時間：2023-05-30 10:34:52
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數(shù)控系統(tǒng)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控系統(tǒng);維修技術(shù);故障
隨著微電子、計算機、信息處理、自動檢測和自動控制技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。它給工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了機會，提高了社會生產(chǎn)率與產(chǎn)品質(zhì)量，為社會創(chuàng)造出巨大的財富！數(shù)控技術(shù)廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，特別是工業(yè)生產(chǎn)中。出現(xiàn)故障后若不能及時維修處理，將影響正常生產(chǎn)，從而造成經(jīng)濟損失。本文從現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成入手，探討數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷方法與維修技術(shù)。
一、數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成與特點
1.構(gòu)成
當前，工廠所使用的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，包括有西門子、FANUC、NUM、Heidenhain、華中、廣州、航天數(shù)控系統(tǒng)等等。生產(chǎn)廠家不同，在設(shè)計上各有區(qū)別。但無論哪種系統(tǒng)，它們的基本原理和構(gòu)成是非常相似的。數(shù)控系統(tǒng)一般由系統(tǒng)程序、輸入輸出設(shè)備、通信設(shè)備、數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動裝置和測量裝置等構(gòu)成。
2.特點
（1）數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障若得不到及時維修，將影響生產(chǎn)，造成經(jīng)濟損失。因而對數(shù)控系統(tǒng)的維修人員的技能水平有更高的要求。
（2）數(shù)控系統(tǒng)的工作環(huán)境一般為工廠，要求數(shù)控系統(tǒng)具有在抗噪音、震動、高溫、粉塵、金屬屑等惡劣環(huán)境條件下工作的能力。
（3）數(shù)控系統(tǒng)要與各種數(shù)控設(shè)備及外部設(shè)備通信，通常接口電路復(fù)雜、可靠性要求高。
二、數(shù)控系統(tǒng)維修工作的基本條件
1.在維修手段方面應(yīng)具備的條件
必要的參考資料,包括維修手冊、線路圖、說明書及元器件分配表格等；常備易損壞配件，方便及時更換故障配件，保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)； 必要的檢測維修工具、儀器、儀表、編程器、計算機。最好有便攜式編程器，用以現(xiàn)場修改參數(shù)，編寫程序，節(jié)省維修時間； 建立起技術(shù)交流小組，對疑難雜癥進行會診，實現(xiàn)資源的共享。
2.維修工作人員應(yīng)具備的基本條件
具有嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度與良好的職業(yè)素養(yǎng)；具有較強的動手操作能力；會使用測試儀器、儀表等維修工具；掌握微機原理與接口技術(shù)、模擬與數(shù)字電路基礎(chǔ)、自動控制與電機拖動、檢測技術(shù)、可編程控制器原理、編程語言等基礎(chǔ)知識和一定的外語水平；并經(jīng)過專業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)知識的培訓。
三、數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷方法
1.直觀檢查法
