开放式数控系统介绍

开放式数控系统的现状与发展作者：王晓东刘宇来源：《城市建设理论研究》2013年第04期摘要：数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。

而数控系统是数控制造技术的核心是一种基于计算机控制的实时控制系统。

本文介绍了开放式数控系统的技术内容，分析了开放式数控技术发展现状，探讨了开放式数控系统的发展趋势。

关键词：开放式数控系统技术内容现状发展趋势中图分类号：S776.05 文献标识码：A 文章编号：随着现代制造业逐渐面向多品种、小批量生产方式的转变, 同时, 还有高精、高效、高速加工的需要以及企业为实现异地制造和远程诊断所需的联网功能及智能控制, 开放式数控系统已成为数控系统发展的重要方向.一、开放式数控概念的提出随着制造业的发展，中小批量生产的趋势日益增强，机械产品的机构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，对数控机床柔性、通用性提出了更高的要求，以保证制造业向着高精度、高速度、高效率、快速的市场响应、易操作性等方向发展。

传统的数控系统在结构上提供给用户有限的选择，用户无法对现有数控设备的功能进行修改以满足自己特殊的需求。

传统的数控系统是一种专用封闭式系统，它越来越不能满足市场发展的需要。

传统的数控系统的缺点如下：（1）与通用计算机不兼容，不同厂家的数控系统不兼容，甚至同一个厂家的不同系列的数控系统也不兼容；（2）各种数控系统的内部结构复杂，一旦数控系统发生故障，往往需要找生产厂家来维修，很不方便，而且大大提高了维修费用；（3）难进行升级和进一步开发；（4）专用封闭式数控系统的发展一般滞后5年左右，在计算机技术迅猛发展的今天，这是一个相当长的时间。

传统数控系统的上述特点严重制约着数控技术的发展，不能满足市场对数控技术新的要求。

针对这种情况，人们80年代就提出了开放式控制系统的概念。

早在1987年，美国开始了名为“下一代控制系统”的NGC计划，并成立了“美国国家制造科学中心”，其主要目的是在拟订并推进关于新一代开放式控制系统的详细分析规范。

基于PC的开放式数控系统随着市场全球化的发展，市场对于适合中小批量加工、具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求已超过对大型单一功能的制造系统的需求，从而要求制造具有较强的市场应变能力。

这种趋势促成了一个新概念的产生，即模块化、可重构、可扩充的软件与硬件系统，也就是开放式数控系统。

该系统不仅能够快速、经济地适应新的加工需求，而且为制造商提供了将其技术或产品第三方的技术或产品进行集成的可能性。

目前，世界各国都致力于研究开放式CNC系统。

如欧洲的OSACA、美国的OMAC和日本的OSEC。

数控系统的开放性概念出现在20 世纪80 年代末90 年代初，是欧美各国为了适应机床制造业在技术、市场和生产组织结构等多方面的新的变化而提出的。

在关于开放式体系结构的定义，按IEEE 的定义，一个开放式控制系统应提供这样的能力：对于不同的卖主的各种平台上运行的应用都能在系统上完全实现，并且能和其他系统应用进行交互操作，同时具有一致性的用户界面。

因此，开放式系统是指能够在多种不同的平台上运行，可以和其他系统的应用相互操作，并能给用户提供一种一致风格的交互方式的数控系统，也就是在加工机械专用的CNC中引入PC所具有的开放化。

根据这个定义，开放式数控系统是一个模块化的体系结构，既有接口的开放性，又有自身功能的开放性，其应具有以下特征开放性提供标准化环境的基础平台，允许不同功能和不同开发商的软件硬件模块介入。

