【正文】 數(shù)控系統(tǒng)軟開(kāi)發(fā)采用專(zhuān)用的工具進(jìn)行項(xiàng)目管理，做到設(shè)計(jì)、修改可重現(xiàn)、可記錄、可追溯。 為解決數(shù)控系統(tǒng)功能、性能穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)，本課題組重點(diǎn)做了如下工作： HSV16D全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)單元將電源模塊和驅(qū)動(dòng)模塊集成為一體，采用最新運(yùn)動(dòng)控制專(zhuān)用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列（FPGA）和智能化功率模塊（IPM）等當(dāng)今最新技術(shù)設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)小巧、造型美觀、使用方便、可靠性高等特點(diǎn)。 華中世紀(jì)星HNC21/22系列數(shù)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置高性能32位嵌入式工業(yè)PC，數(shù)控單元集成進(jìn)給軸接口、主軸接口、手持單元接口、PLC接口、網(wǎng)絡(luò)通訊接口于一體，具有高性能、配置靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的特點(diǎn)。 一、創(chuàng)新的技術(shù)路線與研究成果 《國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及其在中檔加工中心上的應(yīng)用》課題，瞄準(zhǔn)國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)和加工中心的先進(jìn)水平，采用創(chuàng)新的技術(shù)路線：第一， 以軟代硬、簡(jiǎn)化硬件，保障產(chǎn)品的品質(zhì)；第二， 建立開(kāi)放式平臺(tái)、適應(yīng)用戶個(gè)性化要求；第三， 技術(shù)成套，降低成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力；第四，堅(jiān)持將階段研究成果迅速工程化，開(kāi)發(fā)出適應(yīng)于市場(chǎng)發(fā)展的數(shù)控系統(tǒng)新產(chǎn)品。當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨著十分嚴(yán)峻的形勢(shì)，國(guó)內(nèi)80%以上中高檔數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床依賴(lài)進(jìn)口，數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的嚴(yán)重滯后，已經(jīng)成為制約我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展?！　??！　?，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到，我國(guó)高端數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國(guó)的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。我國(guó)現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控主機(jī)、專(zhuān)機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開(kāi)發(fā)者，他已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型(Super為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴(lài)于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)規(guī)范Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱(chēng)CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“ITSystem)等。AutomationGeneration這樣，以前由DSP完成的數(shù)字化伺服控制功能(如位置控制、速度控制、矢量變換控制等)均可由PC中的CPU完成，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)裝式伺服控制，這不僅有效縮小了數(shù)控部分的硬件規(guī)模，而且還大幅度縮小了伺服控制部分硬件規(guī)模?！》现袊?guó)國(guó)情的PC數(shù)控的發(fā)展道路目前，將實(shí)時(shí)控制信息送往伺服驅(qū)動(dòng)單元的方法主要有兩種：一種是通過(guò)模擬量形式進(jìn)行，主要問(wèn)題是難以消除零飄、溫飄對(duì)精度的影響，容易受外部干擾。可以預(yù)計(jì)，在我國(guó)現(xiàn)有條件下，此類(lèi)系統(tǒng)不會(huì)有大的發(fā)展。從宏觀上看數(shù)控系統(tǒng)可分為專(zhuān)用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)兩大類(lèi)。其中，PC機(jī)主要完成數(shù)控系統(tǒng)中上層一些實(shí)時(shí)性不是很強(qiáng)的任務(wù)并對(duì)全系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理，而實(shí)時(shí)控制單元?jiǎng)t完成數(shù)控下層的高實(shí)時(shí)性控制任務(wù)。　 ?。?)數(shù)字化分布式結(jié)構(gòu)　其方案是將由DSP等組成的數(shù)字式伺服通過(guò)以光纜等為介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)與PC數(shù)控裝置連接起來(lái)，組成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。