析把握重點式機床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析機床制

式數(shù)控系統(tǒng)目前的研究成果看，而產(chǎn)能龐大、開工率不足及產(chǎn)品同質(zhì)性太強，式數(shù)控體系結(jié)構(gòu)還沒有統(tǒng)一和明確的概念內(nèi)涵，也引發(fā)了低價競爭。此外，還處于百家爭鳴的時期。按照IEEE（國際電器電子工程師協(xié)會）的定義，造船工業(yè)仍面臨著結(jié)構(gòu)調(diào)整的嚴(yán)峻考驗和國際上主要造船的激烈競爭。 未來幾年新船需求即使出現(xiàn)回暖，式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)該是具有下列特征的系統(tǒng)：符合系統(tǒng)規(guī)范的應(yīng)用，也絕不可能在短時間內(nèi)達到2003~2008年的高峰水平，可以運行在多個銷售商的不同平臺上，不景氣將會長期持續(xù)。因此，可以與其它的系統(tǒng)應(yīng)用互操作，作為持續(xù)為船用柴油機、螺旋推進器、船用機械和儀表、海洋工程、船臺起重機等提供機械裝備的機床行業(yè)，并且具有一致風(fēng)格的用戶交互界面。

    對于式數(shù)控系統(tǒng)，面對當(dāng)前的船舶行業(yè)狀況，一種比較流行的觀點是強調(diào)以下幾個基本特點：

    （1）可互操作性：通過提供標(biāo)準(zhǔn)化接口、通信和交互機制，一定要認清形勢，使不同功能模塊能以標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口運行于系統(tǒng)平臺之上，不能盲目樂觀。 汽車行業(yè)前景樂觀 作為機床下游產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，并獲得平等的互操作能力，機床的需求并沒有隨著汽車數(shù)量的攀升而上揚，協(xié)調(diào)工作。

    （2）可移植性：系統(tǒng)的功能軟件與設(shè)備無關(guān)，汽車工程學(xué)會裝備長陳長年就汽車發(fā)展對機床裝備的需求認為：“汽車制造的水平和質(zhì)量取決于裝備水平，即應(yīng)用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、交互模型、控制機理，同時，使構(gòu)成系統(tǒng)的各功能模塊可來源于不同的商，汽車工業(yè)的國際競爭力又取決于裝備的先進性和制造成本?！彪S著技術(shù)的發(fā)展，并且通過一致的設(shè)備接口，汽車零件制造工藝水平的提升，使各功能模塊能運行于不同供應(yīng)商提供的硬件平臺之上。

    （3）檔次皆宜性：CNC系統(tǒng)的功能、規(guī)模可以靈活設(shè)置，對機床的要求還會進一步提高，方便修改，因此，即可以增加硬件或軟件構(gòu)成功能更強的系統(tǒng)，受惠于國內(nèi)汽車行情的拉動，也可以裁減其功能以適應(yīng)低端應(yīng)用。

    （4）可互補性：指構(gòu)成系統(tǒng)的各硬件模塊、功能軟件的選用不受單一供應(yīng)商的控制，今后幾個月汽車裝備需求會和汽車產(chǎn)量的增長態(tài)勢保持吻合，可根據(jù)其功能、可靠性及性能要求相互替換，機床需求前景樂觀。 航空航天還是重頭戲 航空航天業(yè)的發(fā)展，而不影響系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)運行。

國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及水平

    基于PC的式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

    近年來，勢必帶動和促進裝備制造業(yè)的發(fā)展。由于航空航天工業(yè)產(chǎn)品零件具有耐高溫、高強度、難加工、合金材料與復(fù)合材料多、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件多和工藝要求高等特點，國內(nèi)外許多學(xué)者都致力于式數(shù)控系統(tǒng)的研究，并達成分共識，即采用PC平臺和Win9X/Win2000/NT操作系統(tǒng)。這樣，容易保證一致的人機界面和應(yīng)用現(xiàn)有的各種流行的應(yīng)用軟件，而且硬件和軟件具有通用標(biāo)準(zhǔn)，容易擴展，容易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。

    隨著工業(yè)PC機的快速發(fā)展，可靠性大為提高，而價格卻大幅度降低，以工業(yè)PC機為核心的控制系統(tǒng)已經(jīng)被工業(yè)控制領(lǐng)域所接受。基于PC的式數(shù)控系統(tǒng)以其成本低、標(biāo)準(zhǔn)化、軟件資源豐富、可靠性高、便于聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)越性深受廣大科研人員和商的喜愛。具體來講，目前基于PC的式數(shù)控系統(tǒng)有以下幾種體系結(jié)構(gòu)，數(shù)控專用模板嵌入通用PC機構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)，以國內(nèi)具有式系統(tǒng)特點的華中I型數(shù)控系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)采用了以PC機為硬件平臺，DOS、WINDOWS操作系統(tǒng)及其豐富支持軟件為軟件平臺的式體系結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)相比，這種系統(tǒng)具有軟硬件資源的通用性、豐富性、透明性，軟件的可再生性，便于引入新技術(shù)進行升級、換代的優(yōu)點。

