开放式数控的研究
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虚拟数控机床及开放式数控系统的研究页数:3
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开放式数控系统概述页数:6
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开放式数控系统国内外发展现状页数:13
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基于微控制内核的开放式数控系统的研究与实现
ｄｗ Ｐ 足一个 优秀 的多仟 务 、 线程 、 先式 ， ｏ ｓＸ ） 多 抢 町重 人 的 ３ ２
ｄ ｗ ２ ０ Ｗｉｄｗ Ｐ 操 作 系 统 ， 单 台 计 算 机 卜Ｉ 时 进 行 ｏ ｓ００， ｎｏ ｓ Ｘ ） 在 — Ｊ
数 据 处 理 和 控 制操 作 。 （ ） 制 平 台无 父 性 ： 设 计 上 希 它 能 同 时 支 持 伺 服 电 ２控 在 机 、 进 电 机 和 调 频 电机 等 多种 设 备 ， 用 程 序 接 口小 应 随 电 步
Ｚｈａ Ｌｉｈａ Ｈａ Ｍ ｉ ｇ Ｄｏ Ｙａｎｇ ｎ Ｈ ｕａ Ｓ ｎｇ ｃ ｏ ｎ ｎ ｎｇ ｂｉ ｎｇ ｈｕｈｕａ ｉ
（ ｃ ｏ ｌｏ ｔｒ ｌｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ ｅ ｇｎ ｅｉｇ， ａ ｈ ｎ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ Ｓ ｈ ｏ ｆ ｍａｅｉ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒｎ Ｈｕ ｚ ｏ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｃｅ ｃ ａ ｙ
摘 要 提 出 了一 种 运 行 于 Ｗｉ ｏ， ｍｌｖ
台 ． 于软 件 实现 的 开 放 式 数 控 系统 ： 基 ＭＡＧＩ 该 系统 基 于微 控 制 内核 一 装 Ｃ， 可
配 命 令 解 释 器体 系结 构 ， 装 配 命 令 解释 器 完成 对 单 个控 制部 件 的 控 制 抽 象 ， 助 微 控 制 内核提 供 的 对 象 并 发 运 行 机 制 可 借 及同步机制 ， 多个 命 令 解 释 器 可 实现 Ｉ０ 与 轴 之 间 的 精 确 同 步 关 系及 复 杂 的 多轴 联 动 控 制 ， 过 使 用 统 一解 释 器 指 令 集 ／ 通 可 实现 用 一 致 的 编 程 接 口来控 制抽 象硬 件 该 数 控 系统 已成 功 地 在 ＨＲ Ｐ系 列 快 速 成 形 机 上 应 用 、
基于量子框架的开放式数控系统研究
块 的松 耦 舍 。 车床 为例 ， 义基 于量 子 框 架 的 开放 式 数 控 系 统 的体 系结 构 ， 给 出部 分 活 动 对 象 的 状 态 图 和程 序 。 果 以 定 并 结 表 明量 子框 架 实 现 了真 正 意 义 上 的 开放 性 。
关键词 ： 放式结构 开 量子框架 数 控 系统
基于量 子框架 的开放 式数控 系统研 究
口 韩 江 口 王 东站 口 戴文 明
合肥口ຫໍສະໝຸດ 夏链 合 肥 工 业 大 学 机 械 与 汽 车工 程 学 院
２ ｏ ０ ３ ０９
摘
要：叙述量子框架的含 义、 结构和 内容 ， 出量子框 架是一种软件 总线 ， 指 能够 实现软件 的开放 性以及 各个功能模
开 放性 可 以在 三个 层 次 上 实现 ， 是 基 于 标 准硬 件 平 一
的 实 现 技 术 ， 定 义 了 状 态 与 事 件 的 基 类 ， 及 将 状 态 它 以
