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[浅析基于PC的开放式数控系统]PC数控系统
浅析基于PC的开放式数控系统0前言目前,各种先进的制造技术得
到了飞速的发展,它们中绝大多数都需要数控技术的支持。同时,数控技
术的应用也为制造业的发展带来了深刻的变革。但是,随着计算机技术的
迅猛发展,传统的CNC系统逐渐显示出弱点,即:专用性强、软件为系统
的制造商所拥有,不便于功能扩展和各种应用软件的支撑和更新,软件的
移植性差,组网通讯能力差。而现代制造业的发展给CNC系统提出了更高
的要求:从完成的功能上看,一方面CNC系统必须适应CIMS的发展,有
一个可以集成不同开发商提供的软件并适应连网需要的平台;
另一方面,随着中小批量生产的趋势日益增强和数控系统在更多的行
业中的应用,用户对CNC系统的需求呈现多元化,这样,必须根据不同的
用户需求,迅速、高效、低成本的构筑面向用户的控制系统,于是要求
CNC系统具有模块化和可重新配置的特点从使用角度来看,CNC系统应能
应用于各种计算机平台,并提供统一风格的用户交互环境,以便于用户操
作、维护和更新升级、为了满足对数控系统更具柔性、灵活性和通用性的
要求,出现了对开放式数控系统结构的研究。开放式数控系统具有软件开
放性和硬件开放性,它能使人们自由地选择CNC装置、伺服驱动器、传感
元件和执行单元等部件。
一般地,开放式数控系统有以下特点:
(1)各种构成要素逻辑上独立。
(2)提供一个标准和规范,确保不同生产厂商的符合规范的构成要
素能构成一个完整的数控系统。
(3)数控系统的拓扑结构可动态改变。
(4)与其它系统或软件模块具有互操作性。
(5)提供良好一致的人机界面。
随着计算机技术的飞速发展以及其标准化和开放性,出现了基于PC
的开放式数控系统。
1基于PC的开放式数控系统基于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几种类型:
(1)PC嵌入型CNC:该类型系统是将PC装人到CNC内部,PC与CNC
之间用专用的总线连接。系统数据传输快,响应迅速,同时,原型CNC系
统也可不加修改就得以利用:缺点是不能直接利用通用PC,开放性受到限
制,通用PC强大的功能和丰富的软硬件资源不能得到有效的利用。
(2)NC嵌人型PC(NC嵌人PC型):该类型系统是在通用PC的扩
展槽中插入专用的CNC卡(如运动控制卡)组成的。它能够充分地保证系统
性能软件的通用性强,并且编程处理灵活,但是,原型CNC资源很难得到
利用。
(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。
但是,实时处理的实现比较困难,并较难保证系统的性能,同时原型
CNC资源难以利用。
2NC嵌入PC型开放式数控系统下面讨论NC嵌入PC的开放式数控系
统的软硬件平台,NC与PC间的通讯和系统应用软件的编制方法。
(1)NC嵌入PC型开放式数控系统应用平台作为基于PC的开放式数
控系统,NC嵌入PC型开故式数控系统应用平台可理解为由开放式运动控
制卡+PC机组成。开放式运动控制卡一般采用高速DSP作为CPU,具有强
大的运动控制和逻辑控制能力,并提供一组数控内核API供用户开发所需
的数控系统。PC机则通常采用工业计算机。从而能充分利用其丰富的软
硬件资源。
用户可以选用许多流行的编程软件,如Delphi、ViualC++、
C++Builder等。这能大大地改善数控系统的用户界面、图形显示、动态
仿真以及网络通讯等功能图。
(2)NC与PC间的通讯在这个数控系统平台上进行应用开发时,首
先要解决的是NC和PC机之间的通讯问题,也就是说NC和PC间应能够快
速和准确地交换数据。它们之间的通讯可以由不同的通讯机制实现,常用
的方式有:
总线通讯和双口RAM通讯。总线通讯采用ISA、PCI总线结构,开放
式运动控制卡插入在PC机的总线扩展槽中,使用相应的控制寄存器和协
议建立起PC机和NC之间的通讯,其可以使
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