一种高性能开放式软件数控系统开发及其应用

　　Hi-800系统独特的软硬件结构，使其具有下列特点：

　　开放性

　　Hi-800系统充分利用了Windows NT操作系统的开放性特点，允许在同一个系统上集成CNC及其它应用软件。此外，还额外提供了一系列开放式软件工具。如循环编译工具(Compile Cycles)允许用户定制自己的特殊加工功能，实现各种复杂机床控制；可视化界面使用户可以在原有MMI的基础上定制专用人机界面；虚拟人机界面VMI功能可以根据用户需求定制全新人机界面。

　　高速度

　　Hi-800的“自适应预读功能”可以在实时情况下，预处理几百个NC程序段，并且可以根据相应的进给速率自动调整加、减速控制。自适应预读功能速度变化曲线如图4所示，图中横坐标是NC程序段，纵坐标F表示执行速度。用蓝色曲线表示的G08没有预读功能，因此每个程序段都要执行加速和减速操作；而红色曲线表示的G09的速度是连续变化的，这样不仅增强了机床的效率，也提高了加工工件的表面光洁度。

图4 自适应预读功能速度变化曲线对比

　　系统的“曲率优化功能”，可以使大量连续微小线段加工达到最佳效果，更好地保证加工过程的快速性、连续性和平稳性。同时快速的PA实时内核能够完成各种实时操作，满足快速性要求。

　　高精度

　　系统采用“自适应调节技术”，可以在实时状态下根除伺服滞后并且抑制由速度变化导致的共振干扰。能够自动为每根轴选择最佳参数，然后在运行过程中补偿这些参数。精确停止插补功能及拐角平滑处理功能，能有效防止拐角处发生过切现象，可以获得良好的加工精度。

　　海量NC内存

　　基于PC的Hi-800系统利用硬盘存储加工程序，实现海量NC内存(大于10GB)，大大缩短了NC程序读取时间，使得机床的加工效率成倍提高。

　　良好的人机界面

　　操作人员可以通过功能键选择六种不同的操作模式，菜单式操作简单易学。

　　网络化控制

　　数控系统直接配置通用网络接口，使其具有强大的网络通信功能，容易实现远程监视和控制，及分散化网络加工，使现代化管理成为可能。

　　应用案例

　　建立在先进的Windows操作系统平台上的Hi-800数控系统具备柔性、开放性和不断扩展的特性。通过简单的系统参数及功能设定，便可实现各种先进的控制技术，满足复杂加工和几乎所有应用，如各种高速高精度车、铣、雕、磨、线切割及激光加工设备；复杂加工中心；5轴联动机床等。为用户提供一流的专家解决方案。

　　高速雕铣机的控制

　　如：Hi-800所独有的曲率优化功能，能对连续小线段加工轨迹进行平滑处理，进一步提高加工快速性，并获得更好的表面光洁度。自适应预读功能够根据进给速度和加工轨迹处理加减速，避免小线段频繁加减速，保证加工速度稳定，实现快速加工。特别适用于高速雕铣机的控制。

　　激光切割机的控制

　　Hi-800系统还能够根据加工距离、加工时间的变化对激光能量进行控制。距离调整功能可以控制激光头(Z方向)与加工表面保持恒定距离。对于三维切割，可以保证切割的平整性，避免过切现象。非常适用于激光切割机的控制应用。

　　CNC仿真软件在教学领域的应用

　　Hi-800的开放性和离线版本CNC仿真软件使其为教学领域应用提供了安全和方便性。仿真软件可以安装在任何1台装有Windows NT/2000的个人计算机上运行，无需额外硬件支持。而且离线CNC操作界面和实际应用操作界面完全相同，可以在计算机上学习系统基本操作，熟悉NC编程指令，模拟运行加工程序。另外，Hi-800系统丰富全面的控制功能和卓越的性能，可以使学生更多地了解数控领域的先进技术和发展方向。

　　由于基于PC技术，Hi800数控系统可以直接连接投影仪等设备，方便教师进行教学演示。

结语

　　与传统数控系统相比， 软件数控系统可以充分利用Windows平台和CNC的开放式软件工具开发所需的各种功能，使用户可以灵活的组态CNC功能模块，构成各种类型的高性能数控系统。以满足普通机床、加工中心及各种特殊类型机床的复杂控制。这种实现形式上的变革使得系统可以更方便、更广泛地应用计算机技术的先进成果，大幅度提升数控系统的控制性能，简化系统实现难度，缩短研发周期；大大增强了系统的伸缩性和可扩展性。因此，软件数控系统具有最高的性能价格比，最有很强的生命力。