台层 面 的 开 放 ； 是 基 于 标 准 操 作 系 统 层 面 的 开 放 ； 二 三
是应 用软 件层 面 的开放 ”。 】
环 境 下 运 行 ， 须 建 立 能 够 重 复 使 用 的 围 绕 状 态 机 的 必
整 个 基 础 结 构 。 子 框 架 （ ａ ｔｍ ｒｒｅ 就 是 一 个 可 量 Ｑｕ ｎｕ Ｆ ａｎ ）
重 用 的适 合 特定 实 时 系 统 领域 的基 础 结 构 。 是执 行 它
并 发 状 态 机 的 可 复 用 基 础 结 构 ， 一 个 针 对 实 时 系 统 是 进 行 了优 化 的应用 框架 。
用 层 次 式 状 态 机 （ ｅａ ｃ ｉａ ｔｔ ｃ ｉｅ 对 系 统 进 Ｈｉｒｒｈｃ ｌＳａｅＭａ ｈｎ ）
开放式数控技术的教学研究
数控 技术 是一 门综 合性 很强 的学 科 。在 传统 的教 学过程中， 由于数 控 系 统 的封 闭性 ， 备 数 量有 限 ， 设 每 个 学 生独 立 的实 际操 作 机会 很 少 。 验 的数 量 和 质量 实
受到 极大 限制 。 无法 根 据社 会 的需 求 来 培养 人 才 。本 文为学 生 营 造一 个 开放 式数 控 实 验教 学 平 台 ， 生便 学
插补 原理 、控 制 原理 、步 进 电机与 伺 服 电机 的工作 原 理 、 轴变频 与 调速 原理 。 动轨迹 设 计方 法 和数控 机 主 运 床 各部 分结 构等 方 面 的知 识 。 （） ５ 数控 机 床编 程 与操作 模块 ： 主要包 括数 控机 床 编 程 的基本 知识 、 控加 工 的工艺 分析 与处 理 、 数 数值 计
通 过 对上 述 数 控 技 术人 才 知 识结 构 平 台的分 析 ． 便 可构 建柔性 实 验教 学硬 件结构 平 台 ， 图２ 见 。
圈１ 数 控 技 术 人 才 知 识结 构 平 台框 图
结构 平 台中各模 块 的作 用 ： （） 化 基 础 知 识 模 块 ： １文 主要 是 培 养 数 控 人 才 的 文化基 本 素质 。这 是学 好 专业 文化 知识 和技 能形成 的 基础 ， 也是 个人 提 升层次 、 岗 、 岗 的基础 。 转 变 （ ） 械 制造 技 术 模 块 ： ２机 主要 是 学 习 数 控 专 业 的 基础 知识 。它包 括 金 属材 料 与热 处 理 、 削 原 理及 刀 切 具、 机制 工艺 等方 面 的知识 。 （） ３ 电气 控 制 技 术 模 块 ： 要 包 括 电 气 控 制 的基 主
建 立一 个 可 反 复 重 构 的 积 木 式 秉性 实验 教 学 平 台 。并 从 硬 件 和 软 件 两方 面 来论 述 柔 性 实验教 学 。
对开放式数控系统的研究综述
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
LLE Y . 耳 表 矍
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。
一种基于PC的开放式数控系统的研究
１ １ 系 统 的 硬 件 结 构 ．
Ｎ Ｃ之 间通过 Ｐ Ｉ Ｃ 总线连接通信 。该系统将仿真模块 、 文件管理 、参数设置等非实 时任务 以及译码程 序 、刀 补程序 、粗插补程序 等弱实 时任务 置于 Ｐ ｃ中 ，充分 利用 Ｐ ｃ的文件管理和数据处 理能力 ；强实 时任务 由 Ｎ Ｃ部分实现 ，且数字 控制部 分和设 备控 制部 分 由不 同的 Ｃ Ｕ承担 ，能够很好地解决数控 系统 的实 时性 。 Ｐ
