开放式数控系统的现状与发展

数控系统发展趋势從目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展。

标签：数控系统;发展趋势;高精尖一、性能发展方面1.1高精高速高效化速度效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，是先进制造技术的主体。

若采用高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。

在今后的几年，随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。

新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，大力发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床，1.2多轴化多轴联动加工，零件在一台数控机床上装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、能转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。

采用5轴联动对三维曲面零件加工，可使用刀具最佳几何形状进行切削，不仅加工表面粗糙度值低，而且效率也大幅度提高。

一般，1台5轴联动机床的效率等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工比3轴联动加工能发挥更高的效益。

1.3软硬件开放化用户可根据自己的需要，对数控系统软件进行二次开发，用户的使用范围不再受生产商的制约。

1.4实时智能化在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等方面发展。

如编程专家系统故障诊断专家系统，当系统出了故障时，诊断、维修等实现智能化。

二、功能发展方面2.1图形化界面功能和水平进一步提高高档数控系统发展对图形化界面的功能和水平要求进一步提高，用户希望看到更丰富、更形象、更直观的界面，以此减少用户编程难度，提高编程和加工效率。

数控车床技术发展现状及趋势摘要：数控车床是机电一体化典型的产品，其为集于计算机、自动控制和检测、机械等技术作为一体的自动化设备。

它非常适合加工品种多、小批量和结构繁琐的零部件。

因此，本文深入分析了我国数控车床技术的发展现状，并且探讨了数控车床发展的趋势和方向。

关键词：数控车床；发展现状；趋势引言自从二十世纪中期数控技术发展以来，数控机床给机械制造行业带来了巨大变革。

伴随着现代技术和计算机技术的迅速发展，装备制造业对数控机床众多的需求，数控机床应用范围不断的进行扩大，并且不断得以发展，进而更加适合生产加工的基本需求[1]。

目前，我国数控机床得到了一个发展的新机遇，全球经济迅速发展，国内需求拉动效果较为明显。

我国已经全面启动高档数控机床和基础制造装备科技的重大专项。

在数控机床当中，数控车床所占的比例最大、自动化程度最高，并且结构最为复杂的现代化设备[2]。

所以，我们有必要深入分析数控车床技术发展的现状和趋势，进一步带动我国数控车床发展，不断提升我国数控车床技术水平。

1.我国数控车床技术发展现状1.1高速切削技术对于高速切削研究和应用来说，我国发展比较晚。

这项技术是在1990年后才引起人们的广泛关注。

当前，国产的高速立、卧式加工中心，工作台的直径范围为320-500mm机床，主轴的转速达到了20000r/min，工作台直径范围为63～1000ram的机床，主轴的转速大于15000r/min[3]。

最近几年时间里，尽管我国高速机床技术得到了迅速进步。

然而，和国外产品向比较还存在比较大的差距，其主要体现在电主轴方面。

国产的电主轴无论是性能、品种和质量都与国外产品有较大差距，目前高转速、高精度数控机床和加工中心所用的电主轴主要从国外进口。

1.2超精密车削技术我国超精密机床的研制起步并不太晚，始于1960年代，虽然近几年有了很大发展，但和发达国家相比还有很大差距，主要表现在：超精密非球面车床还不能批量化生产；机床的精度一般比国外要低一个等级；机床精度的保持时间大大低于国外同类产品；精密空气主轴、微位移机构、精密CNC伺服系统、机床热变形和精密恒温控制、结构稳定性和防振隔振技术都呕待深入研究。

数控技术的发展趋势 中国作为⼀个制造⼤国，主要还是依靠劳动⼒、价格、资源等⽅⾯的⽐较优势，⽽在产品的技术创新与⾃主开发⽅⾯与国外同⾏的差距还很⼤。

下⾯，店铺就为⼤家讲讲数控技术的发展趋势，⼀起来了解⼀下吧! 数控技术的发展趋势 数控技术不仅给传统制造业带来了⾰命性的变化，使制造业成为⼯业化的象征，⽽且随着数控技术的不断发展和应⽤领域的扩⼤，它对国计民⽣的⼀些重要⾏业的发展起着越来越重要的作⽤。

