开放式数控系统在数控车床改造中的应用

1　概述

　　数控车床是当今先进制造技术的主要组成部分，也是制造高精度、高质量、形状复杂的机械产品的必备设备。但是令人遗憾的是，传统数控车床系统随着现代制造业的快速发展，人机界面不灵活、功能不易扩展、兼容性差、系统封闭等问题日益凸现出来，尤其是封闭性问题大大阻碍了数控车床系统中采用先进的计算机技术，使得数控车床技术的发展受到了严重的阻碍。而在这种情况下，开放式数控系统的出现有效地解决了数控车床升级改造的问题，有效地解决了框架结构固定、控制系统专一与市场需求变化频繁之间的问题，也增强了控制系统的适应性和柔性，本文就开放式数控系统在数控车床改造中的应用进行探讨。

2　开放式数控系统的特点

　　开放式数控系统最大的特点就是“开放”，能够根据生产系统的要求来升级控制系统的相应软件或者硬件，同时将二者完全分开，构成网络化的制造环境，软件平台和定义接口都可以由用户自行定义，面向软件配置数控系统的结构，在开放式数控系统中不断地集成各种功能，按照加工过程的要求来提高数控车床的性能，并且还能够对控制系统的功能进行添加、删除、修改，用户还可以结合自己的实际需要来不断地增加新的控制功能。这样一来，开放式数控系统在数控车床改造中的应用，对于用户和机床制造商都是极为有利的，这也是机床控制技术的发展方向。开放式数控系统主要具有五大特点，分别是适应网络操作方式、平台无关性、模块化、可再次开发、标准化。

　　2.1　适应网络操作方式

　　开放式数控系统会考虑到工业生产领域的应用范围以及网络技术的迅速发展速率，信息交换的过程中通过通信来实现各相对独立的功能模块，以便有效地达到满足实时控制需要的要求。

　　2.2　平台无关性

　　开放式数控系统结构中能够实现各模块相互之间独立、无关联的效果，也能够有效地明确各模块接口协议，最终用户、机床厂、系统厂都能够根据自己生产的需要和市场的需要来开发出个性的模块。

　　2.3　模块化

　　开放式数控系统的构造是透明的和可移植的，采用分布式控制原则，具有模块化的特征。控制结构采用模块分级式、子系统式、系统式。

　　2.4　可再次开发

　　开放式数控系统允许用户在进行数控车床改造的过程中实现第二次开发，根据自己生产的需要和市场的需要来编辑、重构一个系统多种用途的作用。

　　2.5　标准化

　　开放式数控系统的“开放”不是毫无约束的开放，而是在一定条件下，一定约束规范的开发，因此，各类机床控制器的研发过程中应该用一个标准来进行约束。

3　开放式数控系统的应用——以T560_T开放式车床数控系统为例

　　T560_T开放式车床数控系统由PMAC-LITE四轴运动控制卡和工业控制计算机组成，它的软件分为上位机（PC）和下位机（PMAC）两部分。上位机主要完成系统的管理功能，如人机界面的实现、加工状态显示、仿真的实现、参数编辑、参数配置、程序文件编辑、端口状态监测和故障的诊断等工作。下位机的软件主要是实现机床的运动控制与信号的逻辑控制。PTALK部分为上位机与下位机的通信模块。servoworks提供丰富的用户开发工具——servoworkssdk，其核心部分是swapi。它提供设计数控系统所需要的各种函数，如系统初始化、速度和位置控制、系统和伺服控制参数设置、手动和自动加工方式操作、数据和状态的采集、系统自诊断、轴同步控制、PLC命令等。这些api提供对所有实时进程和资源的完全访问能力，用户可以使用它来开发自己的应用软件。运动程序命令是一组缓冲命令，存放在缓冲器中，用R命令执行，其作用是指定运动位置、运动方式和属性、程序逻辑控制、变量赋值。

　　例如：
　　X100Y（P1）Z（P2*P3） 指定X、Y、Z的运动位置
　　LINEAR 直线插补方式
　　CIRCLE0　 顺时针园弧插补方式
　　ABS 所有的轴以绝对值方式运动
　　INC（X） X轴以增量值方式运动
　　TM100 指定运动时间为100ms
　　GOTO（标号） 跳转到指定标号的程序段
　　I130=3000 I变量赋值
　　SENDP“abcd” 通过总线传送“abcd”给计算机
　　TA 指定运动加速时间
　　PLC程序指令也是一组缓冲命令，重复执行，其中包
　　括运算、逻辑控制、信息传送等命令。
　　例如：
　　IF
　　ELSE
　　ENDIF
　　WHILE
　　ENDWHILE
　　COMMAND“#4HM” 指定“电机4返回参考点”命令