数控技术及应用数案及讲癌 上部分：数控技术及编程 不久，Software Development System的James S.Challenger又提出“Windows和嵌入式 计算机技术的融合”，主张利用现有PC的软硬件规范设计新一代数控系统。德国的BH、 美国的A1、日本朋立公 司绰 其王D的物接 系统。基于PC扩展设计开放 数控系统思路的提出，极大地推动了开放式数控系统的进步与发展。 PC体系结构 和软硬件规范，设计新一代开放式数控系统成为数控系统开放的重要途径，也是花今为 止的最佳选择。 2、基于C构建开放式数控系统的方法 通用PC的标准化程度高 软硬件资源丰富，适应性强，是构建开放式数控系统的理 想平台。基于PC平台构建开放式数控系乡 ,需要根据开放式数控系统的特殊要求，从 硬件和软件两个方面对P℃进行相应的改造，扩充数控系统专用的板卡和应用软件等。 主要包括如下内容。 (1)实时处理能力扩充开放式数控系统属于实时多任务计算机控制系统，其中计 算机系统必须具备实时控制和多任务处理能力，即硬件中断能力强，操作系统任务切换 时间短 具有支持实时相应的特 而普通PC的硬件系统配置和DOs. Windows衫 作系统都不能满足数控系统实时性的要求，在基于DOS或Windows操作系统的数控系 统中，必须扩充操作系统的实时处理能力，如增加线程或实时多任务调度，还需对硬件 进行相应的改造。 (2)话应工业坛行环境数控系统的坛行环境属千工业坛行环境，计算机系统的可 靠性、电磁兼容性、抗震性和耐高温性等性能指标应能够适应工业运行环境的要求。因 PC的开放式数控系统一般采用工业PC(IPC)或各种与PC兼容的嵌入式 业控制计算机，并采用箱式结构，增强散热和防尘的性能，还需对工业PC的通用模板 进行力学特性改造和加固。 ()证长牛命周中 普通PC和工业PC(IPC)吏新换代很快，加上不同的家 不同型号的CPU主板的性能有一定的差异，会给数控系统的集成带来一定的困难。延 长数控系统生命周期的最好办法就是加大 对用户的开放程度，使数控系统集成商和用户 自己能够对数控系统的硬件和软件进行升级。例如，美国Data Tau公司的PMAC-NC运 动控制板卡向不同用户提供不同程度的开放，对一般用户，只提供PMAC-NC配置软件， 支持用户自行配置控制轴数，联动轴数、伺服参数和I/O表：对高级用户，Data Tau公 司提供动态链接库(DLL),可供用户使用VC+、VB等开发工具自行开发菜单和基本 操作界面：对控制装备OEM厂商 可以 公司提供关于PMAC-NC的全部C+代码 Data Tau公司的开放式解决方案， 证数控系 ]集成 各种新 术，与时俱进地开发先进的数控系统 基于PC的开放式数控系统体系结拉 (一)、基于PC的数控系统类型 基于PC的开放式数控系统目前可分为专用数控加PC前端的复合型、CN嵌入PC 型和全软件型3种典型结构 专用数控系统加PC前端的复合型结构 这种结构的数控系统将PC作为NC的部件嵌入在数控系统中，用内部总线相连接， PC和NC连接在一起构成前后台结构，可形成多处理器数控系统。它的NC部分仍然是 传统的数控系统，用户无法介入数控系统的核心，但可利用PC丰富的软件资源，满足 开放性的要求。 这类数控系统的优点是原来的CC不必改动，既保持了原来数控系统 的强大的功 h上 相 对间短的特点 充分岁 挥PC的潜力，开发性受到一定限制，系统造价无法降低。这类数控系统或者提供PC 前端接口，或者将PC母板直接嵌入CNC中。这种结构的数控系统主要出于知名的数控 系统制造商，原因是这些制造商不愿放弃己经成型的CNC制造技术，而又需要PC的柔 性和开放性，干是采用的 一种折中的解决方案。随着计算机技术的不断发展，硬件的标 兰州交通大学机电工程学院 12数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 12 不久，Software Development System 的 James S. Challenger 又提出“Windows 和嵌入式 计算机技术的融合”，主张利用现有 PC 的软硬件规范设计新一代数控系统。