【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 此方式除了提供上述第一種方式的開(kāi)放性能外，還允許用戶添加自己特色的模塊到控制內(nèi)核模塊中。通過(guò)開(kāi)放系統(tǒng)的核心接口，用戶可按照一定的規(guī)范將自己特有的控制軟件模塊加到系統(tǒng)預(yù)先留出的內(nèi)核接口上。開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的解決方案是一種更徹底的開(kāi)放方案。它試圖提供從軟件到硬件，從人機(jī)操作界面到底層控制內(nèi)核的全方位開(kāi)放。人們可以在開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)及一系列規(guī)范的指導(dǎo)下，按需配置獲得功能可強(qiáng)弱、性能可高可低、價(jià)格可控制、不依賴于單一賣方的系統(tǒng)。 從實(shí)現(xiàn)方法上，PCNC是目前實(shí)現(xiàn)CNC開(kāi)放化比較現(xiàn)實(shí)的途徑。PC從產(chǎn)生到現(xiàn)在，其計(jì)算能力和可靠性飛速提高，硬件已完全實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，這些使得它越來(lái)越適合于工業(yè)環(huán)境下使用。PC具有豐富的支持軟件來(lái)改善CNC系統(tǒng)的用戶界面、圖形界面、動(dòng)態(tài)仿真、數(shù)控編程、故障論斷、網(wǎng)絡(luò)通訊等功能。利用PC上功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具，機(jī)床制造商和用戶可以采用通用的編程語(yǔ)言來(lái)編制軟件模塊化替代系統(tǒng)原有的模塊，便于機(jī)床廠和用戶添加具有自己獨(dú)特技術(shù)的模塊。 ，使用市場(chǎng)上銷售或者自行研制開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件和硬件插卡，構(gòu)造出數(shù)控系統(tǒng)功能。但是現(xiàn)在的PC的操作系統(tǒng)缺乏實(shí)時(shí)性。目前，PCNC的構(gòu)造方式主要有三種:NC板卡插入到PC機(jī)的擴(kuò)展槽中，PC板卡插到NC裝置中。1. NC板遷入PC機(jī) 這種形式就是將運(yùn)動(dòng)控制板或整個(gè)CNC單元插入到個(gè)人計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展槽中。PC機(jī)作為非實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)控制由CNC單元或者運(yùn)動(dòng)控制板來(lái)承擔(dān)。這種方法能夠方便的實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的開(kāi)放化和個(gè)性化，即上述第一層的的開(kāi)放。在此基礎(chǔ)上，借助于所插入NC板的可編程能力，能部分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)的開(kāi)放，即上述第二層的開(kāi)放，如基于PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡構(gòu)成的CNC系統(tǒng)即屬于此類。2. PC板遷入NC 這一形式主要為了一些大的CNC控制器制造商所采用。其原因有兩個(gè)方面:一是許多用戶對(duì)它們的產(chǎn)品很熟悉，也習(xí)慣使用:二是這些大控制器制造商不可能也不愿意在短時(shí)間內(nèi)放棄他們傳統(tǒng)的專用CNC技術(shù)。因此，才提出了這種折衷方案。其做法就是在傳統(tǒng)的CNC中提供PC前端接口，使其具有PC化的人機(jī)界面，能夠集成應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)接口等。顯然，這種系統(tǒng)的NC內(nèi)核保持了原有的封閉性。故只能實(shí)現(xiàn)第一層次的開(kāi)放。 軟件NC指CNC系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，如編譯、編譯、插補(bǔ)和PLC等，均由軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這類系統(tǒng)借助現(xiàn)有的操作系統(tǒng)平臺(tái)，在應(yīng)用軟件的支持下，通過(guò)對(duì)CNC軟件的適當(dāng)組織、劃分、規(guī)范定義和開(kāi)發(fā)，可望實(shí)現(xiàn)上述各個(gè)層次的開(kāi)放。這種控制模式的硬件成本是最經(jīng)濟(jì)的。但軟件開(kāi)發(fā)是最復(fù)雜的，開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是系統(tǒng)軟件和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。這種方式能夠迅速吸收計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新成果，具有良好的靈活性和可擴(kuò)展性，可方便的采用新的控制算法，也易于實(shí)現(xiàn)物理設(shè)備和操作系統(tǒng)的更新?lián)Q代。 本文作者采用的是第一種方式，即NC板遷入PC機(jī)的方式，系統(tǒng)采用的運(yùn)動(dòng)控制卡是由作者自行研制開(kāi)發(fā)的，長(zhǎng)期以來(lái)高性能的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡技術(shù)一直被國(guó)外壟斷，產(chǎn)品價(jià)格昂貴，因此，研究開(kāi)發(fā)高性能的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)我國(guó)科技水乎的提高有重要的意義。