基于CORBA的软件化开放式数控系统体系结构

0 前言

　　由于信息技术领域的迅速发展，制造技术正在经历第三次革命。商业信息系统在过去20年的发展指明了车间制造自动化系统的发展方向。融合了Infranet(Infrastructure net)、Intranet、Intemet的信息系统获取信息更加灵活。开放式控制器就是在这种背景下发展起来的。开放式控制系统(OACS)领域的大多数研究计划主要集中在欧洲、美国和日本，包括以下方面。

　　 ESPRIT 1II的0SACA(Open system arehRecturefor controls within automation system)计划。它制定了包括网络、应用软件和硬件在内的所有标准。

　　 EMC(Enhaneed machine controller)是美国国家标准局为开放式控制器开发制定的一套接口标准。

　　 通用汽车公司开发了OMAC(Open modular”．chitecture controller)应用于汽车制造领域。日本的六家公司组成了名为OSE(Open systemenvironment for controller)的工作组，它定义了制造系统的开放式结构和接口标准。

　　 但学术界对开放式控制系统还没有一个统一的定义，这样系统制造商就很难将他们的系统称为开放式控制系统。目前，人们对开放系统的不同层次的开放性提出了几种解决方案。

　　 (1)“PC嵌入NC”结构。这只不过在传统数控系统中加入了PC机，如FANUC Seriali50／160／180／210。其需要双操作系统，如MS windows和专用的数控操作系统，PC机只不过用来提高可操作性。

　　(2)“NC嵌入PC”结构。它由开放式运动控制板+PC机构成。这种运动控制板通常选用高速DSP作为CPU来完成实时件的NC内核任务而由P作为CPU来完成实时性的NC内核任务而由PC机来完成非实时性的任务。两个CPU之间通过PC总线和双端RAM来通信。它开放的函数库供用户在Windows平台下自行开发构造所需的控制系统。

　　(3)“基于现场总线的PC．NC”结构。它是将现场总线卡，如SERCOS和PROFlBUS，插入到PC机的插槽中。基于此种标准的产品有北京机电研究院的JT2100、Indramat System 2000和Simulink802D。

　　(4)软件型开放式数控系统。它提供给用户最大的选择和灵活性，它的软件全部存在于PC机中，而硬件仅为PC机与伺服驱动和外部I／O之间的标准化通用接口。其典型产品有德国Power Automation公司的PA8000NT等。

1 开放式数控系统体系结构

　　在对典型NC和PLC控制器分析的基础上，按分布式控制的原则，采用系统、子系统和模块分级式的控制结构，而按功能分层结构划分模块，各模块组成了CNC功能库。系统结构如图1所示。

图1开放式数控系统体系结构 

　　(1)运动控制(MC)生成用于机床运动的命令位置坐标。命令坐标的生成可划分成几个子功能模块：程序解释、补偿计算、转换和插补。这只是从功能的角度对其进行的划分，不必在一个模块中实现。

　　 (2)轴控制(AC)的任务是根据从系统其他单元接收的命令值以及它的配置，为运动轴提供控制信号。

　　 (3)主轴控制(SC)管理一个或多个主轴。它的工作独立于运动控制(MC)通道。主轴控制具有插补功能并能为AC提供插补数据。

　　(4)逻辑控制(LC)通常是OEM写机床LC程序的平台。此程序是机床传感器(微动开关、按钮等)和机床执行部件(继电器和照明灯等)问的接口。

　　 (5)人机控制(HMC)I拘任务是执行没有实时要求的任何软件对所连接的系统进行操作。其功能包括：各控制模块的人机界面部分；网络通信功能；故障诊断与处理系统；参数管理功能；配置系统。

　　(6)过程控制(PC)，是机床控制系统的辅助系统，如刀库，机械手等，它们也需要进行数据管理和处理系统功能。