PC-based 开放式数控系统体系结构的研究

　　PC-based 开放式数控系统是将专用模板(运动控制及I/O卡)插到通用的PC 机种构成的单机数控系统。其中，PC 机主要完成数控系统中实时性较弱的任务并对全系统进行协调管理，而实时性较强的任务则由运动控制卡及各种I/O 处理单元来完成。

　　按照模块化设计思想，PC-based 开放式数控系统的硬件框图，如图4 所示。

　　CPU 主板、显卡、网卡等构成PC 的基本配置，其外设有磁盘、光驱、显示器等，运动控制卡是完成多轴伺服控制和I/O 控制的核心，它采用嵌入式系统设计，能为用户提供一个自定义的实时操作环境，通过各种运动控制函数，便于数控系统软件设计。

5 PC-based 开放式数控系统的软件设计

　　数控系统的基本功能是由各种功能子程序实现的，主要有加工过程的协调控制、状态参数的显示、工艺参数设置和修改、程序文件管理以及故障诊断报警等功能模块。采用模块化设计思想，按照功能分割法将整个软件划分为多个功能相对独立的软件模块，便于系统的开发维护和功能扩展。PC-based 开放式数控系统软件的总体框架，如图5 所示。各功能模块的任务如下：

　　(1)人机界面模块：加工状态信息的显示、故障诊断及报警信息的显示，系统管理接口等。(2)文件管理模块：工艺参数及程序文件管理。

　　(3)参数设置模块：各种参数的设置、修改及备份。

　　(4)数据处理模块：NC 代码解释、主轴速度处理等。

　　(5)任务协调模块：控制系统在各方式下的执行流程，协调整个系统的运行。

　　(6)运动控制模块：发送脉冲指令，控制主轴转速及进给速度，协助运动控制卡完成对运动细节的控制。

　　为便于系统的升级维护和功能模块的改动，实现系统模块的可更换性和可扩展性，各模块之间需通过标准的数据接口实现通信。

6 结论

　　本文对PC-based 开放式数控系统的体系结构和设计开发思路进行了论述，对于探索开放式数控系统具有一定的现实意义。

　　由于PC 的开放式体系结构，随着PC 技术及运动控制卡技术的飞速发展，构建PC-based 开放式数控系统十分便利，并具有诸多优势。通过搭建基于“PC+运动控制板卡”式的开放式数控系统，充分发挥我国的软件技术优势，可以提高我国数控系统的自主研发能力，并逐渐摆脱对国外专用数控系统的依赖，创立自主知识版权的数控系统。