隨著市場全球化的發展， 市場對於(yu) 適合中小批量加工、 具有良好柔性和多功能性的製造係統的需求已超過對大型單一功能的製造係統的需求，從(cong) 而要求製造具有較強的市場應變能力。這種趨勢促成了一個(ge) 新概念的產(chan) 生， 即模塊化、 可重構、 可擴充的軟件與(yu) 硬件係統，也就是開放式數控係統。該係統不僅(jin) 能夠快速、經濟地適應新的加工需求，而且為(wei) 製造商提供了將其技術或產(chan) 品第三方的技術或產(chan) 品進行集成的可能性。目前， 世界各國都致力於(yu) 研究開放式 CNC係統。如歐洲的 OSACA、 美國的 OMAC和日本的 OSEC。
　　數控係統的開放性概念出現在 20 世紀 80 年代末 90 年代初， 是歐美各國為(wei) 了適應機床製造業(ye) 在技術、 市場和生產(chan) 組織結構等多方麵的新的變化而提出的。 在關(guan) 於(yu) 開放式體(ti) 係結構的定義(yi) ， 按 IEEE 的定義(yi) ，一個(ge) 開放式控製係統應提供這樣的能力： 對於(yu) 不同的賣主的各種平台上運行的應用都能在係統上完全實現，並且能和其他係統應用進行交互操作， 同時具有一致性的用戶界麵。因此，開放式係統是指能夠在多種不同的平台上運行，可以和其他係統的應用相互操作， 並能給用戶提供一種一致風格的交互方式的數控係統， 也就是在加工機械專(zhuan) 用的 CNC中引入 PC所具有的開放化。
　　根據這個(ge) 定義(yi) ， 開放式數控係統是一個(ge) 模塊化的體(ti) 係結構， 既有接口的開放性， 又有自身功能的開放性，其應具有以下特征開放性提供標準化環境的基礎平台， 允許不同功能和不同開發商的軟件硬件模塊介入。
　　可互操作性通過提供標準化接口、 通信和交互機製，使不同功能模塊與(yu) 標準應用程序接口運行於(yu) 係統平台之上，並獲得平等的相互操作能力， 協調工作。可移植性係統的功能軟件與(yu) 設備無關(guan) ， 即應用統一的數據格式、 交互模型、 控製機理，使構成係統的各個(ge) 功能模塊可來源於(yu) 不同的開發商提供的硬件平台之上。
　　可擴展性係統的功能、 模塊可以靈活設置，方便修改， 既可以增加硬件或軟件構成功能更強的係統，也可以裁減其功能以適應低端應用。可互換性不同功能、 不同可靠性的功能模塊可以相互替代，而不影響係統的協調運行。
　　如何使傳(chuan) 統的專(zhuan) 用型封閉式係統走向開放， 不同的係統開發商及研究機構對此提出了一些解決(jue) 方案。 按開放的層次不同可分為(wei) 3 種途徑，它們(men) 的開放層次不同， 難度不等，獲得的開放效果也相差很大。這種方式允許用戶構造或集成自己的模塊到人機控製接口中。 這一手段為(wei) 用戶提供靈活製定適用於(yu) 各自特殊要求的操作界麵和操作步驟的途徑， 一般使用於(yu) 基於(yu) PC作為(wei) 圖形化人機控製界麵的係統中。
　　此方式在上述方式的開放性能外， 還允許用戶添加自己特殊的模塊到控製核心模塊。通過開放係統的核心接口， 用戶可按照一定的規範將自己特有的控製軟件模塊加到係統預先留出的內(nei) 核接口上。
　　開放體(ti) 係結構的解決(jue) 方案是一種更徹底的開放方案。它試圖提供從(cong) 軟件到硬件， 從(cong) 機操作界麵到底層內(nei) 核的全方位開放。人們(men) 可以在開放體(ti) 係結構的標準及一係列規範的指導下， 按需要配置成功能可繁簡、 性能可高低、 價(jia) 格可控製、 不依賴單一賣方的總成係統。
 

　　在具體(ti) 的結構實現上，基於(yu) PC的開放式數控係統可分為(wei) 連接 NC型； PC嵌入 NC型； NC嵌入 PC 型； 全軟件型四種類型。下麵以 NC嵌入 PC型開放式數控係統展開介紹。
　　嵌入 PC型係統的性能主要決(jue) 定與(yu) 運動控製卡。構成運動控製卡的方案主要包括基於(yu) 單片機、 基於(yu) 專(zhuan) 用控製芯片和基於(yu) 數字信號處理器 （ DSP） 3 種。基於(yu) DSP 的運動控製卡，可以實現複雜的控製算法和功能，與(yu) 前兩(liang) 種運動控製器產(chan) 品相比較， 它具有 DSP處理速度快和 PC平台便於(yu) 實現開放式結構的優(you) 點， 是一種高精度、 高速度、 多軸聯動、 體(ti) 積小、 集成度高的新型運動控製卡， 可以滿足多軸聯動的數控機床等高性能控製係統的要求。
　　以 PC 機和運動控製卡為(wei) 基礎構建開放式數控係統硬件平台， 方便、 快捷。由於(yu) 運動控製卡是標準化模塊化產(chan) 品，用戶或生產(chan) 商隻需要根據具體(ti) 要求， 選配合適的 PC機、 運動控製卡和執行單元模塊， 進行硬件係統連接，即可快速完成開放式數控係統的硬件平台構建。其結構如圖 2 所示。
 

　　　　在 NC嵌入 PC型開放式數控係統結構中采用還有處理的運動控製卡， 計算機係統 CPU 可以利用計算機豐(feng) 富的軟件資源， 專(zhuan) 注於(yu) 人機界麵、 輸入輸出、 預處理、 發送指令等弱實時和非實時性任務； 補償(chang) 處理、 速度控製、 位置控製等實時性任務則可由運動控製卡上的 DSP處理器來實現， 而無需占用機的資源。
　　根據數控係統的要求， 同時參照 Windows 2000 操作係統結構， 在編程語言方麵采用 Visual C++作為(wei) 開發工具， 基於(yu) 的數控係統的軟件係統體(ti) 係結構如圖 3 所示。
 

　　
　　開放式數控係統是數控技術發展的必然趨勢。 PC的開放式數控係統具有較強的靈活性， 以運動控製卡與(yu) PC結合構建的開放式數控係統中， 運動控製卡完成插補運算、 位置控製、 速度控製等實時任務， PC機實現友好的人機界麵、靈活的係統配置、 增強的外部軟件接口， 同時可以充分利用 PC機豐(feng) 富的軟硬件資源，開發高性能、 智能化、 開放式、 網絡化的數控係統，進一步地適應高度、 高效率、 高自動化的要求。

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