（1）向現(xiàn)場操作人員詢問故障產(chǎn)生的現(xiàn)象。故障發(fā)生時（或故障發(fā)生后）是否有異響、火花亮光出現(xiàn)，它們來自何方，何處發(fā)熱異常，何處有異常震動等，就能判斷故障產(chǎn)生的主要部位。然后，進一步觀察可能產(chǎn)生故障的每塊電路板或是各種電控元件（繼電器、熱繼電器、斷路器等）的表面狀況。是否有燒焦、煙熏黑處或元件、連線斷裂，從而進一步縮小檢查范圍；再者，檢查系統(tǒng)的各種連接電纜是否有松脫、斷開、接觸不良等現(xiàn)象，這些也是處理數(shù)控系統(tǒng)故障時首先需要想到的。而后，觀察指示燈的變化情況：觀察各部件有無報警指示(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、裝置、變頻裝置等)；觀察顯示屏上有無提示的故障信號。通常在說明書上有報警信號的處理方法。一般來講，溫控、裝置的報警故障比較容易處理。而對于數(shù)控系統(tǒng)等部件的報警，維修人員需根據(jù)說明書上報警信號的處理方法仔細分析，判斷故障點出現(xiàn)的位置，逐步圈定范圍，對癥處理。也可以利用操作面板或編程器根據(jù)電路圖和PLC程序，查出相應(yīng)的信號狀態(tài)，按邏輯關(guān)系找出故障點進行處理。
（2）用手摸。停電檢查時可用手輕輕搖撥接線是否有松動、燒壞現(xiàn)象，端子和導(dǎo)線之間結(jié)合是否緊固，旋轉(zhuǎn)部件軸是否過緊，電氣元器件是否發(fā)熱及焊接點是否牢固等。各插頭座的插接狀況、各功率及信號導(dǎo)線(如伺服與電機接觸器接線)的聯(lián)接狀況，查看是否有異常情況等
（3）用耳聽。聽電動機旋轉(zhuǎn)時有無噪聲和異常聲響，變壓器有無蜂鳴聲。查看設(shè)備各部件工作狀態(tài)是否正常。振動異常及振動聲音過大等應(yīng)引起注意，這些都會成為故障的因素。
2.儀器測量法
儀器測量法是查找數(shù)控機床故障的基本方法。當機床發(fā)生故障時，利用手中的儀器、儀表（示波器、萬用表等）參照電氣原理圖和控制系統(tǒng)的邏輯圖等資料，沿著發(fā)生故障的通道，一步一步地測量，直到找到故障點為止。
用儀器測量法找故障不一定要從起點一直測量到終點，可采用優(yōu)選法進行，并要求維修人員不但要較好地掌握電路圖和邏輯圖，而且要較熟悉地了解電氣元器件的實際位置，才能迅速地排除故障。
3.接口狀態(tài)檢查法
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。這種檢查方法，對于診斷動作復(fù)雜的機構(gòu)故障起到極大作用，但要求維修人員既要熟悉本設(shè)備的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應(yīng)用。
4.參數(shù)調(diào)整法
數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置有可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同設(shè)備、不同工作狀態(tài)的要求。通過參數(shù)調(diào)整，既可以讓電氣系統(tǒng)與具體設(shè)備相匹配，也可以使設(shè)備各項功能達到最佳化。系統(tǒng)參數(shù)變化會直接影響到機床的性能，甚至使整機不能正常工作。在設(shè)計和制造數(shù)控系統(tǒng)時，雖已考慮到系統(tǒng)的可靠性問題，但不可能排除外界的一切干擾，而這些干擾有可能引起存儲器內(nèi)個別參數(shù)的變化。這類故障便是我們所說的“軟”故障，在維修時是很難克服的。此類故障需要重新調(diào)整相關(guān)的一個或多個參數(shù)方可排除。
5.模板互換法
數(shù)控系統(tǒng)大都采用模塊化設(shè)計，按功能不同劃分不同模塊，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電路的集成規(guī)模越來越大技術(shù)也越來越復(fù)雜，按常規(guī)方法，很難把故障定位到一個很小的區(qū)域，而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，為了縮短停機時間，我們可以根據(jù)模塊的功能與故障現(xiàn)象，初步判斷出可能的故障模塊，用好的備件交換診斷出壞的線路板，并做相應(yīng)的初始化啟動，而后將壞板修理或返修，對于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來越多的情況采用這種方法進行診斷，使系統(tǒng)正常工作，敏捷投入正常運轉(zhuǎn)。盡最大可能縮短故障停機時間，使用這種方法在操作時注意一定要在停電狀態(tài)下進行，還要仔細檢查線路板的版本，型號，各種標記，是否相同，對于有關(guān)的機床數(shù)據(jù)和電位計的位置應(yīng)做好記錄并做好標志。 否則不僅達不到目的，反而會把故障擴大。