尽管⼗多年前就出现了⾼精度、⾼速度的趋势，但是科学技术的发展是没有⽌境的，⾼精度、⾼速度的内涵也在不断变化，正在向着精度和速度的极限发展。

从世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下⼏个⽅⾯： 1.机床的⾼速化、精密化、智能化、微型化发展 随着汽车、航空航天等⼯业轻合⾦材料的⼴泛应⽤，⾼速加⼯已成为制造技术的重要发展趋势。

⾼速加⼯具有缩短加⼯时间、提⾼加⼯精度和表⾯质量等优点，在模具制造等领域的应⽤也⽇益⼴泛。

机床的⾼速化需要新的数控系统、⾼速电主轴和⾼速伺服进给驱动，以及机床结构的优化和轻量化。

⾼速加⼯不仅是设备本⾝，⽽且是机床、⼑具、⼑柄、夹具和数控编程技术，以及⼈员素质的集成。

⾼速化的最终⽬的是⾼效化，机床仅是实现⾼效的关键之⼀，绝⾮全部，⽣产效率和效益在“⼑尖”上。

2.五轴联动加⼯和复合加⼯机床快速发展 采⽤五轴联动对三维曲⾯零件进⾏加⼯，可⽤⼑具最佳⼏何形状进⾏切削，不仅光洁度⾼，⽽且效率也⼤幅度提⾼。

⼀般认为，1台五轴联动机床的效率可以等于2台三轴联动机床，特别是使⽤⽴⽅氮化硼等超硬材料铣⼑进⾏⾼速铣削淬硬钢零件时，五轴联动加⼯可⽐三轴联动加⼯发挥更⾼的效益。

但过去因五轴联动数控系统主机结构复杂等原因，其价格要⽐三轴联动数控机床⾼出数倍，加之编程技术难度较⼤，制约了五轴联动机床的发展。

当前数控技术的发展，使得实现五轴联动加⼯的复合主轴头结构⼤为简化，其制造难度和成本⼤幅度降低，数控系统的价格差距缩⼩。

3. 欧盟o A s 以计划。早在1 8 年n 月，在德国机床厂提出的新型控制 97 器方案的原则为: 可组配、模块化和开放式。199 年1 月，欧洲各国的合 1 0 作计划o A A开始启动，目的是制定一个与制造商无关的开放控制系统结 s C 构。该计划提高了欧洲各国机床和控制系统制造商在世界市场中的竞争 力。O A A S C 计划提高了系统的开放和柔性程度，减少了开发、维护、培训和
SILIC O N
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对开放 式数控 系统 的研究综述
苏有能
(长江大学机械工程学院 材料 湖北 荆州 4 4 23 30 )
〔 要 叙 放式明 放式 控系统的 优越性 及其发 状况， 展 介绍美国 以c、日 osE 、 osA 三大 。 本 c 欧盟 以 计划的 形成， 国 指出 内
到9伽/ m n。国内加工中心快速进给大多在3伽/ 耐n左右，个别达到 i 60. / 耐n。在加工精度上，国外卧式加工中心都装有机床精度温度补偿系 统，加工精度比较稳定，而国内尚在研发中。
五、结论
总之，传统的数控系统虽然技术发展的己经很成熟，但是因其局限
由专用性导致的系统封闭为系统自身的扩充、修改、兼容带来了很大 的困难。对侧C技术带来了极大的局限。束缚了 C自身产业的发展。 N C 三、国内外对开放式傲控系狡的研究状况
外数控技术的差距与对比.
【 关键词〕 开放式数控系统 优越性 差距与对比 特点
中图分类号: TPZ 文献标识码: A 文连编号: 1671一7597 (20 8 ) 03210128一01 0
一、开放式橄控系统的姐念及特征
控制器” 的结构. 该计划明确了各层次模块的功能、服务内容及接口 规
范，提出了控制器的分层模型。

