CNC开放式架构

大多数计算机数控(CNC)系统对用户是封闭的。工程师通常只能给机器编程，仅此而已。即使它有一个所谓的编程接口(包括三维可视化和过程仿真，预定义的铣削/车削周期，甚至是一个小型的CAD/CAM系统)，它也不能由用户自由修改。

作者:Krzysztof Pietrusewicz，博士，波兰控制工程二零零八年一月一日

大多数计算机数控(CNC)系统对用户是封闭的。工程师通常只能给机器编程，仅此而已。即使它有一个所谓的编程接口(包括三维可视化和过程仿真，预定义的铣削/车削周期，甚至是一个小型的CAD/CAM系统)，它也不能由用户自由修改。

开放体系结构控制系统，无论开发人员如何理解，都是现代控制系统技术的一个显著趋势。“开放”是描述当今控制系统的一种非常时髦的方式。

许多努力正在进行中，以使控制系统架构更加开放。它有助于定义所提议的控制系统的开放程度。

评估CNC的开放性

在因特网上可以找到各种开放体系结构的控制系统。这些包括OSACA(自动化系统内控制的开放系统架构)，OMAC(开放模块化架构控制器)，NGC(下一代控制器项目，国家制造科学中心)和OSEC(控制器的开放系统环境)控制架构，以及其他。

但是，是什么定义了CNC的开放性?控制系统的开放程度是否可以测量?

迟永林的论文《开放体系结构控制器的评估空间》(国际先进制造技术杂志, 2005)。

评级类别包括适用的控制系统领域(0评级意味着控制器已被设计为特殊设备;10级意味着它可以用于制造业的所有领域)，以及可扩展性和可伸缩性(0:传统的封闭体系结构，10:完全开放的体系结构，其拓扑结构可以根据应用程序而更改)。

可以对开放性的其他方面进行类似的测量，例如模块化结构、标准化接口、功能和性能要求等等。

然而，一旦确定了系统的相对“开放性”，最真实的衡量标准就是在生产环境中将该技术付诸行动。

海洋工程

OCEAN项目(开放式模块化线性运动驱动控制系统)是波兰科技部的一项研究基金，由什切青工业大学机电中心的研究团队进行研究。

近7年的研究包括:

铣床结构建模;
许多控制算法的发展，包括鲁棒二自由度、模糊逻辑、神经网络、预测和混合控制;
激光三维振动监测;和
数控机床进给传动的建模。

OCEAN项目是Szczecin工业大学机电中心的一个跨学科团队正在进行的四个机电一体化项目之一。该团队包括5名教授，6名博士，4名博士生和OCEAN项目主任Stefan Domek教授，以及电气工程学院。

智能数控机床可以自我诊断。
来源:K. Pietrusewicz和控制工程

自诊断的机床

OCEAN的主要目标是引入一个开放的接口来开发铣床的诊断功能，测试它，并向用户介绍它。它包括:

运动控制高级算法;
不同的插值算法，包括NURBS(非均匀有理基或贝塞尔样条)，三维几何图形的数学表示;
灵活的人机界面;
扩展系统内核功能的选项;
接口为新的灵活的编程语言;和
接口为新型主动控制系统的运动部件。

接下来，该项目将发展:

全温型铣床结构;
智能、自诊断工具;和
噪声与振动控制(刀铣床系统的主动颤振抑制系统已进入研制的最后阶段)。

大学机电中心正在为该系统的下一步工作寻找新的合作伙伴;目前的合作是由Bernecker & Rainer提供的，它是OMAC的技术提供商和集成商成员。OCEAN计划预计于2010年完成。今年还将启动另外两个与智能数控机床概念相关的项目。

开放式CNC架构

作为一种有前途的工业自动化技术，开放式数控系统的应用越来越重要。它允许设备集成，一个友好的配置界面，并改进机床通信。在开发新的CNC时，使用开放式架构的好处包括更低成本的电子设备和更高性能的计算机。

美国、欧洲和亚洲正在开发几种类型的开放架构。全部使用标准PC电脑进行控制。

OSACA主要用于软件领域。它首次出现在欧洲的Esprit III项目6379项目中，这是涉及OAC(开放体系结构控制)标准的最大项目之一，包括网络连接和应用，定义具有模块化设计的独立硬件，并允许添加或删除数字控制，机器人控制，plc和其他控制器。

OMAC主要用于工业应用。OMAC始于1994年12月，当时克莱斯勒、福特和通用汽车发布了“汽车工业应用的开放、模块化体系结构控制器需求”。本文档作为北美汽车制造商使用控制器的指南。

OSEC架构用于许多工业领域的自动化，以控制制造设备，提高其性能并促进其维护。

HOAM-CNC(分层开放架构多处理器)系统用于硬件(包括新的传感器和特殊模块)。

每种架构都集成了来自多个制造商的设备，总体目标是降低成本而不牺牲性能。

欲了解更多信息，请访问www.globalelove.com/archive在线阅读本文。

在线额外

控制工程文章:

