1　概述

　　數(shù)控車床是當今先進制造技術的主要組成部分，也是制造高精度、高質量、形狀復雜的機械產品的必備設備。但是令人遺憾的是，傳統(tǒng)數(shù)控車床系統(tǒng)隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，人機界面不靈活、功能不易擴展、兼容性差、系統(tǒng)封閉等問題日益凸現(xiàn)出來，尤其是封閉性問題大大阻礙了數(shù)控車床系統(tǒng)中采用先進的計算機技術，使得數(shù)控車床技術的發(fā)展受到了嚴重的阻礙。而在這種情況下，開放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)有效地解決了數(shù)控車床升級改造的問題，有效地解決了框架結構固定、控制系統(tǒng)專一與市場需求變化頻繁之間的問題，也增強了控制系統(tǒng)的適應性和柔性，本文就開放式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控車床改造中的應用進行探討。

2　開放式數(shù)控系統(tǒng)的特點

　　開放式數(shù)控系統(tǒng)最大的特點就是“開放”，能夠根據(jù)生產系統(tǒng)的要求來升級控制系統(tǒng)的相應軟件或者硬件，同時將二者完全分開，構成網絡化的制造環(huán)境，軟件平臺和定義接口都可以由用戶自行定義，面向軟件配置數(shù)控系統(tǒng)的結構，在開放式數(shù)控系統(tǒng)中不斷地集成各種功能，按照加工過程的要求來提高數(shù)控車床的性能，并且還能夠對控制系統(tǒng)的功能進行添加、刪除、修改，用戶還可以結合自己的實際需要來不斷地增加新的控制功能。這樣一來，開放式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控車床改造中的應用，對于用戶和機床制造商都是極為有利的，這也是機床控制技術的發(fā)展方向。開放式數(shù)控系統(tǒng)主要具有五大特點，分別是適應網絡操作方式、平臺無關性、模塊化、可再次開發(fā)、標準化。

　　2.1　適應網絡操作方式

　　開放式數(shù)控系統(tǒng)會考慮到工業(yè)生產領域的應用范圍以及網絡技術的迅速發(fā)展速率，信息交換的過程中通過通信來實現(xiàn)各相對獨立的功能模塊，以便有效地達到滿足實時控制需要的要求。

　　2.2　平臺無關性

　　開放式數(shù)控系統(tǒng)結構中能夠實現(xiàn)各模塊相互之間獨立、無關聯(lián)的效果，也能夠有效地明確各模塊接口協(xié)議，最終用戶、機床廠、系統(tǒng)廠都能夠根據(jù)自己生產的需要和市場的需要來開發(fā)出個性的模塊。

　　2.3　模塊化

　　開放式數(shù)控系統(tǒng)的構造是透明的和可移植的，采用分布式控制原則，具有模塊化的特征。控制結構采用模塊分級式、子系統(tǒng)式、系統(tǒng)式。

　　2.4　可再次開發(fā)

　　開放式數(shù)控系統(tǒng)允許用戶在進行數(shù)控車床改造的過程中實現(xiàn)第二次開發(fā)，根據(jù)自己生產的需要和市場的需要來編輯、重構一個系統(tǒng)多種用途的作用。

　　2.5　標準化

　　開放式數(shù)控系統(tǒng)的“開放”不是毫無約束的開放，而是在一定條件下，一定約束規(guī)范的開發(fā)，因此，各類機床控制器的研發(fā)過程中應該用一個標準來進行約束。

3　開放式數(shù)控系統(tǒng)的應用——以T560_T開放式車床數(shù)控系統(tǒng)為例

　　T560_T開放式車床數(shù)控系統(tǒng)由PMAC-LITE四軸運動控制卡和工業(yè)控制計算機組成，它的軟件分為上位機（PC）和下位機（PMAC）兩部分。上位機主要完成系統(tǒng)的管理功能，如人機界面的實現(xiàn)、加工狀態(tài)顯示、仿真的實現(xiàn)、參數(shù)編輯、參數(shù)配置、程序文件編輯、端口狀態(tài)監(jiān)測和故障的診斷等工作。下位機的軟件主要是實現(xiàn)機床的運動控制與信號的邏輯控制。PTALK部分為上位機與下位機的通信模塊。servoworks提供豐富的用戶開發(fā)工具——servoworkssdk，其核心部分是swapi。它提供設計數(shù)控系統(tǒng)所需要的各種函數(shù)，如系統(tǒng)初始化、速度和位置控制、系統(tǒng)和伺服控制參數(shù)設置、手動和自動加工方式操作、數(shù)據(jù)和狀態(tài)的采集、系統(tǒng)自診斷、軸同步控制、PLC命令等。這些api提供對所有實時進程和資源的完全訪問能力，用戶可以使用它來開發(fā)自己的應用軟件。運動程序命令是一組緩沖命令，存放在緩沖器中，用R命令執(zhí)行，其作用是指定運動位置、運動方式和屬性、程序邏輯控制、變量賦值。

　　例如：
　　X100Y（P1）Z（P2*P3） 指定X、Y、Z的運動位置
　　LINEAR 直線插補方式
　　CIRCLE0　 順時針園弧插補方式
　　ABS 所有的軸以絕對值方式運動
　　INC（X） X軸以增量值方式運動
　　TM100 指定運動時間為100ms
　　GOTO（標號） 跳轉到指定標號的程序段
　　I130=3000 I變量賦值
　　SENDP“abcd” 通過總線傳送“abcd”給計算機
　　TA 指定運動加速時間
　　PLC程序指令也是一組緩沖命令，重復執(zhí)行，其中包
　　括運算、邏輯控制、信息傳送等命令。
　　例如：
　　IF
　　ELSE
　　ENDIF
　　WHILE
　　ENDWHILE
　　COMMAND“#4HM” 指定“電機4返回參考點”命令