可互操作性通过提供标准化接口、通信和交互机制，使不同功能模块与标准应用程序接口运行于系统平台之上，并获得平等的相互操作能力，协调工作。

可移植性系统的功能软件与设备无关，即应用统一的数据格式、交互模型、控制机理，使构成系统的各个功能模块可来源于不同的开发商提供的硬件平台之上。

可扩展性系统的功能、模块可以灵活设置，方便修改，既可以增加硬件或软件构成功能更强的系统，也可以裁减其功能以适应低端应用。

可互换性不同功能、不同可靠性的功能模块可以相互替代，而不影响系统的协调运行。

1、数控机床的驱动执行部分是（）。

1.数控机床本体2.数控装置3.伺服系统4.控制介质与阅读装置2、刀位点是（）上的点。

1.刀具2.工件3.夹具3、闭环控制系统的位置反馈元件应（）。

1.装在电机轴/传动丝杆上2.装在执行部件上3.装在传动丝杆上4、改变步进电机定子绕组的通电顺序，则（）。

1.步进电机的脉冲当量发生变化2.转子的旋转方向发生变化3.步进电机的步距角发生变化4.步进电机转子转速发生变化5、逐点比较法是用（）来逼近曲线的。

1.折线2.直线3.圆弧和直线6、所谓插补就是根据输入线型和速度的要求（）。

1.实时分配各轴在每个插补周期内的位移量2.计算各轴下一插补周期的位移量3.实时计算刀具相对与工件的合成进给速度7、建立刀具长度正补偿的指令是（）。

1. G432. G443. G498、为确定工件在机床中的位置，要确定（）。

1.机床坐标系2.工件坐标系3.笛卡尔坐标系9、数控机床上交流伺服电机的变频调速常采用（）方式。

1.交-直-交变频调速2.交-交变频调速3.直-交-直变频调速4.直-直变频调速10、步进电动机的转速主要取决于（）。

1.电脉冲的总数2.电流的大小3.电脉冲的频率4.电压的高低多项选择题11、伺服系统是一种以（）为控制对象的自动控制系统。

1.功率2.机械位置或角度3.加速度4.速度12、数控机床适合加工（）。

1.大批量生产的标准件2.结构比较复杂精度要求高的零件3.加工批量小、改型频繁的零件4.多品种小批量生产的零件。

13、对于步进电机的特性，以下说法正确的是（）。

<br< span="" style="box-sizing: border-box;"></br<>1.启动频率(突跳频率)fq是反映步进电机快速性能的重要指标，若启动时的频率大于突跳频率，步进电机就不能正常启动，而造成失步；2.步进电机连续运行的工作频率fmax通常低于步进电机的启动频率fq；3.最大静态转矩Mjmax反应了步进电机的自锁能力；4.步进电机采用单相轮流通电方式与单双相轮流通电方式的步距角相同，采用双相轮流通电方式时步距角可减半。

开放式数控系统
1）开放的含义
开放式数控系统是一种模块化的、可重构的、可扩充的通用数控系统，它以工业PC 机作为CNC 装置的支撑平台，再由各专业数控厂商依据需要装入自己的掌握卡和数控软件构成相应的CNC 装置。