CNC编程(STEP-NC数据模型)www.globalelove.com/article/CA6339744.html

OMAC:开放技术，共享最佳实践，有助于集成离散的过程制造

www.globalelove.com/article/CA6517030.html

其他控制工程关于开放式CNC的文章

//www.globalelove.com/index.asp?layout=searchResultsCTL&text=open+cnc&content=all

具有相关专业知识的系统集成商

https://resource.controleng.com/index.asp?layout=searchaigresults&method=select&Engineering=25

提到的CNC供应商控制工程网上。

www.globalelove.com/index.asp ?布局= searchResultsCTL&text = cnc&content =

在数控控制系统中搜索控制工程买家指南:www.cesuppliersearch.com。

www2.kellysearch.com/ctl/us -产品- 24268. - html

OMAC……

OMAC用户组的公司共同努力:

为开放、模块化架构控制(OMAC)技术的开发、实施和商业化中的技术和非技术问题提供通用解决方案;
促进OMAC在控制技术供应商中的发展和OMAC在终端用户、oem和系统集成商中的采用;
作为用户、软件开发商、硬件制造商和oem在制造应用程序中的OMAC需求和操作经验的存储库;
促进工业和政府制定的技术指南的加速发展和融合，使之成为一套满足通用要求的技术指南;和
与用户团体合作制定共同的国际技术准则。
包装机械、制造基础设施和机床是OMAC的三个工作组。他们产生一致的指导方针，以提高灵活性，提高能力，并降低系统集成成本。

OMAC拥有来自最终用户公司、oem、技术提供商和集成商公司的约500名成员代表。成员包括有兴趣为制造应用开发和实施开放控制技术的公司。

OSACA……

OSACA(自动化系统内控制的开放系统架构)第二期项目9115的创建是为了管理这些模块，并建立模块化软件系统，通信接口，以及操作和开放数据库系统，用于新的功能和新的数字设备。该项目于1992年在德国、西班牙、法国、意大利和瑞士的研究机构开始。OSACA体系结构允许装配机床控制与用户界面，而不需要审查整个软件。平台由硬件和程序组(操作系统、通信系统)组成，为功能单元(FU)控制提供统一的服务。

OSACA架构的三个主要平台是:

通信系统:硬件和软件的定义独立于控制器应用程序模块之间的信息交换接口。OSACA通信系统允许客户端和服务器应用程序之间透明的信息交换;
参考体系结构:确定控件FU并指定外部接口。这样做是为了以一种已定义的方式通过内部数据实现外部单元的使用和集成。FU的例子有人机界面、联锁逻辑控制和轴运动控制。对于每个已识别的FU，使用面向对象通信来定义外部模块，以便与应用程序模块进行数据接口。读写数据访问的接口位于面向体系结构的对象中，这种访问可通过使用面向通信的对象来实现;
系统配置:允许通过不同应用模块的组合对控制器进行动态配置。这决定了给定功能的特定拓扑和分布式进程之间的同步。

OSACA系统平台图显示了由微机生成的配置请求是如何发送到系统的。重构使用基于面向对象程序和类库的FU，其中包含变量和内部数据。OSACA应用协议使用基于面向对象原则的客户机/服务器。

所有FU功能都将具有外部访问，并且可由通信平台进行配置。从客户的角度来看，可以通过发送和接收系统通信消息来访问服务器。

OSEC

六家日本公司(东芝机器公司、丰田机器工厂有限公司、山崎Mazak公司、IBM日本公司、三菱电机公司和SML公司)组成了一个小组，目标是开发一个用于数控设备的开放式架构平台。OSEC架构(控制器开放系统环境)小组寻求创建一个基于标准个人微型计算机PC的开放架构，以控制制造设备，提高其性能，并便于其维护。

个人微机可以控制设备，并作为工厂运行的信息库系统。采用该体系结构的设备可以作为基于计算机辅助采办与后勤保障(CALS)的采办与后勤保障系统。

有一些研究中心正在研究这种开放体系结构概念，例如增强型机器控制器项目——EMC(增强型机器控制器)。

HOAM-CNC

HOAM-CNC(分层开放架构多处理器-CNC)主要涵盖机器硬件，提供两个总线，一个CNC控制总线和另一个总线，允许引入新组件。

相关图表说明了HOAM-CNC使用微型计算机。标准的ISA主总线处理监视活动、数据处理、自适应控制和HMI。数控总线通过专用处理器实时控制各轴的位置和速度。

该系统允许在主总线上增加多个处理模块，在副总线上增加控制轴的交互。

欲了解更多信息，请访问:

www.br-automation.com

www.ncms.org国家制造科学中心

www.omac.org

www.osaca.org

www.usa.siemens.com/cnc