通過對數(shù)控系統(tǒng)的了解，維修技術(shù)，診斷方法的認識，在實際中應(yīng)靈活應(yīng)用。在維修方法上可能用一種方法就能排除故障，亦可能需要多種方法同時進行。我們在實際的維修工作中應(yīng)根據(jù)情況，運用了各種診斷方法，養(yǎng)成記錄的習慣，并進行深層次分析故障原因，并采取適當措施避免故障再次發(fā)生，保證設(shè)備正常運行。必要時可根據(jù)現(xiàn)場條件使用成熟技術(shù)對設(shè)備進行改進。同時在運用故障診斷的過程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識,制定學習計劃,最終充實自己。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：FANUC數(shù)控系統(tǒng)；參數(shù)；設(shè)置；應(yīng)用
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）30-0065-02
FANUC數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)很多，其中每一位型參數(shù)又有八位，因此一套FANUC系統(tǒng)配置的數(shù)控機床少說也有近萬個CNC參數(shù)需要設(shè)定，這些參數(shù)的合理設(shè)置將會直接提升數(shù)控機床性能的發(fā)揮，提高其使用水平。大量的生產(chǎn)實踐證明了只有了解數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的含義，才能給數(shù)控機床的故障診斷和維修帶來方便，從而縮減機床故障診斷的時間，最終實現(xiàn)提高機床利用率的目的。此外，對數(shù)控機床系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置也是了解數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)軟件設(shè)計的窗口。在某些條件下，修改系統(tǒng)參數(shù)可以開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)在訂購時某些沒有表現(xiàn)出來的功能，有助于機床功能的二次開發(fā)。因此，對于任一型號系統(tǒng)的數(shù)控機床，了解并掌握系統(tǒng)參數(shù)的含義顯得尤為重要。機床生產(chǎn)廠家在數(shù)控機床出廠前，為了配合、適應(yīng)相配套的數(shù)控機床的具體功能情況對數(shù)控系統(tǒng)進行了許多初始參數(shù)設(shè)置，但有些參數(shù)需要經(jīng)過調(diào)試來進一步確定。在數(shù)控機床故障診斷與維修過程中，有時可以利用某些系統(tǒng)參數(shù)來調(diào)整機床，根據(jù)機床的實際運行狀況對部分參數(shù)進行適當?shù)男拚蕦I(yè)的數(shù)控維修人員要充分了解機床的這些系統(tǒng)參數(shù)，并將已設(shè)定好的系統(tǒng)參數(shù)進行備份，妥善保管，方便在維修時使用，另外參數(shù)調(diào)整后要采取相應(yīng)的保護措施，以防非專業(yè)維修人員的誤操作引起機床故障。
1 FANUC數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置
FANUC系統(tǒng)參數(shù)的更改方法很多，其中比較常用的方法有參數(shù)的手動設(shè)定方法、通過閱讀機/穿孔機接口用計算機傳輸軟件輸入?yún)?shù)；使用存儲卡輸入?yún)?shù)；使用USB口輸入?yún)?shù)；在引導(dǎo)系統(tǒng)（BOOT SYSTEM）下用存儲卡備份和復(fù)原SRAM（參數(shù)、程序、刀補等）。以手動設(shè)定方法為例說明參數(shù)更改的步驟。
將NC置于MDI方式下或按下急停按鈕，按功能鍵[OFS/SET]一次或幾次后，再按軟鍵[SETTING]，可顯示參數(shù)設(shè)定頁面。將光標移至“參數(shù)寫入”處，設(shè)定“參數(shù)寫入”=1，按軟鍵[ ON：1]，或者直接輸入1，再按軟鍵[輸入]，這樣參數(shù)成為可寫入的狀態(tài)。此時CNC產(chǎn)生P/S100報警（允許參數(shù)寫入）。解除此報警的方法：按下RESET+CAN或只按下RESET（設(shè)置參數(shù)No.3116#2=1）。參數(shù)修改后：若出現(xiàn)000號報警，需關(guān)系統(tǒng)電源；對軸參數(shù)進行設(shè)置后，需要關(guān)設(shè)備總電源。按MDI面板上的功能鍵[SYSTEM] 一次或幾次后，再按軟鍵[參數(shù)]，選擇參數(shù)頁面。從鍵盤輸入想顯示的參數(shù)號，然后按軟鍵[搜索]。可以顯示指定的參數(shù)所在頁面，光標在指定的參數(shù)位置上。參數(shù)設(shè)定完畢，需將參數(shù)設(shè)定頁面的“參數(shù)寫入=”設(shè)定為0，禁止參數(shù)設(shè)定。
