面向网络化制造的开放式数控系统设计

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1、1前言1.1数控系统的发展简史1946年世界上第一台电子计算机诞生了，他为人类进入信息社会奠定了基础。半个世纪以来，以计算机为主导和核心的信息技术，既通过电视，现代通信等提高了人类生活的质量，还促进生产力飞速向前发展。六年后，即在1952年，网络化被用到了数控系统上。美国诞生了世界上第一台数控机床。网络技术及制造技术得到了很大发展，在整个机械制造业是一项很大的技术进步。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控机床发生了飞速的发展。1952—1970年是数控阶段的发展。由于当时的计算机技术还不成熟，不能够满足机床的实时控制。专家们就利用数字电路组

2、成的计算机作为当时的数控系统，在当时被称为数控。在这里数控系统发生了三个时代的变化：即电子管时代、晶体管时代和小部分的集成时代。这一阶段数控系统还是起步阶段，总的发展还比较缓慢。1970年至今被称为计算机数控阶段。当时计算机的运算速度有了很大的提高，而且成本比以前的要低，可靠性比以前的要高。1971年美国的INTEL公司将运算器和控制器采用大规模集成电路集成在一块电路上，制成了微处理器。1974年微处理器被应用于数控系统。到1990年个人计算机的功能已得到很快的发展，使得他成为数控系统的最主要部件，数控系统从这以后就进入PC机的时代。在这个阶段数控系统也

3、发生了三个时代的变化，1970年是“小型计算机”时代；1974年是“微处理器”时代；1990年是“基于PC机的时代。这一阶段数控系统得到了飞速的发展，也大规模的得到使用。我国从1958年起，开始了对数控系统的研制和开发。但当时的发展比较缓慢，水平也比较低。在改革开放以后，我国的数控技术逐步得到了发展。到1979年，我国数控水平大致达到了发达国家60年代后期的水平。从80年代开始，我国采取了新的发展方针，暂时引进国外的数控装置和伺服驱动系统，满足国产机配套的要求，取得了显著的成绩。尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使

4、数控设备制造市场一派繁荣。目前我国的国产数控系统主要为经济型，高档数控市场的95%仍被国外占据。总之，由于网络化技术的发展，使得智能数控系统开始得到发展，他打破了以前各数控厂家采用互不兼容的专用系统的发展模式，提供了开放式的基础，是升级换代及系统的维护变得非常的灵活方便，也使得数控系统的使用率和加工效率得到了很大的提高[1]。1.2开放式数控系统的发展现状及趋势自1949年美国帕森斯公司试制成功了世界上第一台数控机床以来，数控系统的硬件发生了很大的变化。从一开始的采用电子元件，到现在的采用微型电子计算机和微处理器组成的系统。近些年，大部分数控系统生产商开

5、发了新的数控系统技术，而这些都是基于个人计算机丰富的资源，基于PC-NC技术的智能数控系统开始得到发展。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性，并向智能化、网络化方向大大发展，目前正朝标准化开放体系结构的方向前进。随着现代技术的不断发展和进步，开放式数控将成为数控技术发展的必然趋势。开放式数控机床将向着高速化方向发展，大幅度的提高加工效率，还可以提高零件的加工精度。随着人工智能在计算机领域的不断发展，数控系统将会朝着智能化方向发展。例如：程序的编写；操作界面的简化；工艺参数的自动生成；电机参数的自适应运算等等都将会是智能化。另外，在未来，数

6、控系统还会向着信息化和网络化的方向不断发展。数控系统方面的变化主要有：主控机向多位微处理机方向发展；数控装置向集成化、智能化、信息化方向发展；数控系统向模块化结构设计方向的发展；数控程序的编写向图形化及智能化方向发展；数控系统将更加注重人机交互的宜人性[2]。1.3数控系统的网络化随着计算机技术的发展，自动化系统结构的变革，逐步形成了以网络集成为基础的信息系统。数控系统的网络化就是在这种趋势发展下新型的技术，他以其开放式、数字化、信息化、智能化等技术推动了工业自动化的发展。网络化制造技术是基于Internet技术的发展而发展起来的。包括有企业与企业之间的

7、网络化可以实现企业间的资源共享，实现优势互补；通过网络实现产品的异地制造，降低生产成本；有制造环境及整个企业的网络化来实现企业的工程设计及信息管理系统的集成；网络化制造模式的不断扩大。通过建立网络化的数控程序加工系统，就可以充分利用互联网制造资源，把分布在不同地区的生产设备资源进行整合，充分利用资源互补的优势，实现网络化设计、网络化制造、网络监控、网络营销及网络管理等功能，从而提高机床的使用效率和加工效率，降低产品的加工成本，充分的利用生产设备，提高企业的经济效益。网络化制造开放式数控系统是目前数控系统的研究热点，网络数控系统以其开放式和网络功能为数控系

8、统的发展提供了很好的技术条件。在未来，网络化将会成为数控系统的主要发展方向[3]