网络数控技术概述

HEATS

　　一、引言

F: Z! b% A- }4 E3 ~+ S# X

　　随着全球自由贸易体制的逐步建立和完善以及世界大市场的形成，国际间的经济贸易往来与合作变得越来越密切和频繁，这使得制造业也走向国际化合作道路，促使网络化制造日益兴起。在网络化制造模式中，当顾客提出产品订单时，地理分布不同的盟员企业结成动态联盟，利用自己的优势技术和设备，分工协作来进行生产设计。基于Internet/Intranet的网络化全球制造已经成为未来制造系统的发展趋势。

% M1 C( R' {$ D" a2 M J

　　二、网络化数控技术国内外现状

. I; C0 K5 q+ U" W+ _ % _8 @4 K. i: q5 u1 J

　　1.开放结构的发展

* x( r% ?7 O& I9 w6 i

　　2.CNC系统的网络化

K! f: E! b. w9 i5 g, L

　　三、数控系统的发展历程

　　第一个阶段：NC(逻辑数字控制)阶段，这个阶段数控系统的发展经历了三个时代，即电子管时代、晶体管时代和中小规模集成电路时代。

9 N9 {4 h& i3 z) m

　　第二个阶段：CNC(计算机数字逻辑控制)阶段，这是第四代数控系统；从1974年微处理器开始用于数控系统，数控系统发展到第五代，经过几年的发展，数控系统从性能到可靠性都得到了根本性的提高，自70年代末到整个80年代，数控技术在全世界范围内得到了大规模的发展和应用，实际上到20世纪末至迄今为止，在生产中使用的数控系统大多数都是第五代数控系统。从90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展速度突飞猛进，个人计算机即PC机的发展尤为突出，在软硬件以及外围器件等各个方面的进展日新月异，计算机所用芯片的集成化程度越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大、中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现，在美国首先出现了所谓在PC机平台上开发的数控系统，即PC数控系统，也就是我们现在说的第六代数控系统。

3 T1 u V) Z* r2 S: E( V8 Y4 m8 g

　　四、数控技术发展趋势

: S9 U! @4 \& W7 @4 G. T8 ?

　　1.功能发展方向

+ n2 N1 S: y5 \ 2 s4 x/ ] }' o' w7 N. H; R

　　(l)用户界面图形化

& z. R, O% a5 Y5 T 3 `# Z1 ?7 e# Z' u. E8 ?, W6 E

　　用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前工NTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。柔性用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。

* }8 H6 R( u! t! V: Q6 \" V& \

　　(2)科学计算可视化

1 Y/ R* }$ p) M+ R# j( j

　　科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

　　(3)插补和补偿方式多样化

$ D4 i/ e$ ]; {* d/ l8 O9 p

　　多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。

2 Y8 _" R3 y+ b6 F/ u

　　(4)内装高性能PLC

& `, W+ b, {5 t7 I9 [

　　数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。

　　(5)多媒体技术应用

& u+ h4 p$ W5 w

　　多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

　　2.结构体系发展方向

2 j: O @+ K% D' Z, {

　　(l)模块化、专门化与个性化为了适应数控机床多品种、小批量的特点，机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，做成标准化系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。个性化是近几年来特别明显的发展趋势。

0 V' R& U+ I+ Y

　　(2)开放化采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。基于PC的第六代方向发展所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程和联网通信等问题。由原有的系统承担数控的任务，PC机所具有的友好的人机界面将普及到所有的数控系统，远程通讯等，远程诊断和维修将更加普遍。日本、欧盟和美国等针对开放式的CNC，正在进行前后台标准的研究。【MechNet】