運(yùn)動(dòng)控制(Motion Control)是由電力拖動(dòng)發(fā)展而來(lái)的，電力拖動(dòng)或電氣傳動(dòng)是對(duì)以電動(dòng)機(jī)為對(duì)象的控制系統(tǒng)的通稱。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，原有的電氣傳動(dòng)控制的概念己經(jīng)不能充分的概括現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中承擔(dān)第一線任務(wù)的全部控制設(shè)備。因此，二十世紀(jì)八十年代后期，國(guó)際上開(kāi)始出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(Motion ControlSystem)這一術(shù)語(yǔ)。微型計(jì)算機(jī)模擬數(shù)字電子技術(shù)傳感器和變換器經(jīng)典現(xiàn)代控制理論計(jì)算機(jī)仿真和輔助設(shè)計(jì)電力電子器件電機(jī)技術(shù)大規(guī)模集成電路運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 圖22 現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系 運(yùn)動(dòng)控制通常是指在復(fù)雜條件下，將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。按照使用的動(dòng)力源的不同，運(yùn)動(dòng)控制主要可分為以電機(jī)作為動(dòng)力源的電氣運(yùn)動(dòng)控制、以氣體和流體作為動(dòng)力源的氣液控制和以燃料(煤、油等)作為動(dòng)力源的熱機(jī)運(yùn)動(dòng)控制等。隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)以及微計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，在這幾種運(yùn)動(dòng)控制中，電氣運(yùn)動(dòng)控制因其具有易實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)接口等明顯優(yōu)點(diǎn)而成為運(yùn)動(dòng)控制的主流，大多數(shù)中小功率的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)都是采用電氣控制。電氣運(yùn)動(dòng)控制就是以電機(jī)作為動(dòng)力源，’通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制來(lái)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的位置、速度、加速度實(shí)現(xiàn)精確控制。 從電力拖動(dòng)開(kāi)始，經(jīng)歷四十幾年的發(fā)展過(guò)程，運(yùn)動(dòng)控制己成長(zhǎng)為一個(gè)以自動(dòng)控制理論和現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)，包括許多不同學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域。例如電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)(電力電子器件、電力電子線路)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制理論和微計(jì)算機(jī)技術(shù)等等，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是這些周邊技術(shù)的有機(jī)結(jié)合體。隨著功能齊全的微計(jì)算機(jī)、超大規(guī)模集成電路(VLSI )，功率集成電路(PIC )，以及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)等技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的面貌為之一新，其前沿不斷擴(kuò)大。運(yùn)動(dòng)控制作為一門多學(xué)科交叉的技術(shù)，每種技術(shù)所出現(xiàn)的進(jìn)展都使它向前再邁進(jìn)一步，其技術(shù)的進(jìn)步是日新月異的.運(yùn)動(dòng)控制作為自動(dòng)控制的一個(gè)重要分支，在軍事國(guó)防、工業(yè)生產(chǎn)、火炮瞄準(zhǔn)、慣性導(dǎo)航:工業(yè)方面的各種加工中心、專用加工裝備、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、以及工廠自動(dòng)化(FA )中的各種其他控制設(shè)備:計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和辦公室自動(dòng)化(OA)中的各種磁帶機(jī)、軟盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器、數(shù)控繪圖機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)的控制等。家用電器中的空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、只要存在對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確控制的任務(wù)，就離不開(kāi)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)得到了各個(gè)國(guó)家的重視，已經(jīng)成為一個(gè)專門的技末領(lǐng)域。