机电数控技术的结合效应

3 软件伺服驱动技术

　　上文中已经论述，伺服系统(技术)是整个数控系统的关键性构成部分。软件伺服驱动技术主要是指在计算机的控制下，利用控制算法软件进行驱动控制的伺服设备的相关技术。该技术的优点比较突出，主要包括：第一，不存在温漂问题，具有良好的稳定性；第二，采用参数对设定，减少了调整次数；第三，以数值计算作为基础，拥有很高的精度；第四，做成ASIC电路的难度相对比较小。在上个世纪的七十年代，直流力矩伺服电机在美国首先诞生，直流电机驱动并获得了大量应用，同时，闭环伺服系统结构逐渐取代了开环伺服系统结构。但是，生产实践显示直流电机存在若下述两个不足：第一，电刷维护和换向器维护难度较大，不方便；第二，电机的工作环境、最高转速以及电机容量均受到了严重地限制。虽然交流电机结构简单、成本低廉，但是其控制性要显著低于直流电机，这是在相当长的时间内直流电机获得应用而交流电机备受冷落的一个重要因素。

　　电力电子技术的进一步发展催生了交流异步机的矢量控制以及后续的基于微处理器的矢量控制，实现了矢量控制的能够实际应用的目标。永磁无刷电机因为良好的伺服性能在上个世纪的八十年代开始成为了数控系统的重要驱动设备之一。所谓的永磁无刷电机就是对直流电机进行了“里翻外”的处理，具体而言，将转子视为永磁部分，同时把电驱绕组装在定子之上，由电机转子轴上的编码器测出磁极位置。直线电机的诞生使数控车床的加工速度和加工精度更上一层楼。直线电机主要由线卷滑座和磁板这两个非接触元件构成。因为电磁力在不需要机械连接的情况下可以直接对移动元件进行作用，所以不存在螺距周期误差以及机械滞后等问题，加工精度完全取决于直线反馈系统和分级的支承，同时采用了全数字式的伺服驱动方式，频响好、刚性高。但是在使用中普遍存在漏磁、发热、推力小等问题，而且造价较高，影响了它的推广使用。

　　综合来看，现代化数控系统的伺服技术的重大突破体现在：直流驱动向交流驱动的转变、模拟控制向数字化控制的转变、硬件控制向软件控制的转变。例如，交流数字驱动系统是目前应用于数控机床伺服进给和主轴装置上面的重要控制系统之一。微电子技术、现代控制理论、电力电子技术的发展尤其是计算机处理能力和逻辑运算能力的提升推动了软件伺服驱动技术的完善和优化。例如，DSP的应用在减少采样时间的同时，也提高了系统的计算速度。这些技术增强了伺服系统的柔性、方便了系统调试、提高了系统可靠性、改善了系统性能。

4 网络通信能力

　　适应工厂自动化需要，支持标准FA网络及DNC的连接。①工厂干线或控制层通信网络：由Pc机通过以太网控制多台15i／150i组成的加工单元，可以传送数据、参数等。②设备层通信网络：15i／150i采用I／O LINK与日本标准JPCN-1相对应的一种现场总线。③通过RS-485接口传送I／O信号，也可采用Prellbus-DP(符合欧洲l标准ENS0170)以12Mbps进行高速通信。

5 CNC系统的联网

　　数控系统从控制单台机床到控制多台机床的分级式控制需要网络进行通信，网络的主要任务是进行通信，共享信息。这种通信通常分四级：首先，企业(公司)管理级，一般由以太网组成，负责总的协调，安排总生产计划，进行企业(公司)经营方向的决策等。其次，一般由以太网组成，负责全厂各车间生产调度，包括安排生产计划、备品备件等。再次，车间单元控制级。一般由DNC功能进行控制。通过DNC功能形成网络可以实现对零件程序的上传或下传；读、写CNC的数据；PLC数据的传送；存贮器操作控制：系统状态采集和远程控制等。更高档次的DNC还可以对CAD／CAM／CAPP以及CNC的程序进行传送和分级管理。CNC与通信网络联系在一起还可以传递维修数据，使用户与NC生产厂直接通信，进而，把制造厂家联系在一起。构成虚拟制造网络。最后，现场设备级。现场级与车间单元控制级及信息集成系统主要完成底层设备单机及I/O控制、连线控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备生产、运行数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级提供数据。同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。因此，现场级与车间级是实现工厂自动化及CIMS系统的基础。

6 PMC处理器控制

　　第一，梯形图和顺序程序由专用的PNC处理器控制，这种结构可进行快速大规模顺序控制。

　　第二，基本PNC指令执行时间为0．085ps：最大步数32000步。

　　第三，可以用C语言编程：32位的C语言处理器可作为实时多任务运行：它与梯形图计算的PMC处理器并行工作。第四，可在PC机上进行程序开发。

7 良好的操作维修

　　第一，具有触摸面板，容易操作。

　　第二，可采用存储卡改变输入输出数控技术的发展趋势。智能化、网络化、集成化、微机电控制系统及数字化。

　　数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品。其技术范围覆盖很多领域：伺服驱动技术；传感器技术；机械制造技术；信息处理、加工、传输技术：自动控制技术：软件技术等。计算机对传统机械制造产业的渗透，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业具有广阔的发展天地。