2 FANUC數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的備份與恢復(fù)
FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)有加工程序、CNC參數(shù)、螺距誤差補償值、宏變量、刀具補償值、PMC程序、PMC數(shù)據(jù)、工件坐標系數(shù)據(jù)等，在機床不使用時這些數(shù)據(jù)是依靠控制單元中的電池進行保存的。如果控制單元損壞、電池更換或電池失效時出現(xiàn)差錯，將會造成這些重要的數(shù)據(jù)丟失。因此在數(shù)控機床的使用中，必須做好上述數(shù)據(jù)的備份工作，當出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失時，可以選取一定的方法來恢復(fù)這些數(shù)據(jù)，從而使得機床能夠正常的運行。
常用數(shù)據(jù)備份和加載有兩種方法：開機時通過數(shù)據(jù)備份及加載引導(dǎo)畫面進行；數(shù)控系統(tǒng)工作時通過數(shù)據(jù)輸入輸出方式進行。前者備份的數(shù)據(jù)是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整體，下次恢復(fù)或調(diào)試其他相同機床時，可以迅速的完成，但是數(shù)據(jù)為機器碼且為打包形式，不能在計算機上打開；而后者在備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)時首先要將20號參數(shù)設(shè)定為4，然后要在編輯方式下選擇要傳輸?shù)南嚓P(guān)數(shù)據(jù)的畫面。若要給備份的數(shù)據(jù)起自定義的名稱，則可以通過[ALL IO]畫面進行。
3 FANUC數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的保護方法
數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置正確與否會直接影響機床能否正常運行。在數(shù)控機床總故障數(shù)中，約10%的故障是由系統(tǒng)參數(shù)引起的，因此數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)故障也是機床的一種常見故障。而大多情況下這些參數(shù)故障是由于操作者的誤操作，改變了數(shù)控機床的某些系統(tǒng)參數(shù)造成的。對數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)等重要文件進行保護，以防機床操作者或其他人員的的誤操作，也是數(shù)控機床在日常維護工作中一個極其重要的環(huán)節(jié)。本文簡要介紹FANUC 0i系統(tǒng)的數(shù)控機床在故障診斷與維修中幾個常用的系統(tǒng)參數(shù)保護方法。
3.1 數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)修改法
方法1：通過面板上的[OFFSET/SETTING]按鍵，顯示參數(shù)設(shè)定界面，將“參數(shù)寫入”一欄寫入0即可。此方法主要適用于對系統(tǒng)參數(shù)不是很了解的機床操作者。
方法2：將3299號參數(shù)的第0位（PKY）更改為1，則上述方法1參數(shù)設(shè)定界面中的“參數(shù)寫入”無法修改。此方法主要是由于參數(shù)的寫入保護是由數(shù)控系統(tǒng)PMC信號中的“KEYPRM”信號（G46.0）狀態(tài)決定的，更改上述參數(shù)可禁止系統(tǒng)參數(shù)寫入。
方法3：要想進入系統(tǒng)的參數(shù)界面，就必須先按面板上的[SYSTEM]按鍵，所以把3208號參數(shù)的第0位（SKY）更改為“0”，MDI面板的功能鍵[SYSTEM]將無效，系統(tǒng)也將無法進入?yún)?shù)的設(shè)定界面，也就無法對參數(shù)進行修改。