反饋裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)控制器控制系統(tǒng)PLC圖23 典型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成 應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的典型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)(或PLC)、運(yùn)動(dòng)控制器、拖動(dòng)裝置(即驅(qū)動(dòng)裝置)、電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和反饋裝置構(gòu)成，如圖2. 3所示。其中反饋裝置將運(yùn)動(dòng)設(shè)備的位置信息提供給運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器響應(yīng)閉環(huán)信號(hào)和接受控制系統(tǒng)(或PLC)的定位請(qǐng)求信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為命令信號(hào)提供給拖動(dòng)裝置，由拖動(dòng)裝置將命令信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)?？梢?jiàn)運(yùn)動(dòng)控制器是運(yùn)動(dòng)控制指令的直接發(fā)出者，在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中處于核心的地位。 對(duì)子數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)就像是它的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，指揮著它的每個(gè)動(dòng)作。對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)就是數(shù)控裝置，按照加工要求發(fā)出相應(yīng)指令，運(yùn)動(dòng)控制器接收指令，并根據(jù)指令像主軸電機(jī)和設(shè)備進(jìn)給電機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，設(shè)備電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器則將控制信號(hào)轉(zhuǎn)變成直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電信號(hào)。正如前文所述，開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制已成為運(yùn)動(dòng)控制的發(fā)展方向，數(shù)控系統(tǒng)也逐步走向開(kāi)放化，因此對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器也有更高的要求，比如從硬件上要能實(shí)現(xiàn)多個(gè)坐標(biāo)軸的位置、速度伺服控制，從軟件上配有功能完備的伺服控制軟件，具有完善的運(yùn)動(dòng)軌跡和插補(bǔ)功能及軟件伺服控制功能且能方便地與機(jī)床、機(jī)器人等設(shè)備聯(lián)接，能迅速地建立高層應(yīng)用程序與機(jī)床或機(jī)器人等設(shè)備之間的控制以及測(cè)試數(shù)據(jù)交換等等。這種開(kāi)放式的運(yùn)動(dòng)控制器是未來(lái)數(shù)控系統(tǒng)的核心部件。 目前在應(yīng)用中的運(yùn)動(dòng)控制器按不同的方法有不同的分類。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)分，主要可以分為基于總線的運(yùn)動(dòng)控制器和獨(dú)立應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)控制器及混合型運(yùn)動(dòng)控制器?；诳偩€的控制運(yùn)動(dòng)控制器是利用現(xiàn)有的硬件和操作系統(tǒng)、并結(jié)合用戶開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它具有高速的數(shù)據(jù)處理能力，如NC板插入PC機(jī)形式的PCNC結(jié)構(gòu)中的步進(jìn)或伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡就是一個(gè)典型例子，它一般采用PC機(jī)的插卡結(jié)構(gòu)，分為單軸和多軸以及各種專用功能插卡。獨(dú)立應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)控制器，它將控制器、I/O,操作界面和通信接口裝入一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，伺服環(huán)更新、I/O和操作界面由內(nèi)部適當(dāng)?shù)能浖?lái)完成。這種控制器無(wú)法提供基于總線的控制器那樣靈活的通信和操作界面，而且集成到大型系統(tǒng)比較困難。但從應(yīng)用需求來(lái)看，這兩種類型的運(yùn)動(dòng)控制器都有各自的優(yōu)點(diǎn)。 基于總線結(jié)構(gòu)型的運(yùn)動(dòng)控制器易于系統(tǒng)集成，具有根好的網(wǎng)絡(luò)功能和開(kāi)放性:獨(dú)立型運(yùn)動(dòng)控制器則應(yīng)用靈活機(jī)動(dòng)、，同時(shí)可以通過(guò)很多方法和協(xié)議將多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)控制器連接在一起， C Serial Real fillle COImnunitalon Speffiedon)協(xié)議(1995年成為IEC 1491國(guó)際標(biāo)準(zhǔn))是目前最適應(yīng)子同步和協(xié)調(diào)控制的串行實(shí)時(shí)漚信協(xié)議，該協(xié)議為CNC系統(tǒng)與數(shù)字伺服系統(tǒng)之間提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換接口，并使產(chǎn)品具有可互換性。