2）开放的特征
（1）可移植性：系统的应用模块无需经过任何转变就可以用于另一平台，仍旧保持原有特性。

（2）可扩展性：不同应用模块可在同一平台上运行。

（3）可协同性：不同应用模块能够协同工作，并以确定方式交换数据。

（4）规模可变：应用模块的功能和性能以及硬件的规模可根据需要调整。

3）系统结构
（1）CNC+PC主板：把一块PC主板插入传统的CNC机器中，PC 主板主要运行非实时掌握，CNC主要运行以坐标轴运动为主的实时掌握。

（2）PC+专业运动掌握卡：把运动掌握卡插入计算机标准插槽中作实时掌握用，PC机主要用作处理非实时掌握。

4）开放层次
（1）系统层CNC系统的开放（系统层）
CNC系统可以直接运行各种应用软件，大大改善CNC的图形显示、动态仿真、编程和诊断功能。

（2）用户操作界面的开放（界面层）
用户操作界面的开放使CNC系统具有更加友好的用户接口，有的甚至还具备远程诊断的功能。

（3）CNC内核的深层次开放（内核层）
通过编译循环，用户可以把自己用C或C++语言开发的应用软件加到标准CNC的内核中。

形成独具特色的共性化数控机床。

开放式数控系统的应用实例介绍我们对开放式数控系统有了一个全面的了解，下面将介绍一些开放式数控系统的应用实例。

1 PMAC为核心的开放式控制系统应用概述PMAC的开放性使其建立的系统具有高可靠性、灵活性、多功能和高性能价格比，重要的是你可以随心所欲地开发各种控制系统而不必依赖于封闭式体系结构的CNC控制器。

因此，PMAC在世界各个行业得到了应用。

在机床方面，已成功地应用于立式和卧式加工中心、铣床、车床、TURNING CENTERS、磨床、激光切割、电加工机床、冲床、水刀切割和木工机械等，如Viking CE无心外圆磨床、SZ-1000微孔钻床、CMT-830八工位车床、Eagle NC光学镜面加工磨床、机床改造等。

在机器人方面，已应用于自动擦窗机器人、AP机器人、HECTOSPEC光线定位机器人、遥控系统的仿形手臂和近海石油钻塔机器人等。

其它方面应用如电子束平板印刷、高速膜缠绕机、台式注塑机、孕检产品装配线、TITANIC号、注塑机、精密飞行运动仿真器和无纺纺织机等。

在中国，PMAC目前主要应用在机床、机器人、测量、印刷、半导体、食品及通用自动化等方面，如喷涂和弧焊机器人(机械部自动化研究所)、重载机器人6轴虚拟机床(沈阳自动化所)、激光成型/切割、水刀切割机、4/8轴管道焊接机、飞剪设备、等离子/火焰切割机、半导体加工设备等。

随着应用的深入，以PMAC为核心控制器的开放式数控系统将得到更加广泛的应用。

限于篇幅，本讲只介绍开放式数控系统在机床和机器人方面的应用。

2 Eagle NC光学镜面加工磨床Eagle是制造加工大工件的CNC移动式龙门加工中心的厂商。

他们的目标市场是石油化工行业。

为了充分发挥PMAC的功能，Eagle不断尝试新的应用并把它应用到自己的新产品中。

Eagle计划用PMAC开发一种带转动刀具的立式磨削中心，用于光学反射镜表面的硅基层的微米级的精密加工。

这些加工表面的亚微米级加工进给速度将达到12.7mm/h，有些加工面的公称直径是1524mm。

基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发随着科技的不断进步，数控雕铣系统在雕刻行业中扮演着越来越重要的角色。