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。

根据 自己的特殊 需要 和经 验 ，增 加新 的控制 功能 。毫无
疑 问 ，开 放式控 制 系统是 机床控 制技 术 的发展方 向，将
硬件 和 软件 的 。对于现 代数控 机床 的控 制来说 ，需 要一 种 完全 以微机 为 基础 的 、和谐 的 、标 准化 的软件 环 境 ，
从 而能够 根据 用户 需要 实现 复杂 的控 制功 能 ，在缩 短 加 工 时间的同时 ，提 高加工质量 和柔性 ，如 图ｌ 所示 。
（ ） 可协 同性 。不 同应 用 模 块 能 够 协 同工 作 ，并 ３
以确定 方 式交换 数据 。
（ ）规 模 可 变 。应 用 模 块 的功 能 和性 能 以及 硬 件 ４
的规 模可 按照需 要 调整 。 实 践证 明 ，控 制 系统 的开 放程 度 将涉 及 人 机 界面 、 控 制核心 和整 个 系统 ： （ ）开 放 的人 机 界 面 。 “ 放 ” 仅 限 于 控 制 系 统 １ 开
（ ）可 移植 性 。系统 的应用 模块 无需 经过 任何改 变 １
Ｗ Ｍ ＥＭ １ ２ ０ 期 ０ ７年 ２月
维普资讯
数 控与 软件
Ｃ Ｃ ＆ Ｓ ｆ ａｅ Ｎ ｏ ｗ ｒ ｔ
就 可 以用 于 另一平 台 ，仍 然 保持 其原 有性能 。 （ ）可 扩 展 性 。不 同应 用 模 块 可 在 同一 平 台上 运 ２
处理器 ｌ
（户 编 接¨ Ｉ 程 ｃ Ｉ 编 接Ｊ 用ｊ 蓟 程 Ｉ 编 按Ｉ 狴 ｜ 】 ｌ ｌ ｌ
Ｉ Ｉ ，Ｇ Ｆ Ｃ Ｐ Ｆ Ｔ ，Ｌ ， Ｐ
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２ １国外开放式数控系统 的研究现状 ．
目前 ，国际上 与开放 式数 控研 究 相关 的报导 不 少 ，最 有代表性 的仍是美国的 Ｎ Ｃ和 Ｏ Ｃ计划 、欧 Ｇ ＭＡ
盟 的 Ｏ Ａ Ａ计 划以及 日本的 Ｏ Ｅ ＳＣ Ｓ Ｃ计 划 这三个计划
数控 系统提 出 的挑 战。
１． 放 式数 控系统 的 概念 和 特 点 开
和系统平 台 ．控 制软件包 括所 有对 系统专 用 的功能 ． 数 控 系统 研究 的 日益 深入 ．我 国 的相 关研 究也 越来
独立 的应用模块使用 ＯＳ Ａ界面 ，并且可 以运行在 越受到重视 。经过 多年 的技 术攻关 ．已经 有一批产 品 ＡＣ
和 Ｏ Ａ Ａ兼容 的系统平 台之 上。 日本的 Ｏ Ｅ ＳＣ Ｓ Ｃ计划是 和成果涌现 出来 。在这些产 品中 ．有些是将原 有的系
碡豹辟Ｉ珲蟪 Ｉ Ｉ
翻埯轼僻 粥＃遇垃Ｉ．糊鬃，孰健徽撬 ＝ ＿ ｜ ： 嘻 蟪ｔ
块 化组织结 构 ，允许 用户 根据需要进 行选配 和继 承 、 更 改或 扩展 系统 的功 能 ，以便 迅速适 应不 同 的应 用 需 求。因此 ｌ Ｅ Ｅ 标准定义开放式数控系统能够在多种 Ｅ 平 台上运 行 ，可 以和其他 系统 相互操 作 ，并能给用户
２ 一 Ｏ 。随着制造商对产 品复杂程度和精度要求 的 Ｏ ３％ 提 高 以及 对 产 品生产 成本 的降 低 对 数控 机床提 出 了更高 的要 求 ，而这 种不 断增 高 的要 求主要 不是 针 对 机械 系统 的要 求 ，而 是对数 控机 床 的内外 发展 现状 开
阳计 算所 的蓝 天 系列 等 。 武汉 华 中数 控股份 有限公
建立的开放 式数控委员会 （ ｐｎ Ｎ Ｓ ｏ ｅ ａｄ Ｄ － 司推 出的华 中 Ｉ Ｏ ｅ Ｃ ｃ ｐ ｎ ｉ 型数 控系统 ．是利 用 Ｐ 平 台通过 串 ｃ