ｎｅ ｔ ｎ ｍｏ ｇ Ｃ ｙ ｔｍ ｕ ｃｉｎ ｌｎ ｄ ｓ ｉａ ｉ ｓａ ｎ ＮＣ ｓ ｓ ｏ ｅ ｆ ｎ ｔ ａ ｏ ｅ ．Ｃｏ ｏ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｙ ｃ ｒｎ ｚ ｔ ｎ ｂ ｔ ｅ ｓｅ ｔ ｔ ｎ ｎ ｌｖ ｔ ｔ ｎ ｅ ｅ ｎｃ ｔ ｎ ｉ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａｉ ｅｗｅ ｎ ｍａ ｔｒｓａｉ ｓａ ｄ ｓａ ｅ ｓａｉ ｓｗ ｒ ｏ ｍｅ ｏ ｏ ｏ ｅ ｅ ｕｅ ｙ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｍｅ ｓ ｇ ．Ｉｓｇ ｏ ｅｆ ｒ ｎ ｃ ｓ ｏ ｐ ｎ ｎ ．ｒ ａ－ ｍｅ ａ ｄ ｒ ｅ ｎ ｇ ｒ ｂ ｅ ａｅ ｃ ｎ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ｘ ｃ ｔｄ ｂ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｓａ ｅ ｔ ｏ ｄ ｐ ｒ ｍａ ｅ ｆｏ ｅ ｉｇ ｅ ｔ ｎ ｅ ｏ ｆ ｕ ａ ｌ ｒ ｏ ｄ ｃ ｄ ｂ ｈ ｏ ｌ ｉ ｉ ｍｏ ｕ ａ ｅ ｉｎ ｎ ｄ ｔ ｏ ｌ ｖ ｌｓ ｈ ｄ ｌｎ ｔａｅ ｐ ｌ ｄ ｏ ＮＣ ｓ ｓ ｍ． ｄ ｌｒｄ ｓ ｉｇ ａ ｗ —ｅ ｅ ｃ ｅ ｕ ｉ ｇ ｓｒ ｔｇ ａ ｐ ｉ ｎ Ｃ ｙ ｔ ｇ ｎ ｙ ｅ ｅ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｄｉ ｒ ｕ ｅ ｒｈ ｔ ｃｕ ｅ ｙ ｒｓ ｓｉ ｔｄ ａｃ ｉ ｔ ｒ ；Ｔ ｏ ｌｖ ｌｓ ｈ ｄ ｌ ｇ ｓ ａ ｅ ；ＣＮＣ ｓ ｓｅ ；Ｒｅ －ｉ ｔｂ ｅ ｗ －ｅ ｅ ｃ ｅ ｕ ｉ ｔ ｔ ｇ ｎ ｒ ｙ ｙ ｔｍ ｌ ｍｅ；Ｒｅ ｏ ｆ ｕ ａｉ ｎ ａｔ ｅｎｉ ｒｔ ｇ ｏ
Ｎ Ｃ之 间通过 Ｐ Ｉ Ｃ 总线连接通信 。该系统将仿真模块 、 文件管理 、参数设置等非实 时任务 以及译码程 序 、刀 补程序 、粗插补程序 等弱实 时任务 置于 Ｐ ｃ中 ，充分 利用 Ｐ ｃ的文件管理和数据处 理能力 ；强实 时任务 由 Ｎ Ｃ部分实现 ，且数字 控制部 分和设 备控 制部 分 由不 同的 Ｃ Ｕ承担 ，能够很好地解决数控 系统 的实 时性 。 Ｐ
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非圆截面开放式数控车削系统的研究
接 口对用 户 开放 。根据非 圆型 面的 车削成 型机 理 ， 开放 式 的数 控 系统 中采用 多 中断 系统 来 实现两 在 种 不 同的伺服 控制 （ 直线伺 服和 位置 伺服控 制 ） 时序关 系 。 的 以完成非 圆截 面 的 自动 车削 。 关键 词 ： 圆截 面 非 直 线伺 服系统 开放式 数控
量 进行 非 圆截面特种 数控 的研 究 ； 可 以很 容 ② 易地 根据用 户 的需要 而改变 系统 的具体 配置 ， 满足 面 向用 户 的设 计要 求 。 所 谓面 向用 户 ， 是使用 户可 以参 与到 系 就 统 的设 计 中来 ， 能 自 己（ 第 三方 ） 行 维 并 或 进
采 用插件 的形 式 ， 种 体 系结 构 不 依赖 于子 系 统 的具 这 体 结构 ， 只要 在主机 中 留出地 址 和 中断 向量 就 能 满 足
完的工件进行在位检测 ， 并显示测量结果； 报警通 ⑦ 道， 变频器 、 油路、 油压等故障通过中间继 电器 、 Ｅ电 接 ｌ
路 传给 计算机 。
维普资讯
非 圆截 面 开 放式 数 控车 削系 统 的研究
Ｒ ｓ ａｒｈ ｏ ｈ ｇ ｒ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ Ｏｐ ｎＣＮＣ ｒｉｇ Ｓｙ ｔｍ ｏ ｎｃｒｕａ ｅ ｔ ｎ Ｍａ ｈｎｎ ｅ ｅ ｃ ｎ ｔｅ Ｈｉｈ Ｐｅ ｏｍａ ｃ ｎ ｅ ｆ Ｔｕ ｎ ｓｅ ｆｒＮｏ －ｉ ｌｒＳ ｃｉ ｃ ｉｉｇ ｎ ｃ ｏ