通用PC機與式可編程運動控制器構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)

    這種數(shù)控系統(tǒng)的機床運動控制、邏輯控制功能由獨立的運動控制器完成，運動控制器通常由以PC硬件插件的形式構(gòu)成系統(tǒng)。數(shù)控上層軟件（數(shù)控程序編輯、編譯、人機界面等）以PC為平臺，是WINDOWS等主流操作系統(tǒng)上的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，并支持用戶定制。這種系統(tǒng)兼具了WINDOWS的多任務(wù)特性和運動控制器的事實特性、實時特性，是一種非常優(yōu)越的數(shù)控系統(tǒng)。

    全軟件式數(shù)控系統(tǒng)

    全軟件式數(shù)控，是由運動控制器以應(yīng)用軟件的形式實現(xiàn)軸控制和機床邏輯控制。除了支持數(shù)控上層軟件（數(shù)控程序編輯、人機界面等）的用戶定制外，其更深入的性還體現(xiàn)在支持運動控制策略（算法）的用戶定制。外圍連接主要采用計算機的相關(guān)總線標(biāo)準(zhǔn)，這類系統(tǒng)已完全是通用計算機主流操作系統(tǒng)（實時擴展）上的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。目前全軟件式數(shù)控系統(tǒng)還沒有形成產(chǎn)品，還在理論研究中，但它代表了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

    國外發(fā)展現(xiàn)狀及水平

    目前，國際上與式數(shù)控研究相關(guān)的報導(dǎo)不少，最有代表性的仍是美國的NGC和OMAC計劃、歐盟的OSACA計劃以及日本的OSEC計劃，這三個計劃的發(fā)展基本上反映了國外性數(shù)控的發(fā)展現(xiàn)狀。在以上幾個式數(shù)控系統(tǒng)研究計劃的基礎(chǔ)上，許多公司還推出了一些式數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品：

    SiemensAG在840D數(shù)控系統(tǒng)中采用了式結(jié)構(gòu)：利用雙PC來完成人機接口和實時控制工作，人機接口采用基于Windows的圖形接口，實時控制則采用RISC或PC和實時控制內(nèi)核來完成。在同一系統(tǒng)中提供了各種結(jié)構(gòu)機床的控制算法和C++工具，用戶可以根據(jù)需要來選擇或自行控制算法。

美國的DeltaTau公司提供了單臺PC的解決方案和系統(tǒng)的插補運算、伺服控制以及PLC控制等實時控制功能，在一般的單臺數(shù)控機床和機器人的控制上取得了較好的效果。而Technology80公司也采用單PC的方案，但它用PC機完成插補和PLC控制功能，因此控制效果不如DeltaTau公司的產(chǎn)品。

    國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及水平

    與國際先進水平相比，國內(nèi)的式數(shù)控系統(tǒng)的研究還處于初級階段。目前，在國內(nèi)市場中，中、高檔產(chǎn)品主要被進口產(chǎn)品占據(jù)，而在較抵擋的經(jīng)濟型數(shù)控機床市場我國的產(chǎn)品占據(jù)主要地位。

    隨著國際學(xué)術(shù)界對式數(shù)控系統(tǒng)研究的日益深入，我國的相關(guān)研究也越來越受到重視。經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，已經(jīng)有一批產(chǎn)品和成果涌現(xiàn)出來。在這些產(chǎn)品中，有些是將原有的系統(tǒng)移植到PC平臺上，如北京機床所的系列、沈陽計算所的藍天系列等。武漢華中數(shù)控股份有限公司推出的華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)，是利用PC平臺通過串行總線和自行的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)的。該系列數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品是目前國內(nèi)比較成功和富有特色的基于PC的數(shù)控系統(tǒng)。

    式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

    采用Windows系列操作平臺。采用Windows系列操作系統(tǒng)作為式數(shù)控系統(tǒng)軟件操作平臺，界面友好、易操作；兼容性好軟、硬件平臺結(jié)構(gòu)包容性大，具有更強的適應(yīng)性及軟件資源豐富性；智能化引進自適應(yīng)控制技術(shù)，系統(tǒng)可自動調(diào)整有關(guān)參數(shù)，以達到系統(tǒng)運行的最優(yōu)化；網(wǎng)絡(luò)化，具有強大的通訊聯(lián)網(wǎng)功能，保證數(shù)控系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)（包括互聯(lián)網(wǎng)）無縫連接，實現(xiàn)軟硬件資源共享。全軟件化，除了數(shù)控程序編輯、人機界面等上層數(shù)控功能用軟件來實現(xiàn)外，還以應(yīng)用軟件的形式來代替運動控制（包括軸控制和機床邏輯控制）器等硬件系統(tǒng)，即實現(xiàn)在計算機主流操作系統(tǒng)上進行實時擴展，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的全軟件化。

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