本文旨在介绍一种。

数控雕铣系统是一种利用计算机控制的机械设备，能够实现对各种材料进行高精度、高效率的雕刻和铣削。

传统的数控雕铣系统通常采用封闭式结构，即硬件和软件都由同一家公司提供，用户无法自由选择和修改系统配置。

而开放式数控雕铣系统则打破了这种约束，用户可以根据自己的需求自由选择硬件和软件组件，并进行自由配置和定制。

本研究选择了固高GE300作为开放式数控雕铣系统的核心控制器。

固高GE300是一种功能强大、稳定可靠的数控系统，具有丰富的硬件接口和强大的运动控制能力。

通过与固高GE300的配合，我们可以实现对数控雕铣系统的全面控制和管理。

在系统软件开发方面，本研究采用了开源的Linux操作系统作为基础平台，并使用C/C++语言进行程序设计。

通过编写驱动程序和相关应用程序，实现对硬件设备的控制和数据交互。

同时，我们还利用开源的数控软件库进行系统功能的扩展和定制。

在系统硬件设计方面，本研究选择了高性能的步进电机作为驱动器，并采用了高精度的传感器进行位置反馈。

通过与固高GE300的通讯接口，实现对电机驱动和位置控制的精确调节。

通过对开放式数控雕铣系统的研究与开发，我们取得了一系列的成果。

首先，我们实现了对不同材料的高精度雕刻和铣削，为用户提供了更多的创作空间。

其次，我们开发了一套简单易用的系统配置和操作界面，使用户能够快速上手和使用系统。

最后，我们还实现了系统的远程控制和监控功能，用户可以通过手机或电脑远程操作数控雕铣系统，提高工作效率。

综上所述，基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发具有重要的意义。

它不仅为雕刻行业带来了更多的选择和灵活性，还为相关领域的研究和应用提供了技术支持和创新平台。

相信在未来的发展中，开放式数控雕铣系统将会得到更广泛的应用和推广。

关于开放式数控系统的标准化探究开放式数控系统是指数控系统的软硬件架构是开放的，并且可以与其他硬件、软件进行兼容和通信。

开放式数控系统的标准化是指通过制定统一的标准，使不同厂家生产的数控设备能够互联互通，实现数据的共享和交流。

本文将探究开放式数控系统标准化的必要性、现状及发展趋势。

开放式数控系统的标准化具有极大的必要性。

由于不同厂家生产的数控设备往往存在着不同的控制指令集、通信协议以及数据格式，导致这些设备之间无法互联互通，数据无法共享，使用效率低下。

而通过制定统一的标准，可以解决这一问题，实现不同厂家生产的数控设备之间的互通，提高设备的利用率和生产效率。

目前，国内外对开放式数控系统的标准化已经有所探索。

在硬件方面，已经有一些标准被广泛采用，如ISO6983（G代码）和ISO14649（刀具数据）等。

这些标准对数控设备的控制指令集和刀具数据进行了详细规定，为不同厂家生产的数控设备提供了通用的编程语言和数据交换格式，实现了设备之间的互通和数据共享。

在软件方面，开放式数控系统的标准化还存在一定的挑战。

目前，数控系统的软件往往是由不同厂家自主开发的，彼此之间缺乏统一的编程接口和数据交换格式。

这导致了不同数控系统之间的软件无法互相兼容，给使用和维护带来了很大的困难。

制定统一的标准对软件的编程接口和数据交换格式至关重要，可以实现不同数控系统之间的软件互通和数据共享。

未来，开放式数控系统的标准化将继续向更深层次发展。

随着工业互联网的发展，数控设备之间的互联互通将成为智能制造的关键技术。

在这一背景下，制定统一的标准，将不仅仅局限于硬件和软件，还会涉及到数据格式、通信协议等方面。

只有通过一体化的标准化，才能实现不同数控系统之间的无缝对接，实现数控机床的智能化和自动化。

开放式数控系统概述开放式数控系统概述数控技术是现代制造业中的一项重要技术，它在机床控制、自动化生产以及信息技术中都有着广泛的应用。

随着科技的进步和需求的不断发展，数控技术也在不断地向着开放性、智能化、网络化的方向快速发展。

开放式数控系统作为数控技术的一种最新发展，对于现代制造业的转型升级具有重要的意义。

本文将从开放式数控系统的定义、特点、组成结构、应用以及未来发展等方面进行全面的介绍。

一、开放式数控系统的定义开放式数控系统，也称为开放控制系统，是指可以支持多种硬件与软件组合、接口协议标准化、模块化设计的数控控制系统。

它打破了传统闭式数控系统的局限性，实现了不同品牌、不同类型的设备共用同一控制器。

同时，开放式数控系统还可以方便地进行软件的升级与升级、加入不同的应用模块、进行企业内部和外部数据交互等多种功能。

二、开放式数控系统的特点1. 组件化设计。

开放式数控系统采用组件化的设计理念，将硬件和软件之间的耦合度降到最低，从而实现了优化的功能扩展和维护。

2. 标准化接口协议。

开放式数控系统广泛采用各种国际标准接口协议，实现了不同品牌和不同类型的设备间的互操作性。

3. 多平台支持。

开放式数控系统可以在不同操作系统上运行，如Windows、Linux、Unix等。

4. 灵活、易扩展。

开放式数控系统具有灵活性和易扩展性，可以动态添加、删除和替换控制器的子模块。

5. 通信与数据共享。

开放式数控系统具有良好的网络通信和数据共享能力，可以实现企业内部和外部的数据交互。

三、开放式数控系统的组成结构1. 控制器。

控制器是开放式数控系统的核心部分，它包括计算机、数控软件、运动控制卡、数据采集卡等。

控制器主要负责运动控制、操作系统的管理和调度、与外设的交互等。

2. 人机界面。

人机界面包括显示屏、键盘、鼠标等输入设备，它向用户提供图形化的操作界面和可视化的信息展示。

3. 动力系统。

动力系统主要包括伺服电机、伺服控制器、驱动器及相关传动机构，它可以确保机床的高精度运动控制。

FANUC OPEN CNC(FANUC 00/210/160/180/150/320等)，open cnc代表开放式数控系统。

FANUC OPEN CNC=FANUC 0，其中“0”代表“OPEN CNC”。

FANUC数控系统电气结构：CNC------Computer Numerical Control，即计算机数字控制系统；内置PMC-----Programmable Machine Control 及接口电路；主轴及伺服驱动装置。