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器的核心技術(shù)方案來(lái)分，主要可分為基于大規(guī)模集成電路型、基于微處理器型、基于專用集成電路(ASIC )型和基于數(shù)字信號(hào)器(DSP)型的運(yùn)動(dòng)控制器。前文己經(jīng)論及，這里不再贅述。 根據(jù)被控制的對(duì)象來(lái)分，又可以分為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器和伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器。過(guò)去，總認(rèn)為伺服控制系統(tǒng)和步進(jìn)控制系統(tǒng)是兩種完全不同的技術(shù)，而現(xiàn)在它們的差別已開(kāi)始縮小。由于控制技術(shù)的發(fā)展，這兩種系統(tǒng)互相模仿，而有逐漸歸一的趨勢(shì)。現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展使得將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)變得很方便且廉價(jià)。過(guò)去以模擬控制為主的伺服系統(tǒng)已轉(zhuǎn)向數(shù)字化，采用微機(jī)控制?？梢钥闯墒撬欧姍C(jī)的步進(jìn)化。同樣，現(xiàn)代的步進(jìn)電機(jī)控制，特別是采用閉環(huán)控制后，同樣可實(shí)現(xiàn)快速精確的位置控制，其控制結(jié)構(gòu)在許多方面與交流伺服電機(jī)控制是相通的。在國(guó)外，己經(jīng)出現(xiàn)這樣的運(yùn)動(dòng)控制器，它既可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)并行開(kāi)環(huán)或者閉環(huán)控制，也可以用來(lái)控制直流或交流伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)伺服控制。 概念設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)正式開(kāi)發(fā)前對(duì)開(kāi)放目標(biāo)的清晰明確，對(duì)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的總體把握。因此，開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)著重要解決的問(wèn)題是開(kāi)放什么以及如何開(kāi)放。它來(lái)源于對(duì)系統(tǒng)的全面需求分析，依據(jù)開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)基于規(guī)范要求進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。概念設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形成可供系統(tǒng)開(kāi)發(fā)借鑒的參考模型。 從應(yīng)用的角度，開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使系統(tǒng)能夠最大限度的提供CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠、機(jī)床設(shè)備生產(chǎn)廠和最終用戶快遞而有創(chuàng)造性的解決當(dāng)今制造環(huán)境中的數(shù)控加工和系統(tǒng)集成，不僅能夠?yàn)樵O(shè)備自由地選擇、更新或重構(gòu)CNC系統(tǒng)，配備合適的伺服執(zhí)行部件、傳感器、PMC等外設(shè)，而且系統(tǒng)與外設(shè)之間應(yīng)具有強(qiáng)大的信息通訊能力，使之能靈活運(yùn)用于綜合化的制造系統(tǒng)環(huán)境之中。 表現(xiàn)在功能上，一個(gè)開(kāi)放式的CNC系統(tǒng)應(yīng)能夠做到: 能夠提供一個(gè)統(tǒng)一風(fēng)格的操作界面，實(shí)現(xiàn)操作的簡(jiǎn)潔性。同時(shí)，用戶可根據(jù)需求定制界面，例如可以改變仿真形式、增加顯示內(nèi)容、擴(kuò)展遠(yuǎn)程監(jiān)視等功能。 用戶或者開(kāi)發(fā)商可按需選擇合適的功能模塊，或開(kāi)發(fā)新的模塊。例如，系統(tǒng)集成商可更換或自行開(kāi)發(fā)插補(bǔ)模塊、翻譯模塊或擴(kuò)展高級(jí)曲線曲面插補(bǔ)功能，以適應(yīng)新的加工需求。 系統(tǒng)的控制對(duì)象可以使任何廠家生產(chǎn)的機(jī)床，不限制機(jī)床的加工類型，可以為車、銑、刨床等通用機(jī)床配套，也可以通過(guò)加入或者開(kāi)發(fā)新的功能模塊為特征加工、齒輪加工等專用機(jī)床配套。 數(shù)控系統(tǒng)對(duì)另一個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)或高層系統(tǒng)是開(kāi)放的，它們之間可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互操作。例如，可由一臺(tái)主控制機(jī)來(lái)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，控制其它CNC系統(tǒng)的起停、監(jiān)視其工作狀態(tài)。 系統(tǒng)應(yīng)該可以安裝在大多數(shù)類型的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)上，以利于應(yīng)用推廣和降低成本，并且移植方便。 