由于方法2和方法3在一般的數(shù)控機床維修資料中較少提及，所以大部分人員并不清楚這些參數(shù)的作用，更不知道如何解除參數(shù)的保護，從而起到較好的保護系統(tǒng)參數(shù)的目的。
3.2 系統(tǒng)參數(shù)修改與系統(tǒng)PMC梯形圖結(jié)臺法
只需查閱相關(guān)的資料就可以解除采用上述三種方法的參數(shù)保護，因此就需要采用深層次的保護方法來保證系統(tǒng)參數(shù)的安全性。由于大部分一線的專業(yè)維修人員都無法做到系統(tǒng)PMC梯形圖的編寫，因此通過更改系統(tǒng)參數(shù)和修改系統(tǒng)的PMC梯形圖相結(jié)合的方法可達到很好保護系統(tǒng)參數(shù)的作用。
首先將3299號參數(shù)的第0位修改為1，然后把系統(tǒng)的PMC梯形圖修改如圖1所示，即通過系統(tǒng)的一個“邏輯0”可編程序控制器信號R9091.0來控制G46.4（KEY 2），使該信號一直處于0的狀態(tài)，用鑰匙開關(guān)信號X13.1來控制G46.3（KEY 1）、G46.5（KEY 3）和G46.6（KEY 4）3個信號，這樣就可以實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)這一重要數(shù)據(jù)的保護。
4 系統(tǒng)參數(shù)在維修中的應(yīng)用
數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)都是經(jīng)過一系列的理論計算并通過大量的試驗、調(diào)整而獲得的。參數(shù)通常情況下存放于數(shù)控系統(tǒng)的靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）中，當受到外界的干擾、電池電量不足以及數(shù)控系統(tǒng)長期不通電等情況時，都可能導(dǎo)致部分參數(shù)發(fā)生變化或丟失，對機床和數(shù)控系統(tǒng)的運行產(chǎn)生直接的影響。尤其當數(shù)控機床長期的閑置不使用時，系統(tǒng)參數(shù)丟失的現(xiàn)象更會容易出現(xiàn)。因此，維修數(shù)控機床行之有效、也是一個常用的方法就是檢查數(shù)控系統(tǒng)并恢復(fù)機床的系統(tǒng)參數(shù)。此外，由于數(shù)控機床經(jīng)過長時間的運行后，機床的某些運動部件會產(chǎn)生磨損、電器元件的性能也隨之發(fā)生一定的變化等原因，也需要維修人員對相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)進行適當?shù)恼{(diào)整。
4.1 參數(shù)類故障的維修思路
系統(tǒng)參數(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的位置，對其設(shè)置的是否恰當將會對機床的工作性能和工件的加工精度產(chǎn)生很大的影響。在調(diào)試階段，如果參數(shù)設(shè)置的不合理或人為不恰當?shù)膮?shù)更改，都有可能使得數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)失控現(xiàn)象、加工誤差大等故障發(fā)生，甚至還會出現(xiàn)一系列的報警或一些無顯示信息的報警故障現(xiàn)象。因此，一定要先清楚地掌握系統(tǒng)參數(shù)的含義和其對應(yīng)的功能之后再進行參數(shù)的設(shè)置。
4.2 參數(shù)類故障維修案例
4.2.1 手輪進給方式下?lián)u動手輪無作用的維修
某一FANUC 0i mate D系統(tǒng)的數(shù)控車床，在手輪進給方式下?lián)u動手輪不起作用。直接檢查8131號參數(shù)的第0位（HPG）和7113號參數(shù)的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)7113號參數(shù)（手輪進給倍率）的設(shè)定值正確，而8131號參數(shù)的第0位數(shù)值不知什么原因變?yōu)?了，0狀態(tài)是取消使用手能，搖動手輪時當然不會有信號輸出。修改該參數(shù)為1，并把參數(shù)設(shè)定界面中的“參數(shù)寫入”一欄寫入0即可或?qū)懕Ｗo參數(shù)8900的第0位改成0后，關(guān)掉系統(tǒng)電源并重新啟動手輪使用恢復(fù)正常。
4.2.2 風扇損壞的維修
一臺FANUC 0i系統(tǒng)的數(shù)控機床，開機一段時間后畫面顯示ALM701報警信息。通過查閱FANUC數(shù)控機床維修材料，得到是控制單元上部的風扇由于過熱的原因而引起的報警。打開該機床后側(cè)的電氣柜，發(fā)現(xiàn)控制單元上部的其中一個冷卻風扇停止工作，用萬用表測得風扇的電源正常，因而可以斷定是該冷卻風扇損壞。考慮到短時間內(nèi)購買不到同一類型的風扇，只好將8901號參數(shù)的第0位更改為“1”先解除上述的報警，然后再用外部冷風進行強制冷卻，等待風扇購到后，再將8901參數(shù)的第0位數(shù)值更改為“0”。
4.2.3 解除軟限位超程報警故障的方法
某FANUC 0i mate D數(shù)控系統(tǒng)的機床在工作過程中，無故斷電，再次通電后界面顯示500#報警信息，報警內(nèi)容為“Z軸方向出現(xiàn)了軟限位超程”。
故障產(chǎn)生后，機床的兩個軸都被鎖定。從十字滑臺上分析Z軸停止的位置，得到其停在滑臺的中間，由此可判斷Z軸不可能超出行程。再查找機床的兩個軟限位參數(shù)――1320號（各軸正方向儲存的行程極限）參數(shù)和1321號（各軸負方向儲存的行程極限）參數(shù)，發(fā)現(xiàn)這兩個參數(shù)并沒有被改動。當用手左右轉(zhuǎn)動Z軸的絲杠時，向左轉(zhuǎn)動會出現(xiàn)501#報警（即負方向超出行程），向右轉(zhuǎn)動會出現(xiàn)500#報警（即正方向超出行程），由此可判定報警信息來自于Z軸丟失了零點信息。將1320、1321這兩個軟限位參數(shù)分別修改為極限值999999和-999999，并按下系統(tǒng)的復(fù)位鍵，超程報警信息消失，重新使Z軸返回零點后，該故障解除。
4.2.4 解除SV5136 FSSB：放大器數(shù)不足的報警
某FANUC 0i系統(tǒng)的數(shù)控車床閑置一段時間后再開機，出現(xiàn)SV5136 FSSB：放大器數(shù)不足的報警，維修說明書的解釋內(nèi)容為與控制軸的數(shù)目比較時，F(xiàn)SSB識別的放大器數(shù)目不足。軸數(shù)的設(shè)定或放大器的連接有誤。通過放大器設(shè)定畫面查找到Z軸的伺服放大器未連接到機床，檢查FSSB（FANUC 伺服串行總線）連接正常，且24 V電源供電也正常。將系統(tǒng)的1902號參數(shù)的第0位設(shè)置為0后，關(guān)閉系統(tǒng)電源，再次啟動機床后發(fā)現(xiàn)報警消失，故障解除。
5 結(jié) 語
數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置在機床故障診斷與維修中有著廣泛的應(yīng)用。機床操作者如果能了解并掌握這些參數(shù)的含義和作用，將會為數(shù)控機床的維護維修帶來極大的方便，縮減故障維修的時間，從而提高機床的使用率。需要強調(diào)的是，如需更改系統(tǒng)的某些參數(shù)，首先要了解該參數(shù)的含義，明確該參數(shù)發(fā)生變動時會產(chǎn)生的現(xiàn)象，以及對其他的參數(shù)是否有影響，同時做好詳細的記錄，以便對比不同參數(shù)產(chǎn)生的結(jié)果，并選取其中最佳的數(shù)值設(shè)定到對應(yīng)的表中；其次在參數(shù)修改前，要做好參數(shù)備份工作；最后修改好參數(shù)后要對其進行必要的保護，以防誤操作帶來不必要的麻煩。
參考文獻：
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【關(guān)鍵字】數(shù)控系統(tǒng)；主流系統(tǒng)；認識體會
當前，西門子（SIEMENS）與發(fā)那科（FANUC）都是很好的數(shù)控系統(tǒng)，占據(jù)了大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)市場，都為中國的數(shù)控機床業(yè)的發(fā)展做出了貢獻。兩相比較，西門子（SIEMENS）對環(huán)境要求比較高，發(fā)那科（FANUC）能更好的用于工業(yè)環(huán)境。另一方面，從易用性的角度出來，西門子（SIEMENS）的數(shù)控系統(tǒng)一般功能較多，西門子840D是20世紀90年代后期的全數(shù)字化高度開放式數(shù)控系統(tǒng)，它的人機界面更易操作，更易掌握，軟件內(nèi)容更加豐富，具有高度模塊化及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)。840D的計算機化、驅(qū)動的模塊化和驅(qū)動接口的數(shù)字化，這三化代表著當今數(shù)控的發(fā)展方向。