FS-0i-M/T-A/B/CM-------MillT-------TurnPMC代表“可编程机床控制器”，是“programmable machine control”的缩写，FANUC为了区别将自己数控系统内装式PLC有别于通用的PLC，将其命名为PMC。

F-BUS代表“总线”DNC代表“直接数控”HRV------High Response V ector即“高精度矢量控制”FSSB（FANUC serial servo bus）发那科串行伺服总线HSSB（High Speed Serial Bus）高速串行总线HMI（human machine interface）人机界面MMC（man machine conversation）人机对话MCC任务控制中心（Mission Control Center）DC直流电AC交流电A-OUT&HD(jd44a)主轴模拟输出及高速跳过接口SPDL&POS串行主轴指令及模拟主轴编码器接口NC数控（numerical control）PC个人电脑（personal computer）软限位重新设置参数步骤：MDI----OFFSET SETTING-----参数写入-----=1（会出现100号报警，表示参数可修改状态，同时按住RESET和CAN键可消除报警）—SYSTEM—参数—输入1320—NO检索—光标移至对应轴—输入正向移动最大的安全坐标值—INPUT—同样的方法设置负向限位坐标值—最后将“参数写入”=0主轴装置的HRV控制特点：设置HRV滤波器，减少机械谐振影响，加大速度增益，提高系统稳定性；精调加减速，提高同步性；降低高速时绕组温升。

开放式数控系统概述开放式数控系统是一种灵活、可扩展和可定制的数控系统，它允许用户自由地访问和修改系统的硬件和软件资源。

与传统的封闭式数控系统相比，开放式数控系统具有更高的自由度和可定制性，可以满足不同用户的特定需求。

特点硬件开放性开放式数控系统的硬件是开放的，用户可以自由选择和配置硬件设备，不受束缚于特定的硬件厂商。

这意味着用户可以根据自己的需要和预算，选择性价比更高的硬件设备，并根据实际情况进行升级和扩展。

软件开放性开放式数控系统的软件是开放的，用户可以自由地访问、修改和定制软件。

这样一来，用户可以根据自己的需求和工艺要求，进行深度定制，实现更高的精度、更快的速度和更复杂的功能。

易于集成由于开放式数控系统的开放性，它非常容易与其他系统进行集成。

用户可以通过各种接口和协议，将数控系统与其他设备和软件进行连接，实现信息的共享和交互，提高生产效率和自动化水平。

易于维护和升级开放式数控系统的维护和升级非常简单。

由于用户可以自由访问和修改系统的软硬件资源，当系统出现故障或需要升级时，用户可以直接进行修复或升级，而不需要依赖专业技术人员。

应用场景制造业在制造业中，开放式数控系统的应用非常广泛。

用户可以根据自己的产品需求和生产工艺，选择和定制数控系统，以实现高精度、高效率和高稳定性的加工。

创客和个人工作室对于创客和个人工作室来说，开放式数控系统是一种非常理想的选择。

其开放性和可定制性，能够满足创客们不同的需求和创意，帮助他们实现各种创新和创意。

教育和培训开放式数控系统也在教育和培训领域得到了广泛应用。

学生和培训人员可以通过学习和使用开放式数控系统，了解数控技术的原理和应用，提高他们的技术水平和创新能力。

开放式数控系统的发展趋势开放式数控系统在未来有很大的发展潜力和广阔的市场前景。

随着制造业的发展和技术的进步，对数控系统的需求也越来越高。

开放式数控系统能够满足不同用户的需求和工艺要求，具有更好的灵活性和可扩展性。