机床数控装置概述

图1  数控机床总体框图

    随着科学技术的进步，特别是微电子技术和计算机技术的发展，使数控系统不断得到最新硬软件资源而飞速发展。各著名的数控系统生产厂家，平均每三年就有一种新型号数控系统产品诞生。数控机床的应用也从解决疑难零件加工、批量零件自动化生产，到进入家庭作坊，越来越广泛地应用到各种场合，同时也不断对数控系统的硬软件提出新的要求。集中地表现在要求有开放式结构的数控系统、适应技术发展和用户自己开发的功能。目前一些发达家和地区，如欧洲、美国、日本等，都相继进行开放式结构数控系统的研究和开发，如欧洲的OSACA（Open System Architecture for Control Within Automation）计划。美国的NGC（Next Generation workstation/machine Controller architecture）计划。开放式数控系统的基本结构有硬件平台、软件平台、一个用户可扩展的硬软件空间和应用开发环境。

    硬件平台：由数控系统生产厂提供，或是选择通用的标准模块，但其配置可由用户在较大范围内选择，如控制轴数、控制方式、各种外部设备等。

    软件平台：由数控系统生产厂提供，或CNC软件开发商提供，它是系统的核心软件，即CNC、PLC的基本软件，同时提供好的用户开发应用软件的环境。

    应用软件：用户在数控系统生产厂提供的硬软件平台基础上，开发专用软件、硬件，实现用户要求的控制功能。

    个计算机（Personal Computer——PC）的高速发展和广泛应用，为我们开发以PC为基础（PC Based）、开放式结构的数控系统提供了一种有效的途径。PC从80年代初作为办公用的计算机，发展到今天，已成为进入各领域的主流计算机，被广泛用于过程控制和自动化领域。PC的主频已达到450MHz，可以满足各种CNC高速实时控制系统的要求，丰富的软件资源，如DOS、Windows、C语言等开发工具，大量可利用的外部设备，如CRT、平板显示器、光盘驱动器、软盘驱动器、硬盘驱动器、键盘等硬件支持。PC的芯片集成度越来越高，PC的产量逐年增加，都为以PC为基础的CNC系统缩小体积、有高的性能价格比提供了条件，由于以PC为基础的CNC系统充分利用PC的硬软件资源，就可以跟随PC的发展而不断采用新的技术。早期使用Intel 80286、80386，现在是Pentium Ⅲ，操作系统也从DOS发展到Windows等，所以以PC为基础的CNC系统得到越来越快的发展和应用。

    以PC为基础的CNC系统结构方式有以下三种：

    第一种是把数控系统生产厂开发的数控专用硬件和软件装到PC的母板上，用ISA或PCI总线，保留原PC的整体形象，如图2所示。

图2  数控专用模板装入PC母板的结构

    第二种是数控系统生产厂，在自己生产的数控系统中嵌入PC机的主板，这种嵌入式结构，展现的是生产厂的整体结构特点，使用生产厂的专用总线或混合总线结构，如图3所示。

图3  PC主板嵌入数控系统的结构

    第三种是使PC经光缆，用高速串行口总线（或ARCNET等）和数控系统生产厂开发的专用硬软件进行通信，如图4所示。

图4  PC与数控专用硬软件经光缆网络通信的结构