主机与各单元的通信要求。也就是说， 直线伺 服 单 元 的 内部结 构 对 用 户或 第 三方 来说 可 以
是“ 黑箱 ” 。
开放 式非 圆截 面数控 系统 有 以下 特点 ： ①
通用数控功能模 块可 以采用廉 价 的基于 Ｐ ｃ 机的功能卡 ， 这不但降低了系统成本 ， 便于用 户或第 三方 维修 ， 而且也 使研 制者可 以集 中力
量 进行 非 圆截面特种 数控 的研 究 ； 可 以很 容 ② 易地 根据用 户 的需要 而改变 系统 的具体 配置 ， 满足 面 向用 户 的设 计要 求 。 所 谓面 向用 户 ， 是使用 户可 以参 与到 系 就 统 的设 计 中来 ， 能 自 己（ 第 三方 ） 行 维 并 或 进
采 用插件 的形 式 ， 种 体 系结 构 不 依赖 于子 系 统 的具 这 体 结构 ， 只要 在主机 中 留出地 址 和 中断 向量 就 能 满 足
完的工件进行在位检测 ， 并显示测量结果； 报警通 ⑦ 道， 变频器 、 油路、 油压等故障通过中间继 电器 、 Ｅ电 接 ｌ
路 传给 计算机 。
维普资讯
非 圆截 面 开 放式 数 控车 削系 统 的研究
Ｒ ｓ ａｒｈ ｏ ｈ ｇ ｒ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ Ｏｐ ｎＣＮＣ ｒｉｇ Ｓｙ ｔｍ ｏ ｎｃｒｕａ ｅ ｔ ｎ Ｍａ ｈｎｎ ｅ ｅ ｃ ｎ ｔｅ Ｈｉｈ Ｐｅ ｏｍａ ｃ ｎ ｅ ｆ Ｔｕ ｎ ｓｅ ｆｒＮｏ －ｉ ｌｒＳ ｃｉ ｃ ｉｉｇ ｎ ｃ ｏ
主机与各单元的通信要求。也就是说， 直线伺 服 单 元 的 内部结 构 对 用 户或 第 三方 来说 可 以
是“ 黑箱 ” 。
开放 式非 圆截 面数控 系统 有 以下 特点 ： ①
通用数控功能模 块可 以采用廉 价 的基于 Ｐ ｃ 机的功能卡 ， 这不但降低了系统成本 ， 便于用 户或第 三方 维修 ， 而且也 使研 制者可 以集 中力
小型开放式数控系统的研究
为 了实 现数 控 系统 的开发 式 、 模块 化 和集 成 化 ， 系 本 统 的软件功 能结 构采 用 图 ４的体系结 构 。
总 控模 块
（ ） １－ ８ ８ ：５ １ ．
［ 参考文献 ］
［ ］ 曹 清 香 ． 放 式 数 控 系 统 软 件 的 开 发 ［ ］ 业 技 术 开 发 ，０ ５ １ 开 Ｊ． 企 ２０
通过 对 系 统 、 刀具 、 床 参 数 的设 置 ， 数 控 系 统可 机 使
（ ） 定通 信 协 议 （ ａｄ ｈｋｎ ）设 置 或 者 返 回硬 适 应 于各种 机 床 。 系统 参数 子块 中 ， 以设置 轴 向和速 ２设 Ｈ ｎ Ｓａ ｉｇ ： 在 可 件握 手协 议 。 率 、 校 验 、 据 比特 、 止 比特参 数 。 奇偶 数 停 的状 态 ， 可 以打开 和关 闭端 口。 也 ３ 数控 程 序的译 码 ． ２
消息 、 共享 内存等多种进程间通讯机制 ， 整个系统构成了 第二次扫描程序的功能是完成源程序的词义分析 ，
一
个分 层 控制 的模 块化 、 分布 式 系统 。
扫描按 内部符号形式存放的源程序信息表 ，分析词的组 ５ 结 语 合是否能构成一条正确的语句。第二次扫描后还要进行 本文以 Ｐ Ｃ机 和 单 片机 构 建 的 下 位 机 的 开放 式 数 些必 要 的数据 处理 ， 包括 刀具 半 径补 偿 、 具 运动 轨迹 控 系统 ，采 用 功 能 齐全 的 单 片机 完 成 各种 实 时 任 务 ，Ｃ 刀 Ｐ
度等 ； 刀具参数子模块中 ， 可以对刀具半径补偿和长度补 偿、 丝杠误差补偿 、 快进速度 、 正反向限位等机床参数。 主要用 于数控文件 的编辑 、 改名 、 复制 、 删除以及程 序编译等操作 ， 并提供文件的大小 以及改动时间等 内容 ，
总 控模 块
（ ） １－ ８ ８ ：５ １ ．
［ 参考文献 ］