Ⅱ、Pentium顯然，這種高性能、高可靠性、低成本的新型數(shù)控系統(tǒng)將具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，有望為開(kāi)創(chuàng)中國(guó)數(shù)控的新局面作出貢獻(xiàn)。SystemEnvironment目前開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心Environment（開(kāi)放制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱(chēng)OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。在此階段，我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。　　?！　　　Ｎ覀円再Y源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。 ●GK7系列交流伺服主軸電機(jī) 二、先進(jìn)的生產(chǎn)質(zhì)量保障體系 第一、建立先進(jìn)的生產(chǎn)質(zhì)量保障體系 第二、開(kāi)展了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)。生成的代碼對(duì)用戶開(kāi)放，用戶可以根據(jù)情況對(duì)生成的代碼進(jìn)行修改。各系統(tǒng)所采用的體系結(jié)構(gòu)并不一致，仍是自成體系，相互之間缺乏兼容性和互換性，而且對(duì)體系結(jié)構(gòu)的闡述都只限于具體實(shí)現(xiàn)層，沒(méi)有提高到理論的、抽象的層次上來(lái)，因而各系統(tǒng)軟硬件不具備可移植性和互操作性。　開(kāi)展我國(guó)開(kāi)放式控制系統(tǒng)研究的建議國(guó)外的各研究計(jì)劃，其根本目的是擴(kuò)大自身產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)所占份額，或至少鞏固已有的市場(chǎng)陣地。為此提出如下建議：(1)必須樹(shù)立系統(tǒng)的思想，以系統(tǒng)的目標(biāo)為最終目標(biāo)　由國(guó)家有關(guān)部門(mén)牽頭，由科研、生產(chǎn)單位參加，制定明確的近中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展戰(zhàn)略、實(shí)施計(jì)劃、技術(shù)路線及指導(dǎo)思想。(4)加強(qiáng)軟件可靠性理論、軟件測(cè)試方法與標(biāo)準(zhǔn)及系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方法的研究同時(shí)還要切實(shí)加強(qiáng)開(kāi)放性控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的研究，只有在提供方便友好的工具支持的情況下，最終用戶才能真正受益于開(kāi)放性控制系統(tǒng)。什么是開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)？數(shù)控技術(shù)正以前所未有的深度和廣度深刻影響著廣泛的制造業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展方向，正在給制造業(yè)帶來(lái)革命性的變化。在關(guān)于開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的定義，按IEEE 定義，一個(gè)開(kāi)放式控制系統(tǒng)應(yīng)提供這樣的能力:來(lái)自不同賣(mài)主的種種平臺(tái)上運(yùn)行的應(yīng)用都能夠在系統(tǒng)上完全實(shí)現(xiàn)，并能和其他系統(tǒng)應(yīng)用互操作，且具有一致性的用戶界面?？梢浦残圆煌瑧?yīng)用程序模塊可運(yùn)行于不同生產(chǎn)商提供的系統(tǒng)平臺(tái)，同時(shí)系統(tǒng)軟件也可運(yùn)行于不同特性的硬件平臺(tái)之上?？刂栖浖哂屑皶r(shí)擴(kuò)展和聯(lián)接功能，可順應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，加入各種新功能。將PC機(jī)的信息處理能力和開(kāi)放式的特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)軌跡控制能力有機(jī)地結(jié)合在一起，信息處理能力強(qiáng)、開(kāi)放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好。NC嵌入PC型該類(lèi)型系統(tǒng)是將NC卡(運(yùn)動(dòng)控制卡)插入通用PC的擴(kuò)展槽中組成的。這種結(jié)構(gòu)形式的數(shù)控系統(tǒng)，其主要功能部件均表現(xiàn)為應(yīng)用軟件的形式，這是實(shí)現(xiàn)形式上的一種技術(shù)變革。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的控制內(nèi)核是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的核心，它通過(guò)調(diào)用對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)控制卡中各種變量和功能的應(yīng)用程序接口與運(yùn)動(dòng)控制卡交換信息，并負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。由于每個(gè)功能模塊不會(huì)對(duì)其它功能模塊產(chǎn)生影響，因此，用戶可按需要編制新的功能模塊，添加到系統(tǒng)中,亦可取代系統(tǒng)中現(xiàn)有的功能模塊,使得系統(tǒng)具有良好的功能擴(kuò)展