文档介绍：基于现场总线的开放式数控系统
数值控制(简称“数控”或“NC”)的概念是把被加工的机械零件的要求,如形状、尺寸等信息转换成数值数据指令信号传送到电子控制装置,由该装置控制驱动机床***的运动而加工出零件。而在传统的手动机械加工中,这些过程都需要经过人工操纵机械而实现,很难满足复杂零件对加工的要求,特别对于多品种、小批量的零件,加工效率低、精度差。数控机床是数控技术对传统机械制造渗透的产品。1952年世界第一台数值控制机床在美国麻省理工大学诞生。这是20世纪机床工业最重要的技术创新之一。从那时起,数控系统经过了5代电子元器件的更新:电子管、晶体管、中小规模集成电路、小型计算机数控和微处理器数控;丰富了系统的控制功能,大大提高了数控系统的可靠性、经济性。当前,控制技术、信息技术(包括信息的处理、加工和传输)、电力电子技术、传感器技术、软件技术都有了很大的进步。基于这些技术的数控技术也有很大的发展。
当出现NC系统以后,制造厂家希望NC系统能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能纳入NC系统,希望系统具有图形交互、诊断功能和友好的人机界面及开发平台。通过这个界面和平台开放而自由地执行自己的思路,于是产生了开放结构的数控系统。随着PC机硬件和软件的成熟,开放结构在90年代初形成。机床制造商在开放系统的平台上增加一定的硬件和软件可以构成自己的系统。当前市场商开放系统基本上有两种结构:(C+PC主板,C机器中,PC板主要运行 C主要运行以控制坐标轴运动为主的实时控制。(2)PC+运动控制板,把运动控制板插入PC机的标准插槽中做实时控制用。而PC机主要作非实时控制。目前主流数控系统生产厂家认为,数控系统最主要的性能是可靠性,系统功能首先追求的仍然是高精度高速度的加工。这些厂家已长期生产大量的数控系统,体系结构的变化会对其原系统的维修服务和可靠性产生不良影响,因此不把这种方案作为主要的产品而仍然采用原结构的数控系统。为了增加开放性,主流数控系统生产厂家往往采用(1)方案,提高人机界面的功能,典型的如FANUC的150/160/180/210系统,有时也把这种装置称为融合系统(fusion system)。由于它工作可靠,界面开放,越来越受到机床制造商的欢迎,成为NC技术的发展趋势之一。对于许多熟悉计算机应用的系统厂家,特别是高校、研究所往往采用第(2)方案。
1996年美国HP公司提出12个问题作为对系统是否开放的判别:(1)是否基于工业标准硬件平台和总线结构;(2)对于运动控制软件是否采用工业标准的开放操作系统;(3)能否采用流行的硬件和软件与工厂网络相联结;(4)能否运转流行的软件而不降低机床的性能;(5)能否安装从不同的商家得到的流行硬件;(6)设计或第三方开发者能否应用标准工具和文件格式、编程接口建立用户实时的应用;(7)能否访问和修改所有级别的控制软件;(8)控制商家能否提供文件格式的开发工具,允许访问系统的所有级别;(9)对与I/O的接口,是否控制器使用标准的现场总线;(10)是否可以把控制器与不同厂家的伺服装置相接口;(11)控制器是否可以与多用户广控制的网络相连接;(12)所有得编程(GUI,运动,PLC)是不是采用标准的流行的编程工具。基于这12个问题HP公司在1996年推出了自己的开放数控系统OAC550。但该产品没有形成主流。除