［ ］ 曹 清 香 ． 放 式 数 控 系 统 软 件 的 开 发 ［ ］ 业 技 术 开 发 ，０ ５ １ 开 Ｊ． 企 ２０
通过 对 系 统 、 刀具 、 床 参 数 的设 置 ， 数 控 系 统可 机 使
（ ） 定通 信 协 议 （ ａｄ ｈｋｎ ）设 置 或 者 返 回硬 适 应 于各种 机 床 。 系统 参数 子块 中 ， 以设置 轴 向和速 ２设 Ｈ ｎ Ｓａ ｉｇ ： 在 可 件握 手协 议 。 率 、 校 验 、 据 比特 、 止 比特参 数 。 奇偶 数 停 的状 态 ， 可 以打开 和关 闭端 口。 也 ３ 数控 程 序的译 码 ． ２
消息 、 共享 内存等多种进程间通讯机制 ， 整个系统构成了 第二次扫描程序的功能是完成源程序的词义分析 ，
一
个分 层 控制 的模 块化 、 分布 式 系统 。
扫描按 内部符号形式存放的源程序信息表 ，分析词的组 ５ 结 语 合是否能构成一条正确的语句。第二次扫描后还要进行 本文以 Ｐ Ｃ机 和 单 片机 构 建 的 下 位 机 的 开放 式 数 些必 要 的数据 处理 ， 包括 刀具 半 径补 偿 、 具 运动 轨迹 控 系统 ，采 用 功 能 齐全 的 单 片机 完 成 各种 实 时 任 务 ，Ｃ 刀 Ｐ
度等 ； 刀具参数子模块中 ， 可以对刀具半径补偿和长度补 偿、 丝杠误差补偿 、 快进速度 、 正反向限位等机床参数。 主要用 于数控文件 的编辑 、 改名 、 复制 、 删除以及程 序编译等操作 ， 并提供文件的大小 以及改动时间等 内容 ，
基于RTLinux的PCB钻床开放式数控系统的研究与开发的开题报告
基于RTLinux的PCB钻床开放式数控系统的研究与开发的开题报告一、选题背景及意义PCB钻床是电子制造行业中非常重要的设备，它用于在印刷电路板上钻孔，实现电路的联通和布线。
传统的PCB钻床控制系统多为闭源的专用系统，限制了其灵活性和可扩展性。
而开放式数控系统能够提供更高的灵活性和可扩展性，且其开源特性使得开发者能够更快捷地定制和优化系统功能，降低成本。
本项目旨在研究和开发一种基于RTLinux的PCB钻床开放式数控系统，解决传统系统存在的局限性，进一步提升PCB钻床的性能和可靠性，为电子制造行业提供高质量的钻孔解决方案。
二、立项依据1. 电子制造行业发展迅速，需求不断增长。
2. 基于开放式数控系统的设备控制已经成为行业趋势。
3. 通过开源技术提升设备可靠性和性能的模式已被证明是可行的。
4. RTLinux技术具有较高的实时性和稳定性，能够满足对数控设备实时性要求的高性能操作系统。
三、主要研究内容1. PCB钻床机械系统的设计和制造。
2. RTLinux实时操作系统的移植和调试。
3. 采用开源的数控系统软件EMC2作为底层控制系统进行封装。
4. 实现PCB钻孔控制策略的开发和优化。
5. 软件界面的设计和开发，提供易于使用的用户界面。
四、预期成果1. 成功制造一台基于RTLinux的PCB钻床开放式数控系统原型，完成机械结构和软件的设计与制造。
2. 实现PCB钻孔控制的算法优化，提高钻孔的精度和效率。
3. 实现软件界面的设计和开发，提供易于使用的用户界面。
4. 研究与开发过程中积累的技术经验和技术资料。
五、研究方案1. PCB钻床机械系统的设计和制造PCB钻床的机械系统是系统的基本部分，需要精确设计和制造。
我们将采用AUTOCAD等3D设计软件设计出PCB钻床的机械构件，利用数控铣床进行数控加工。
2. RTLinux实时操作系统的移植和调试RTLinux是一种开源的实时操作系统，基于Linux内核，以及类似于微内核的实时模块。
开放式数控的研究
（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
上午10时14分
开
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
上午10时14分
上午10时14分
开
