2010我國數控技術的發展

內容提示：數控技術在硬件和體系方面發展的十分迅速，我國要跟上國際的步伐，要把握住各方面的發展方向和結構規劃。
　　數控技術和數控機床是制造業現代化的基礎，是一個國家綜合國力的重要體現。我國在從制造大國向制造強國轉變的過程中，大力發展數控技術具有重要意義。近幾年來，在引進消化國外數控技術的基礎上，我國已生產出自主版權的數控系統和數控機床，但是中、高檔以上的數控系統仍然是以進口產品為主，研 究目前數控機床及技術的現狀及未來的發展方向，將對開發出中、高檔的數控產品，進一步擴大數控機床市場份額起到重要作用。
　　1 數控系統的硬件技術發展迅速
　　隨著集成電路及計算機技術的迅猛發展，給數控硬件技術的更新換代注入新的活力，現代數控系統普遍采用超大規模集成電路（VLSI）、專用芯片 （ASIC）及數字信號處理（DSP）技術。在電氣裝聯上廣泛采用表面安裝（SMT）、三維高密度（three dimensional high density）技術，極大地提高系統的可靠性。高速高性能存儲技術，比如閃爍存儲（flash memory），移動存儲（PCMCIA card）等極大地方便用戶。薄膜晶體管液晶顯示器（TFTLCD）技術使得顯示裝置趨于平板化，更便于機電 一體化安裝并改善人機界面。作為數控系統核心的處理器廣泛采用“位以上的高速RISC CPU，保證高速、高精度的數控加工。
　　以日本FANUC 16i/18i和160i/180i為例，已形成超小、超薄型控制器，主控板僅為名片一樣大小，主處理器采用Pentium芯片。CNC和伺服采用50M /S的高速串行總線。用光纜連結I/O模塊，采用分散配置，便于機電一體化。在通訊方面采用PCMCIA存儲卡和外部計算機通訊，或采用調制解調器，用電 話和人機通訊。
　　嵌入式硬件的使用有望使得數控系統硬件更趨標準化、系列化。數控系統的開發成本也會隨著降低。
　　2 體系結構向開放式發展
　　開放式數控的討論已有好些年了，但是應該看到，對于開放式結構至今沒有一致性的定義。某些用戶認為開放式表示能夠接受當地使用的通信協議;而另 一些用戶認為開放式意味著所有控制器操作界面完全一致;對機床應用工程師而言，開放式意味著對刀架移動、傳感器和邏輯控制有標準的輸入/輸出接口;對大公 司和大學的研究工程師來說，開放式意味著以上這些均來自隨即拿來就用的積木塊。由于來自最終用戶和集成商（機床廠）的壓力，開放式結構的開發工作正在向前 發展并將持續下去。目前的一個積極成果即是基于PC的CNC，即PC-based。
　　世界上一些著名的數控制造商紛紛推出PC-based CNC系統，例如FANUC公司的FANUC 160/180，西門子公司的siemens 840Di，FAGOR公司的FAGOR 8070。由于采用了工業級PC機及桌面操作系統Windows，DOS等，其豐富的軟、硬件資源給用戶帶來諸多的方便。
　　應該看到，在數控加工這種強實時環境中，使用商用操作系統Win，DOS等，還尚未得到業界的完全認可。在理論上沒有證明比現有傳統的CNC更 加優越。
　　為應對開放式數控未來的發展，我國從2003年開始實施開放式數控國家標準GB/T18759.1。開放式數控（ONC）就其開放程度可分為三 個層次。第一層次是具有可配置功能，開放的人機界面的通信接口及協議。第二層次為控制裝置在明確固定的拓撲結構之下允許替換，增加NC核心中的特定模塊以 滿足客戶的特殊要求。第三層次為拓撲結構的完全可變的全開放的控制裝置。這三個層次中第一層次目前基本達到。未來的發展主要圍繞第二個層次目標展開，還有很長的路要走。
　　3 實時操作系統進入CNC
　　嚴格意義上說，數控控制軟件中包含著實時操作系統的思想，例如任務調度、存儲器管理、中斷處理等，但這種技術是隱含的，是和數控應用程序比如插 補，伺服、譯碼等混合的。每一個數控系統都是獨特的，不透明的。這種情況對于最終用戶和系統集成商而言帶來諸多不便。在開放式數控呼聲日益高漲的今天，研 究實時操作系統在CNC軟件中的應用是順理成章的事。特別是最近嵌入式實時操作系統的技術發展迅猛，這對于數控控制軟件的開發將產生革命性的影響。選擇一 個合適的商用嵌入式實時操作系統，將插補、伺服、譯碼、數據處理等數控應用軟件往上“掛”，最終移植到一個硬件環境中去，形成最終使用戶滿意的數控系統， 也就是個性化的CNC系統，這將是開放式數控的主要方向。
　　未來實時Linux（RT Linux）有望成為CNC實時操作系統的主流。“Linux除了具有功能強大、高性能、穩定性好以及原代碼開放等優勢以外，其最大的特點是Linux內 核具有非常良好的結構，即可由用戶根據特殊的系統需求，對內核進行配置或裁剪，而這一特點恰恰滿足了可開放式數控應用的差異性需求。