核心摘要：当前世界CNC市场上的CNC控制器制造商生产的CNC系统，大多是专用设备，在结构上提供给用户有限的选择，用户无法对现有数控设备的功能进行修改以满足自己特殊需求；各种厂商提供给用户的系统的操作方式各不相同，用户在培训人员、设备维护等方面要投入大量的时间与资金；
当前世界CNC市场上的CNC控制器制造商生产的CNC系统，大多是专用设备，在结构上提供给用户有限的选择，用户无法对现有数控设备的功能进行修改以满足自己特殊需求；各种厂商提供给用户的系统的操作方式各不相同，用户在培训人员、设备维护等方面要投入大量的时间与资金；当今的CNC处于DNC 和FMS环境中，同时还与CAD/CAM/CAPP等系统实现通信，过去的封闭式CNC系统，没有共同的编程语言。缺乏标准的人机接口。上述这些问题都严重阻碍了CNC制造商、系统集成者和用户采用快速而有创造性地解决当今制造环境中数控加工和系统集成中的问题。CNC制造商、系统集成者、用户都希望“开放化的控制器”，能够自由地选择CNC装置、驱动装置、伺服电机、应用软件等数控系统的各个构成要素，并能够采用规范的、简便的方法将这些构成要素组合起来。
为了适应时代的要求，进入90年代以来，世界上一些研究机构和生产厂商，先后开展了开放性数控的研究。欧洲、美国、日本各自成立了开放性数控的研究机构，它们的发展计划的代号分别为OSACA(Open System Architecture for Control within Automation)、OMAC(Open Modular Architecture Controller)、OSE(Open System Environment)。这3个计划目前都已经取得了重大进展，并且公布了部分研究成果。
图1 CNC装置的外部环境 |
1 开放性数控的主要特点
CNC 装置的外部环境，如图1示，人们越来越希望能够自由地选择CNC装置、伺服放大器、执行单元、传感器、PLC等外部设备，而且能够具有与外部信息高度的通讯功能，使CNC装置能够灵活运用在综合化的生产环境中。所谓开放性数控，就是指机床制造厂(CNC的中间用户)和机床用户(CNC的最终用户)能够更改、添加CNC装置的功能，并能够实现整个装置的廉价化。
目前对于开放性数控的具体定义还存在争论，OSACA、OMAC、OSE对于开放性数控都作出了自己的定义，一般而言，开放性数控应该具有以下特点：
- 由一系列逻辑上独立的构成要素组成；
- 提供系统各个构成要素与系统之间接口的完善的规范和标准，来自不同厂商的符合规范的构成要素能够构成一个完整的数控系统；
- 能够动态改变系统的拓补结构；
- 能够实现与其它自动化系统或软件模块的互操作；
- 能够提供一致性好的人机界面(MMI)
2 开放性数控的发展现状
目前，国际上与开放性数控的项目相关的项目比较多，但是目前最具影响力的仍是OSACA、OMAC、OSE，因而这3个计划的发展现状基本上代表了开放性数控的发展现状。
OSACA自1992年5月正式启动，目前已进入第三阶段，主要取得下述成果：
- 定义了中性的(即不依附于任何厂家的)开放性数控系统的基本规范。
- 拟订了中性的可适用于数控系统、机器人、可编程逻辑控制器和单元控制器的统一的参考结构。
- 开发了第一批示范性的应用软件模块(OSACA API)。
OMAC 自1994年12月由 Chrysler、Ford 和General Motors 公布了“开放的模块化结构控制器(OMAC)在汽车工业中的需求” 的文件，1997年2月14日, General Motors Powertrain Group (GMPTG)建议成立了OMAC。目前已经具有80多家研究机构、9家OEM，16家用户参与该组织，主要取得以下成就：
- 定义了标准化的OMAC API，使得用户可以充分发挥自己的主动性，装入自己的所需的特殊功能。
- 利用Window OS，可以充分利用现有的个人计算机资源如CAM、SPC。
- 以实时操作系统为核心，提供高性能的控制功能。
- 利用实时数据库，可实现数据的高效、便携化。
OSE自1994年12月由6家企业发起，如今已发展成为具有18家企业和1个团体的具有较大影响力的组织。1995年OSE公布了“OSEC-I”，1996年公布了“OSEC-II”，同时还展示了3台验证系统。主要取得以下成就：
- 提出了开放性数控系统的参照模型，并将其具体化为实装模型。
- 开发了基于PC的人机接口系统。
- 提出并开发了新的NC语言OSEL。
- 开发了用于机床控制的接口(OSEC API)及语言处理器。
目前这些组织在本国或本地区都鼓励企业参与研究与决策工作，并且推出了一系列的示范性的产品。
3 开发开放性数控系统的基本指导思想
- 最大限度地利用日新月异的PC软硬件技术
- PC 化是实现开放式数控的比较现实的途径。PC从产生到现在，PC的可靠性和它计算能力飞速增长，硬件已完全实现标准化，这些使得它更加适合于在工业环境下使用。PC具有充足的的支持软件来改善CNC系统的用户界面、图形显示、动态仿真、数控编程、故障诊断、网络通讯等
手机版
二维码
