开放式数控系统的优势与特点

研究开放式数控系统的目的是建立一个统一的可重构系统平台，增强数控系统的柔性，并能给用户提供一种统一风格的交互方式。通俗地讲，开放的目的就是使NC控制器与当今的PC机类似，其系统构筑于一个开放的平台之上，具有模块化组织结构，允许用户根据需要进行选配和集成，更改或扩展系统的功能，以迅速适应不同的应用需要，而且组成系统的各功能模块可以来源于不同的部件供应商并互相兼容。

什么是开放式数控系统？目前尚未形成统一的定义，美国电气电子工程师协会给出的开放式数控系统的定义是：能够在多种平台上运行，可以和其他系统相互操作，并能给用户提供一种统一风格的交互方式。

1.开放式数控系统的基本特点

（1）模块化。模块化是数控系统开放的基础，包括数控功能模块化和系统体系结构模块化。前者是指用户可以根据自己的要求选装所需的数控功能；后者是指数控系统内实现各个功能的算法是可分离、可替换的。

（2）标准化。数控装置的开放是在一定的标准约束下进行的，各个公司开发的各种部件和功能模块必须符合这个标准。按这个标准生产的不同公司产品可以拼装成一台集多家公司智慧的、功能完整的控制器。

（3）可移植性。不同应用程序模块可运行于不同生产商提供的系统平台，同时系统软件也可运行于不同特性的硬件平台之上。因此，系统的功能软件应与设备无关，即应用统一的数据格式、控制机制，并且通过一致的设备接口，使各功能模块能运行于不同的硬件平台上。

（4）二次开发性。开放式数控系统应允许用户根据自身的需要进行二次开发。比较简单的二次开发包括用户界面的重新设计、参数设置等。深层的二次开发允许用户将自己设计的标准功能模块集成到开放式数控系统中。所以系统应当提供接口标准，包括访问和修改系统参数的方法以及开放式系统提供的API（应用程序接口）和其他工具。(www.xing528.com)

（5）网络化。现代意义上的网络化数控系统以通信和资源共享为手段，以车间乃至企业内制造设备的有机集成为目标，支持ISO-OSI网络互联规范，能支持Internet/Intranet标准，具有很强的开放性，它的联网功能通过标准网络设备来实现，而不需要其他的接口部件或者上位机。

2.开放式数控系统的体系结构

开放体系结构是从软件到硬件、从人机操作界面到底层控制内核的全方位开放。基于PC的开放式数控系统能充分地利用计算机的软硬件资源，可使用通用的高级语言方便地编制程序，用户可将标准化的外设、应用软件进行灵活地组合和使用。使用计算机同时也便于实现网络化。基于PC的开放式数控系统大致可分为以下三种类型。

（1）PC嵌入NC型。这是目前采用较多的一种结构形式，这种结构形式采用“PC+运动控制器”形式建造数控系统的硬件平台，其中以工控机（Industrial Personal Computer，IPC）为主控计算机，组件采用商用标准化模块，总线采用PC总线形式，同时以多轴运动控制器作为系统从机，进而构成主从分布式的结构体系。运动控制器通常以PC硬件插件的形式构成系统，完成机床运动控制、逻辑控制等功能。PC作为系统的主处理器，主要完成系统管理、运动学计算等任务。

（2）NC嵌入PC型。该类型系统就是将运动控制板或整个CNC单元（包括集成的PLC）插入到个人计算机的扩展槽中。PC将实现用户接口、文件管理以及通信功能等，NC卡将负责机床的运动控制和开关量控制。PC机做非实时处理，实时控制由CNC单元或运动控制板来承担，这种方法能够方便地实现人机界面的开放化和个性化。

（3）全软件型NC。该类型系统是指CNC的全部功能均由PC实现，并通过装在PC机上扩展槽的伺服接口卡对伺服驱动等进行控制。其软件的通用性好，编程处理灵活。这种CNC装置的主体是PC机，充分利用PC机不断提高的计算速度、不断扩大的存储量和性能不断优化的操作系统，实现机床控制中的运动轨迹控制和开关量的逻辑控制。