CNC有那几种操作系统？

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  凡阳utzes 2016-07-14 08:02:40

  数控技术和数控机床是制造业现代化的基础，是一个国家综合国力的重要体现。近几年来，在引进消化国外数控技术的基础上，我国已生产出自主版权的数控系统和数控机床，但是中、以上的数控系统仍然是以进口产品为主。研究数控系统及技术的现状与未来发展方向，将对开发中的数控产品，扩大数控机床市场份额起到重要作用。 1 数控系统的硬件技术发展迅速 随着集成电路及计算机技术的迅猛发展，给数控硬件技术更新换代注入新的活力，现代数控系统普遍采用超大规模集成电路(VLSI)、专用芯片（ASIC）及数字信号处理(DSP)技术。在电气装联上广泛采用表面安装(SMT)、三维高密度（three dimensional high density）技术。极大的提高系统可靠性。高速高性能存储技术，比如闪烁存储(flash memory)，移动存储(PCMCIA card)等极大的方便用户。TFT LCD技术使显示装置趋于平板化，更便于机电一体化安装并改善人机界面。作为数控系统核心的处理器广泛采用64位以上的高速RISC CPU，保证高速、高精度的数控加工。 以日本FANUC 16i／18i和160i／180i为例，已形成超小、超薄型控制器，主控板仅名片一样大小，主处理采用Pentium芯片。CNC和伺服采用50M／S的高速串行总线。用光缆连结I／O模块，采用分散配置，便于机电一体化。在通讯方面采用PCMCIA存储卡和外部计算机，或采用调制解调器，用电话和个人机通讯。 2 体系结构向开放式发展 开放式数控的讨论已有好些年了，但是应该看到，对于“开放式结构”至今没有一致性的定义。某些用户认为开放式表示能够接受当地使用的通信协议；而另一些用户认为开放式意味着所有控制器操作界面完全一致；对机床应用工程师而言，开放式意味着对刀架移动，传感器和逻辑控制有标准的输入/输出接口；对大公司和大学的研究工程师来说，开放式意味着以上这些均来自随即拿来就用的积木块。由于来自Z终用户和集成商(机床厂)的压力，开放式结构的开发工作正在向前发展并将持续下去。目前的一个积极成果即是基于PC的CAC，即PC—based。 世界上一些的数控制造商纷纷推出PC—based CAC系统，例FANUC公司的FANUC160／180，西门子公司的Siemens 840Di，FAGOR公司的FAGOR8070。由于采用了工业级PC机及桌面操作系统Windows，DOS等，其丰富的软、硬件资源给用户带来诸多的方便。 应看到，在数控加工这种强实时环境中，使用商用操作系统Win，DOS等，尚未得到业界的完全认可。在理论上没有证明比现有传统的CNC来得优越。 3 实时操作系统进入CNC 严格意义上说，数控控制软件中包含着实时操作系统的思想，例如任务调度、存储器管理、中断处理等。但这种技术是隐含的。是和数控应用程序比如插补，伺服、译码等混合的。每一个数控系统都是独特的，不透明的。这种情况对于Z终用户和系统集成商而言带来诸多不便。在“开放式数控”呼声日益高涨的今天研究实时操作系统在CNC软件中的应用是顺理成章的事。特别是Z近嵌入式实时操作系统的技术发展迅猛，这对于数控控制软件的开发将产生革命性的影响。选择一个合适的商用嵌入式实时操作系统，将插补、伺服、译码、数据处理等数控应用软件往上“挂”，Z终移植到一个硬件环境中去，形成Z终用户“中意”的数控系统，也就是“个性化的”CNC系统，这恐怕是“开放式”数控的主要方向。 4 现场总线技术开始广泛使用 现场总线(field bus)实质上是工控网络中的低档产品。因为底层设备通信有以下特点： 1．通信环境恶劣，可能受到温度、湿度变化、尘埃、电压波动、机械振动、电磁场干扰等因素影响； 2．信息传递主要是设备与设备之间，故对通信可靠性要求高； 3．通信内容和时间一般可以预先设定，随机、自发产生的信息相对较少，这可使通信协议大大简化； 4．由于有较多的监控信息，实时性要求高； 5．要求有一定有故障诊断和容错能力，以防止不必要的系统故障； 6．距离短，频度高。 基于上述特点，底层设备互连网络通常采用协议简单、响应迅速、可靠性高的主一从通信方式，使用工控网络中的低档产品例如现场总线。 西门子公司的profibus首先应用在802D中低档数控系统中。对802D而言，24V电源为心脏，PCU模块为大脑，profibus为神经。因为PCU和I／O以及伺服系统（I／O模块例PP1、PP2，伺服系统为611U）的连结构依靠profibus。PCU为主站，PP1、PP2，611U为从站，并均有节点地址。 FAGOR公司的SERCOS主要用于CNC和伺服系统的通讯且采用光缆。Z高传输速率为4M baud。SERCOS将CNC（8055，8070）和主轴、座标轴驱动连结起来，每个节点亦有相应地址。FAGOR8070开始，CNC和I／O的连结采用CAN总线。 FANUC I／OLink是CNC连结扩展I／O的现场总线。

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