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机电数控技术的现状与展望

来源:买球赛的网站 发布日期:2010-04-20 14:58:42 查看次数:
【买球赛的网站】 近几年来,在引进消化国外数控技术的基础上,我国已生产出自主版权的数控系统和数控机床。

  数控技术和数控机床是制造业现代化的基础,是一个国家综合国力的重要体现。我国在从制造大国向制造强国转变的过程中,大力发展数控技术具有重要意义。

  近几年来,在引进消化国外数控技术的基础上,我国已生产出自主版权的数控系统和数控机床,但是中、高档以上的数控系统仍然是以进口产品为主,研究目前数控机床及技术的现状及未来的发展方向,将对开发出中、高档的数控产品,进一步扩大数控机床市场份额起到重要作用。

  1 数控系统的硬件技术发展迅速

  随着集成电路及计算机技术的迅猛发展,给数控硬件技术的更新换代注入新的活力,现代数控系统普遍采用超大规模集成电路(VLSI)、专用芯片(ASIC)及数字信号处理(DSP)技术。在电气装联上广泛采用表面安装(SMT)、三维高密度(three dimensional high density)技术,极大地提高系统的可靠性。高速高性能存储技术,比如闪烁存储(flash memory),移动存储(PCMCIA card)等极大地方便用户。薄膜晶体管液晶显示器(TFTLCD)技术使得显示装置趋于平板化,更便于机电一体化安装并改善人机界面。作为数控系统核心的处理器广泛采用“位以上的高速RISC CPU,保证高速、高精度的数控加工。

  以日本FANUC 16i/18i和160i/180i为例,已形成超小、超薄型控制器,主控板仅为名片一样大小,主处理器采用Pentium芯片。CNC和伺服采用50M/S的高速串行总线。用光缆连结I/O模块,采用分散配置,便于机电一体化。在通讯方面采用PCMCIA存储卡和外部计算机通讯,或采用调制解调器,用电话和人机通讯。

机电数控技术的现状与展望

机电数控技术的现状与展望

  嵌入式硬件的使用有望使得数控系统硬件更趋标准化、系列化。数控系统的开发成本也会随着降低。

  2 体系结构向开放式发展

  开放式数控的讨论已有好些年了,但是应该看到,对于开放式结构至今没有一致性的定义。某些用户认为开放式表示能够接受当地使用的通信协议;而另一些用户认为开放式意味着所有控制器操作界面完全一致;对机床应用工程师而言,开放式意味着对刀架移动、传感器和逻辑控制有标准的输入/输出接口;对大公司和大学的研究工程师来说,开放式意味着以上这些均来自随即拿来就用的积木块。由于来自最终用户和集成商(机床厂)的压力,开放式结构的开发工作正在向前发展并将持续下去。目前的一个积极成果即是基于PC的CNC,即PC-based。

  世界上一些著名的数控制造商纷纷推出PC-based CNC系统,例如FANUC公司的FANUC 160/180,西门子公司的siemens 840Di,FAGOR公司的FAGOR 8070。由于采用了工业级PC机及桌面操作系统Windows,DOS等,其丰富的软、硬件资源给用户带来诸多的方便。

  应该看到,在数控加工这种强实时环境中,使用商用操作系统Win,DOS等,还尚未得到业界的完全认可。在理论上没有证明比现有传统的CNC更加优越。

  为应对开放式数控未来的发展,我国从2003年开始实施开放式数控国家标准GB/T18759.1。开放式数控(ONC)就其开放程度可分为三个层次。第一层次是具有可配置功能,开放的人机界面的通信接口及协议。第二层次为控制装置在明确固定的拓扑结构之下允许替换,增加NC核心中的特定模块以满足客户的特殊要求。第三层次为拓扑结构的完全可变的全开放的控制装置。这三个层次中第一层次目前基本达到。未来的发展主要围绕第二个层次目标展开,还有很长的路要走。

  3 实时操作系统进入CNC

  严格意义上说,数控控制软件中包含着实时操作系统的思想,例如任务调度、存储器管理、中断处理等,但这种技术是隐含的,是和数控应用程序比如插补,伺服、译码等混合的。每一个数控系统都是独特的,不透明的。这种情况对于最终用户和系统集成商而言带来诸多不便。在开放式数控呼声日益高涨的今天,研究实时操作系统在CNC软件中的应用是顺理成章的事。特别是最近嵌入式实时操作系统的技术发展迅猛,这对于数控控制软件的开发将产生革命性的影响。选择一个合适的商用嵌入式实时操作系统,将插补、伺服、译码、数据处理等数控应用软件往上“挂”,最终移植到一个硬件环境中去,形成最终使用户满意的数控系统,也就是个性化的CNC系统,这将是开放式数控的主要方向。

  未来实时Linux(RT Linux)有望成为CNC实时操作系统的主流。“Linux除了具有功能强大、高性能、稳定性好以及原代码开放等优势以外,其最大的特点是Linux内核具有非常良好的结构,即可由用户根据特殊的系统需求,对内核进行配置或裁剪,而这一特点恰恰满足了可开放式数控应用的差异性需求。

  4 现场总线技术开始广泛使用

  现场总线(field bus)实质上是工控网络中的低档产品。因为底层设备通信有以下特点。

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