浅谈数控技术的发展现状及趋势摘要：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。

数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。

它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。

关键字：数控技术现状趋势一、国内外数控技术的发展现状随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。

在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。

加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。

CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。

在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。

（16）基于PC的数控系统的组成。
（17）系统的网络拓扑
（18）硬件设计
上午10时14分
开
目录
放
式 （19）系统硬件平台的设计（主控）。
数 控
（20）DSP多轴运动控制卡的设计。
研 究
（21）各模块的接口协议和通讯。
（22）系统反馈环节的选择。
（22）CPLD实现4倍频和辩向。
（23）CPLD实现高速计数。
（5）RTOS的移值和实时联调
上午10时14分
开
数控系统发展背景、系统的设计方案
放
式
数
控 研
第一讲
究
数控系统发展背景、系统的设计方案
进入
开
目录
放
式 （1）数控技术的发展历史。
数 控
（2）国内数控的研究情况。
研 究
（3）数控设备的发展趋势。
（4）开放式CNC的产生。
（5）开放式数控的特点。
（6）开放式数控的发展现状。
研
究 （2）可移值性 ：应用程序可在不同的平台上运行。
开 （3）伸缩性 ：可任意删除各功能模块 。 放 （4）可交换性 ：可任意互换功能模块 。 式 系 统 的 特 点
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开放式数控设备的发展现状
放
式
数
控 研
（1）美国的NGC和OMAC计划 。
究 （2）日本的OSEC计划 。
开 放
（3）欧盟OSACA计划。
（24）CPLD实现变频。
（25）致谢
ห้องสมุดไป่ตู้
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数控技术的发展历史
放
式
数

国际机 床展 等展 览 会中 ， 以看 出数 控技 术及数 控 机 即 用 ”的 ，如 果 产 品 必 须 被 “ 回” 以 安 装 新 的 硬 件 可 召
床 发展 的一 些最 新趋 势 为： （ ） 开 放 式 智 能 化 的 数 控 系 统 成 为 数 控 技 术 １
的 发展 方 向。
・
Ｉ — ３．
—
独 蒙 策划
图 １ 基于Ｐ ｃ的 网络 数 控 系统 基 本 结 构
４
．
开 放式 网络 化数 控 系统 的应 用
近 年来 ， 国相继 开 发 出了如华 中 Ｉ 、航天 Ｉ 我 型 型 、中华 Ｉ型 、蓝 天 Ｉ型等数 控 系统 。华 中 Ｉ型以通
用 工 业 微 机 为 硬 件 平 台 ，模 块 化 的 开 放 式 体 系 结 构 ， 达 到 了 国际先进 水 平 ，获得 了国家科技 进步 二等 奖 、 国 家 教 委 科 技 进 步 一 等 奖 ， 目前 获 得 国 家 奖 级 别 最 是 高 的 国 产 数 控 系 统 。 开 放 式 数 控 系 统 软 、硬 件 平 台 ， 已 在 ＤＯＳ ｉｕ 、Ｌ ｎ ｘ操 作 系 统 平 台 开 发 成 功 。已经 开 发
（）“ ” 控 技 术发 展 ， ６ 软 数 基于 工业 ＰＣ机 、 Ｉ 造 单 元和 控制 部件 相连 ，或将 制造过 程 所需 资源 （ ＰＣ ／ 如
Ｉ Ａ 总 线 、通 用 操 作 系 统 ＋实 时 内 核 的 数 控 系 统 大 加 工程序 、 床 、工具 、检 测监控 仪 器等 ） Ｓ 机 共享 。网络 量涌现 。 化 包 括 两 个 方 面 ：内 部 网 络 （ 场 总 线 网 络 ） 外 部 网 现 和
开 放 式 网 络 化 数 控 技 术 及 其 发 展 趋 势