德国的 IBH、 美国的 AI、日本朋立公司等相继开发了基于 PC 的数控系统。基于 PC 扩展设计开放式 数控系统思路的提出，极大地推动了开放式数控系统的进步与发展。基于 PC 体系结构 和软硬件规范，设计新一代开放式数控系统成为数控系统开放的重要途径，也是迄今为 止的最佳选择。 2、基于 PC 构建开放式数控系统的方法 通用 PC 的标准化程度高，软硬件资源丰富，适应性强，是构建开放式数控系统的理 想平台。基于 PC 平台构建开放式数控系统，需要根据开放式数控系统的特殊要求，从 硬件和软件两个方面对 PC 进行相应的改造，扩充数控系统专用的板卡和应用软件等。 主要包括如下内容。 （1）实时处理能力扩充 开放式数控系统属于实时多任务计算机控制系统，其中计 算机系统必须具备实时控制和多任务处理能力，即硬件中断能力强，操作系统任务切换 时间短，具有支持实时相应的特性。而普通 PC 的硬件系统配置和 DOS 或 Windows 操 作系统都不能满足数控系统实时性的要求，在基于 DOS 或 Windows 操作系统的数控系 统中，必须扩充操作系统的实时处理能力，如增加线程或实时多任务调度，还需对硬件 进行相应的改造。 （2）适应工业运行环境 数控系统的运行环境属于工业运行环境，计算机系统的可 靠性、电磁兼容性、抗震性和耐高温性等性能指标应能够适应工业运行环境的要求。因 此，基于 PC 的开放式数控系统一般采用工业 PC（IPC）或各种与 PC 兼容的嵌入式工 业控制计算机，并采用箱式结构，增强散热和防尘的性能，还需对工业 PC 的通用模板 进行力学特性改造和加固。 （3）延长生命周期 普通 PC 和工业 PC（IPC）更新换代很快，加上不同的厂家、 不同型号的 CPU 主板的性能有一定的差异，会给数控系统的集成带来一定的困难。延 长数控系统生命周期的最好办法就是加大对用户的开放程度，使数控系统集成商和用户 自己能够对数控系统的硬件和软件进行升级。例如，美国 Data Tau 公司的 PMAC-NC 运 动控制板卡向不同用户提供不同程度的开放，对一般用户，只提供 PMAC-NC 配置软件， 支持用户自行配置控制轴数，联动轴数、伺服参数和 I/O 表；对高级用户，Data Tau 公 司提供动态链接库（DLL），可供用户使用 VC++、VB 等开发工具自行开发菜单和基本 操作界面；对控制装备 OEM 厂商，Data Tau 公司提供关于 PMAC-NC 的全部 C++代码。 Data Tau 公司的开放式解决方案，可以保证数控系统的集成商不断吸收世界上各种新技 术，与时俱进地开发先进的数控系统。 二、基于 PC 的开放式数控系统体系结构 （一）、基于 PC 的数控系统类型 基于 PC 的开放式数控系统目前可分为专用数控加 PC 前端的复合型、CN 嵌入 PC 型和全软件型 3 种典型结构。 1、专用数控系统加 PC 前端的复合型结构 这种结构的数控系统将 PC 作为 NC 的部件嵌入在数控系统中，用内部总线相连接， PC 和 NC 连接在一起构成前后台结构，可形成多处理器数控系统。它的 NC 部分仍然是 传统的数控系统，用户无法介入数控系统的核心，但可利用 PC 丰富的软件资源，满足 开放性的要求。这类数控系统的优点是原来的 CNC 不必改动，既保持了原来数控系统 的强大的功能，又具有数据传送速度快、系统相应时间短的特点。其缺点是不能充分发 挥 PC 的潜力，开发性受到一定限制，系统造价无法降低。这类数控系统或者提供 PC 前端接口，或者将 PC 母板直接嵌入 CNC 中。这种结构的数控系统主要出于知名的数控 系统制造商，原因是这些制造商不愿放弃已经成型的 CNC 制造技术，而又需要 PC 的柔 性和开放性，于是采用的一种折中的解决方案。随着计算机技术的不断发展，硬件的标