数控技术的发展历史
放
式
数
基于PC的开放式数控系统
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。
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第一讲
数控系统发展背景、系统的设计方案 进入
下午11时25分
目录 开 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 （3）数控设备的发展趋势。 究
（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。
（7）本课题研究背景和设计思想。
（8）本课题研究目标—硬件设计。
（3）70年代， 发展到CNC（计算机数控）阶段。
下午11时25分
国内数控研究情况 开 放 式 （1）1958 开始起步。 数 控 （2）50-60年代，处于研发阶段。 研 究 （3）60-70年代，研制了晶体管式数控系统。
国 内 数 控 研 究 情 况
（4）80年代，引进设备，进行技术吸收更新。 （5）80-90年代（七五），数控大发展的阶段。 （6）90年代，中国有自主产权的中高档数控设备产生。 （7）1995，高校和研究所加入，推出了基于PC的CNC系统。 （8）当今，着重研究高档数控设备。
下午11时25分
开 放 式 数 控 研 究
美国的NGC和OMAC计划
（1）NGC是里根政府为了提高制造业，提出的广泛的合作关系，提出了 NGC发展计划，是由NCMS（美国国家制造中心）和空军共同实施的。
（2） NGC目标：为下一代开放式数控设备的控制器提供一个标准。不同的 工程师可以开发出不同的互换性部件。1994年转入工业生产。
（3）OMAC计划：美国的FORD,GM,CHRYSLER等公司在NGC的领导下， 提出了OMAC（OPEN MODULER ARCHITECTURE CONTROLLER） （4）主要计划：定义系统基础结构，信息库管理，任务调度，人机接口， 运动控制，传感器接口等标准API。构成了完毕的体系结构。有利于系 统的二次开发 。
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数控设备的发展趋势 开 放 式 （1）高速度、高精度发展 。 数 控 （2）集成化和智能化 。 研 究 （3）可靠性更高 。
数 （4）开放化和PC化 。 控 （5）具有更好的通讯功能。 设 备 的 发 展 趋 势
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开放式CNC的产生 开 放 式 （1）CNC都采用封闭式结构。 数 控 （2）由于控制器功能与机床功能不匹配。 研 （3）用的硬件结构也限制了系统的本身的持续开发，更新换 究
（5）PMAC卡 ：DELTA TAU 公司在NGC和OMAC计划的领导下，成功提 出了具有良好特性的多轴运动控制卡 。
（6）PMAC卡和PC之间的接口，双口RAM，并行总线，串口等多种信息交 换接口。 提供了丰富的I/O设备、电机接口、能与交直电机连续实现运动 控制 ，该卡提供了丰富的接口函数。
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（2）思想：以平台为基础，有一组逻辑、离散的组件组成，控制系统本身 不带有平台信息，而组件与平台之间定义了很好的接口，允许不同供应 商提供的组件之间的协调工作，正确工作的控制器可运行于不同的系统 平台之上。
（18）硬件设计
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目录 开 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 （21）各模块的接口协议和通讯。 究