為了全面支持上述關(guān)于開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放概念、應(yīng)用特性和功能，本文提供了如下的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則: 1)盡最大可能的利用PC機(jī)的軟硬件技術(shù):個(gè)人計(jì)算機(jī)具有高可靠性和計(jì)算能力，硬件己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。PC上運(yùn)行的軟件具有諸多功能，如友好的界面、圖形顯示、動(dòng)態(tài)仿真、數(shù)控編程、故障診斷、網(wǎng)絡(luò)通訊等。采用程序開(kāi)發(fā)工具，用通用編程語(yǔ)言編制軟件模塊代替原有模塊，便于生產(chǎn)商和用戶添加具有自己獨(dú)特技術(shù)訣竅的功能模塊。 2)模塊化:數(shù)控系統(tǒng)的模塊化建立在各功能要素的邏輯分析基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)了模塊之間的標(biāo)準(zhǔn)連接，以及即插即用。模塊化的構(gòu)成要素能夠滿足用戶和廠商的多樣化和多層次的要求。 3)動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng):為了實(shí)現(xiàn)更靈活的配置和更有好的操作，本系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)啟動(dòng)、運(yùn)行狀態(tài)下，完成系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)配置。其實(shí)現(xiàn)是基于系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)生成，包括構(gòu)成要素、參數(shù)化構(gòu)成要素的功能、構(gòu)成要素之間的信息流的組織等幾個(gè)步驟。 4)可移植性:系統(tǒng)的模塊化保證了在同一軟硬件平臺(tái)上，具有相同功能構(gòu)成要素的可移植性。但是由于軟硬件平臺(tái)的多樣性，需要實(shí)現(xiàn)在多種軟硬件平臺(tái)上的可移植性。、命名習(xí)慣、用戶接口外觀等有利于不同系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。就軟件講，采用分層設(shè)計(jì)或者客戶/服務(wù)器設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，將軟、硬件有關(guān)的部分置于底層，便于替換，實(shí)現(xiàn)移植。 5)可擴(kuò)展性:本系統(tǒng)可以使用戶或者二次開(kāi)發(fā)者安全、有效的將自己的軟件集成到個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，形成自己的專用系統(tǒng)。其方法有兩種:首先是固定模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，預(yù)留插入用戶專用軟件接口:其次是提供用戶API函數(shù)和編程規(guī)范，供用戶創(chuàng)建專用模塊。 上述開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，可以用于指導(dǎo)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)構(gòu)造與開(kāi)發(fā)。 結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和控制系統(tǒng)的開(kāi)放性趨勢(shì)，大家普遍提出的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的參考模型如圖24從圖中可以看出，開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的參考模型是一個(gè)分層結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是模塊化的，每一層都是一個(gè)模塊。最低層的是數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，它包括機(jī)床本身，X, Y, Z, C軸驅(qū)動(dòng)器、各種繼電器、伺服電機(jī)等。再上一層是控制器硬件平臺(tái)，它是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般采用通用的PC機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，還應(yīng)提供與機(jī)床底層的接口，如數(shù)字I/O、可編程控制器(PLC)、運(yùn)動(dòng)控制卡等。這兩層是硬件層。 軟件的最低層是操作系統(tǒng)，采用Windows98, 2000。這些操作系統(tǒng)提供良好的圖形用戶接口(GUI)、應(yīng)用程序接口(API )庫(kù)、多任務(wù)機(jī)制。再上一層是CNC應(yīng)用軟件，CNC軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也是模塊化的。它的核心是模塊化，由它來(lái)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的諧調(diào)、高效運(yùn)作。方便的用戶人機(jī)界面，代碼處理模塊對(duì)NC程序進(jìn)行解釋和預(yù)處理，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交給插補(bǔ)運(yùn)算模塊或過(guò)程、邏輯控制模塊執(zhí)行，結(jié)果通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 (WDM)操作相應(yīng)的硬件。過(guò)程邏輯控制主要處理過(guò)程控制、各種開(kāi)關(guān)量、機(jī)床狀態(tài)等。設(shè)備管理等進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控。外部接口模塊提供CAD/