的优 势 。
４总 结
Байду номын сангаас
１ ９ ４ ８ 年 ，美同帕森斯公 司接受 美国空军 委托 ， 研制直升飞机螺旋 桨叶片轮廓检验用样板 的加工设备 。由于样板形状复杂 多样 ，精度要 求 高，一般加Ｔ设备难 以适应 ，于是提出采用数字 脉冲控制机床 的设 想 。１ ９ ４ ９ 年 ，该公司与美 国麻省理工学 院（ Ｍ Ｉ Ｔ ） 开始共 同研 究 ，并于 １ ９ ５ ２ 年试制成功第一 台三坐标数控铣床 ，当时的数控装置采用 电子管 元 件。１ ９ ５ ９ 年 ，数控装置采用 了晶体管元件和印刷 电路板 ，出现带 自 动换刀装置的数控机床 ， 称为加工中心（ Ｍ Ｃ Ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ） ， 使数控 装 置进入 了第二代 。６ ０ 年代末 ，先后 出现了南一 台计算机直接控制多 台机床的直接数控系统（ 简称 Ｄ Ｎ Ｃ １ ，又称群控系统 ；采用小型计算机控 制的计算机数控 系统（ 简称 Ｃ Ｎ Ｃ ） ，使数控装置进入 了以小型计算机化为 特征的第 四代。 １ ９ ７ ４ 年 ，研制成功使用微处理器和半导体存贮 器的微 型计算机数 控装置（ 简称 Ｍ Ｎ Ｃ １ ，这是第五代数控系统。２ ０ 世纪８ Ｏ 年代初 ，随着计算 机软 、硬件技 术的发展 ，出现 了能进行人机对话 式 自动编制程序 的数 控装置 ；数控装 置愈趋小 型化 ，可 以直接安装在机床上 ；数控机床 的 自动化程度进一步提 高，具有 自 动监控刀具破损和 自动检测工件 等功 能。２ ｏ ｔ ／ ｔ 纪９ ０ 年代后期 ，出现了Ｐ Ｃ ＋ Ｃ Ｎ Ｃ 智能数控系统，即以Ｐ Ｃ 机为控 制系统 的硬件部分 ， 在Ｐ ｃ 机上安装Ｎ Ｃ 软件 系统 ，此种方式系统维护方 便， 易于实现网络化制造。

做 些专 用板 ， 如位置 板 、 Ｏ板 等 与相关 的计算 机集 例 Ｉ ／ 合起 来 ， 可组成一 台完整 的数控 系统 。 就
着 举足轻重 的作用 。 在 ２ ０世 纪 ８ ０年代 就提 开 放 式 数控 系统 的概 念 ， 以 通 用 个 人计 算 机 （ Ｃ 的 硬 件 与 软 件 为 基 础 ， 它 Ｐ ） 采 用 模块 化 、 次 化 的体 系结 构 ， 以各 种 形 式 对外 提 层 能 供 统一 应用 程序接 口 ． 而 根据 用户需 要 实现 复 杂控 从 制 功能 ． 可缩短 加丁 时 间的 同时提 高加 工 质量 和柔 并 性 ： 据 需 要 和 技 术 的 发 展 ， 对 相 应 的 硬 件 或 软 件 根 能
开放式数控系统的发展现状
张 连 军 何 春 俐 ，
黑 龙 江 省 佳 术 斯大 学 机 械 丁程 学 院 ， 龙 江 佳 木斯 １４ ０ ；． 龙江 省 佳木 斯 大 学 附 属第 二 医 院，黑 龙 江 佳 木斯 １４ ０ ） 黑 ５ ０ ７ ２黑 ， ５ ０ ２
【 摘 要 １ 为 了适 应 全球 化 竞 争 的市 场 变化 ， 快速 有 效 地 构建 并 重 构 制造 系统 ， 放 式数 控 系统 应运 而 生 。 开 文章 介 绍
０ 引 言
数控 系 统 是数 控 技 术 的核 心 ， 数 控机 床 的 “ 是 大
脑 ” 计 算 机 数 控 （ Ｎ ） 统 是 综 合 计 算 机 、 信 、 电 一 Ｃ Ｃ系 通 微 子 、 感测 试 、 传 自动 控 制 、 械 制 造 等 技 术 形 成 的 ， 机 也 是 计 算 机 集 成 制 造 系统 Ｃ ＭＳ与 工 厂 自动 化 （ Ａ） 基 Ｉ Ｆ 的 础之一． 对制 造业 实现柔 性 自动 化 、 能化 、 成化 起 智 集