（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。
（24）CPLD实现变频。
（25）致谢
（9）本课题研究目标—软件设计。
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目录 开 放 式 （10）本课题研究目标—扩展设计。 数 控 （11）系统开放性的描述。 研 （12）实时和非实时操作系统的比较。 究
（13）RTOS的选择。 （14）PCNC的阐述。 （15）IPCNC的简述。
（16）基于PC的数控系统的组成。
（17）系统的网络拓扑
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数控技术的发展历史 开 放 式 数 控 （1）1952研制了世界第一台三坐标立式数控铣床。 研 究 （2）50-60年代，发展到NC（硬件数控）阶段。
数 控 （4）80年代，出现高速高精度CNC的开发和应用阶段。 技 （5）90年代，基于PC的开放式CNC的开发与应用。 术 的 （6）当代，主要是基于PC的CNC开放式系统，软件有所提高。 发 展
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开 放 式 数 控 研 究
规划
（1）数控系统发展背景、系统的设计方案
（2）主要讲RTOS的工作原理和MMU
（3）ARM系统的工作原理和DRIVER的编写 （4）DSP的工作原理和算法移值
（5）RTOS的移值和实时联调
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开 放 式 数 控 研 究
数控系统发展背景、系统的设计方案
发展原有的思想—利用最新的技术去更新原有的思想 。
2)尽量做到软件的组态化: 以提高系统的互操作性、可扩展性、可配 置性和可移植性。
3)尽量利用计算机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ术 。
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开 放 式 数 控 研 究
欧盟OSACA计划
（1）欧洲人的策略是联合百家之长，积极吸引世界上各种新技术，提出一 个著名的计划：开放式自动化控制系统体系 。
开 放 （4）可交换性 ：可任意互换功能模块 。 式 系 统 的 特 点
（3）伸缩性 ：可任意删除各功能模块 。
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开放式数控设备的发展现状 开 放 式 数 控 （1）美国的NGC和OMAC计划 。 研 究 （2）日本的OSEC计划 。
开 （3）欧盟OSACA计划。 放 式 目前开放式数控尚未形成商业化产品。 数 控 设 备 发 展 现 状
代慢，不利于数控产品的技术进步。
开 （4）数控系统的这一现状已不能适应当今制造业市场变化频 繁，竞争加剧的形式。 放 式 的 产 生
为了解决这个问题，提高数控系统的开放性变的非常重要， 人们提出开放式数控系统 的概念
CNC
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开放式系统特点 开 放 式 数 （1）互操作性 ： 提供一个统一标准的通讯系统来实现各模块 控 间的数据交换。 研 究 （2）可移值性 ：应用程序可在不同的平台上运行。
开 放 式 数 控 研 究
日本的OSEC计划
（1）日本是一个数控设备生产大国，仅FANUC公司每年生产的数控系统 占世界的50%。
（2）为了保持世界的领先地位 ，1994 年，6家日本的企业开始OSEC计划 （OPEN SYSTEM ENVIRONMENT），提出了两种版本 。
（3）主要思想：
1) 进化: