之间的差异,将数控机床广泛应用于机械工业中不仅能够提高我国制造业的技术水平,更为我国未来发展提供动力。现代制造业的蓬勃发展需要通过数控机床技术的进步和发展作为基础条件,与此同时,制造业随着数控机床技术的发展向高效、优质以及人性化的方向逐渐转型。所以,未来因数控机床技术的发展和数控机床的广泛应用,必将促使制造业迎来巨大的发展机遇,展开一场撼动传统制造业模式的深刻革命。


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