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。

精选文库-- 数控技术大作业题目数控系统的国内外发展及应用现状专业学号学生指导教师提交日期2012年5月21日摘要数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。

数控系统已经实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用机器人、智能化加工技术和CAD/CAM技术，数控系统本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。

关键词：数控系统开放式研究现状发展趋势目录一、国外数控系统现状 (4)1.美国A- B 公司 (4)2.日本FANUC公司 (5)3.德国SIEMENS公司 (6)二、国内数控系统现状 (7)1.华中数控 (7)2.广州数控 (9)3.北京航天数控 (9)三、国内外数控系统比较 (10)四、结论 (10)参考文献 (11)数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。

从1952 年美国麻省理工学院研制出第1 台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。

数控系统也由第一代电子管的硬联接数控发展到第五代MPCNC的软联接数控。

数控系统已经实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用机器人、智能化加工技术和CAD/CAM技术，数控系统本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。

一、国外数控系统现状国外数控系统发展总体趋势如下：1.新一代数控系统向OG化和开放式体系结构方向发展。

2.驱动装置向交流、数字化方向发展。

3.增强通信功能，向网络化发展。

4.数控系统在控制性能上向智能化发展。

在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。

国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。

下面对几个主要系统进行功能介绍与应用分析。

" 装备制造技术 #! "" # 年第 $ 期
开放式数控系统的研究现状及趋势
梁丰 1 ,何国金 2 ,刘俊英 3 ,殷小清 4 (1,3,4 河源职业技术学院， 广东 河源 517000 ； 2， 广西大学， 广西 南宁 530004) 摘要： 介绍了数控系统的发展简史、 开放式数控系统的概念和特点， 论述了国内外开放式数控系统的研究现状及发展趋势。 关键词： 开放式； 数控系统； 研究现状； 趋势 中图分类号： TG659 文献标识码： A 文章编号： 1672- 545X （ 2006） 04- 0017- 02
2 开放式数控系统的概念和特点
从开放式数控系统目 前的研究成果看， 开放式数控体系 结构还没有统一和明确的概 念内涵， 还处于百家争鸣的 时期。 按照 IEEE （ 国 际电器电子工程师 协会） 的 定义， 开 放式数控系 统应该是具有下列特征的 系统： 符 合系统规范的应用 ， 可以运 行在多个销售商的不 同平台上，可以与 其它的系统应用互 操 作， 并且具有一致风格的用户交互界面 [1]。对 于开放式数控系 统， 一种比较流行的观点是强调以下几个基本特点： （ 1） 可互操作性： 通过提 供标准化接口、 通信和交互 机制， 使不同功能模块能以标 准的应用程序接口运 行于系统平台之 上， 并获得平等的互操作能力， 协调工作。 （ 2） 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 的各功 能模块 可来源于不同的开发商， 并且通过一 致的设备接口， 使各功能 模块能运行于不同供应商提供的硬件平台之上。 （ 3） 档次皆宜性： CNC 系统的功能、 规模可以灵活设 置， 方 便修改， 即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。 （ 4） 可互补性 ： 指构成系 统的各 硬件模 块、 功能软 件的选 用不受单一供应商的控制 ， 可根据 其功能、 可靠性及性能要求

基于PC机的开放式多轴软数控系统关键技术研究与实现一、本文概述随着制造业的快速发展，数控机床作为其核心设备，其性能与精度直接影响到产品的质量和生产效率。

近年来，开放式数控系统因其灵活性和可扩展性，受到了广泛的关注。

本文旨在研究并实现一种基于PC机的开放式多轴软数控系统，重点探讨其关键技术，包括系统架构设计、实时性能优化、多轴联动控制等方面。

通过深入分析和实验验证，本文旨在为开发高性能、高可靠性的数控系统提供理论支持和实践指导。

本文首先介绍了开放式数控系统的背景和发展现状，分析了传统数控系统的不足以及开放式数控系统的优势。

随后，详细阐述了基于PC机的开放式多轴软数控系统的整体架构，包括硬件平台选择、操作系统支持、数控软件设计等。

在此基础上，重点研究了实时性能优化技术，包括任务调度算法、中断处理机制等，以提高系统的响应速度和稳定性。

本文还深入探讨了多轴联动控制的关键技术，包括运动学建模、插补算法优化、伺服驱动控制等。

通过理论分析和实验验证，本文提出了一种适用于多轴联动的高性能控制策略，实现了高精度、高效率的切削加工。

本文总结了研究成果，指出了研究中存在的问题和未来的研究方向。

本文的研究成果对于推动开放式数控系统的发展，提高数控机床的性能和精度，具有重要的理论意义和实践价值。

二、开放式多轴软数控系统概述随着制造业的快速发展，数控机床作为其核心设备，其性能和控制精度对产品的质量和生产效率有着决定性的影响。

传统的数控系统大多基于专用的硬件和固定的软件架构，这不仅限制了系统的灵活性，也增加了系统的维护和升级成本。

因此，研究和实现基于PC机的开放式多轴软数控系统，成为了当前数控技术领域的重要发展方向。

开放式多轴软数控系统，是指采用通用计算机硬件平台，通过软件编程实现多轴联动控制的一种数控系统。

它打破了传统数控系统的封闭性，允许用户根据实际需求定制和扩展系统功能，从而提高了系统的灵活性和可适应性。

同时，基于PC机的软数控系统还具有成本低、易于维护、升级方便等优势，为制造业的数字化转型提供了有力支持。

浅谈数控技术的国内外分析与发展趋势的展望摘要：新中国成立后，我国的工业化在六十多年的时间里得到长足发展，在日新月异的全球化潮流中勇创佳绩，已经成为了拥有独立且最为完整工业体系的国家。

“十四五”规划，我国开启了全面建设社会主义现代化国家新征程，也是我国制造强国建设的关键五年，我国的工业化正在逐步向“内生增长、创新驱动、智能绿色、协同开放”方向加快升级转变。

工业的发展离不开制造业的不断革新进步，而制造业又是我国的经济支柱性产业。

在“中国制造”向“中国智造”不断前行的征途上，对科学技术的依赖性越来越强，制造业潜能不断被发掘，数控技术就是推动制造业向智能化方向进一步发展的催化剂。

关键词：数控技术；现状；发展趋势数控技术是先进制造技术的核心，是在机械制造业中新兴的综合性技术，集合了微电子和计算机技术、信息处理技术、精密检测技术、自动控制技术、光机电技术、网络通信技术等高新技术于一体，不断推动传统制造业转型升级，同时也对数控技术不断优化提出新要求。

谋求进步就要理清发展脉络，本文将浅谈数控技术的发展现状，并对未来发展趋势做出合理预测。

一、数控技术的发展现状分析（一）国外数控技术发展自上世纪九十年代中期开始，国外数控技术大致经历了两阶段式发展。

第一阶段称为NC（Number control即数字控制），是由操作者自己运用文本符号等编程进而实现机器自动化运行。

第二阶段称为CNC（Computer number control即计算机数值控制），是通过计算机中高效的系统控制软件进行机器运行数值计算，直接发出运行和控制指令。

1952年，在美国麻省理工学院研制成功的电子管数控系统开启先河，随后又创造出晶体管数控系统，但由于装备零件昂贵难以得到广泛推广，科学家开始向集成电路控制系统研究，并在之后生产出小型计算机、微型计算机数控系统，随着信息处理技术和精度控制技术的不断发展，创造出开发式数控系统，不仅能够在不同平台运行，还可以与其他系统相互配合实现操作目标。