應(yīng)用于眾多數(shù)控加工領(lǐng)域，能實現(xiàn)鉆、車、銑、磨等數(shù)控功能。其采用32位微處理器，實現(xiàn)CNC控制，可完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制。最多可控制31個軸（最多31個主軸）。其插補功能有樣條插補、三階多項式插補、控制值互聯(lián)和曲線表插補，這些功能為加工各類曲線曲面類零件提供了便利條件。840D系統(tǒng)提供有標準的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Window98/2000下開發(fā)自定義的界面。此外，2個通用接口RS-232可使主機與外設(shè)進行通信，用戶還可通過磁盤驅(qū)動器接口和打印機并行接口完成程序存儲、讀入及打印工作。通過RS-232接口可方便地使840D與西門子編程器或普通的個人電腦連接起來，進行加工程序、PLC程序、加工參數(shù)等各種信息的雙向通訊。它的硬件結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊、模塊化，軟件內(nèi)容更加豐富，功能更強大，其軟件系統(tǒng)開放式系統(tǒng)理念的一個重要特點是，可以在數(shù)控核心部分，使用標準的開發(fā)工具對用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和功能宏進行調(diào)整，代表并引領(lǐng)著當今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。因此， SEIMENS數(shù)控系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢在于功能非常豐富和強大，它是一個全數(shù)字化、高度開放的系統(tǒng)，因此，設(shè)備制造商可以比較容易地在進行二次開滿足不同的應(yīng)用需求。
發(fā)那科（FANUC）數(shù)控系統(tǒng)也很典型，其系統(tǒng)穩(wěn)定易用，操作界面友好，實用性很強，發(fā)那科更加容易上手， 應(yīng)用非常廣泛。常見的FANUC O系列，系統(tǒng)各系列總體結(jié)構(gòu)非常的類似，具有基本統(tǒng)一的操作界面。FANUC系統(tǒng)可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應(yīng)性很強。FANUC系統(tǒng)具有主軸控制回路為位置閉環(huán)控制，主軸電機的旋轉(zhuǎn)與攻絲軸（Z軸）進給完全同步，從而實現(xiàn)高速高精度攻絲。復(fù)合加工循環(huán)可用簡單指令生成一系列的切削路徑。比如定義了工件的最終輪廓，可以自動生成多次粗車的刀具路徑，簡化了車床編程。適用于切削圓柱上的槽，能夠按照圓柱表面的展開圖進行編程。可直接指定諸如直線的傾角、倒角值、轉(zhuǎn)角半徑值等尺寸，這些尺寸在零件圖上指定，這樣能簡化部件加工程序的編程。可對絲杠螺距誤差等機械系統(tǒng)中的誤差進行補償，補償數(shù)據(jù)以參數(shù)的形式存儲在CNC的存儲器中。CNC內(nèi)裝PMC編程功能，PMC對機床和外部設(shè)備進行程序控制。機床隨機存儲模塊可在CNC上直接改變PMC程序和宏執(zhí)行器程序。由于使用的是閃存芯片，故無需專用的RAM寫入器或PMC的調(diào)試RAM。
國內(nèi)中高端用戶大多采用的即是SEIMENS、FANIC等這些國際知名公司的數(shù)控系統(tǒng)，尤其是在制造業(yè)這樣的生產(chǎn)線上，這些品牌的數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)著中高端的主流市場，主流數(shù)控系統(tǒng)以SEIMENS 840D和820D數(shù)控系統(tǒng)為代表，我所在的公司于2006年全面啟動新廠搬遷建設(shè)，一期、二期購置了多臺當今主流數(shù)控系統(tǒng)的進口數(shù)控設(shè)備，設(shè)備非常先進，目前共有數(shù)控機床幾十臺，其中有大約1/3的數(shù)控機床是歐洲一些國家的廠商生產(chǎn)的，所配備的數(shù)控系統(tǒng)大部分是當今主流的SEIMENS 840D系統(tǒng)，占整個車間數(shù)控系統(tǒng)的70%以上，還有部分是FANIC數(shù)控系統(tǒng)，從2008年投產(chǎn)使用到現(xiàn)在，單從數(shù)控系統(tǒng)來看，我認為：SEIMENS 840D系統(tǒng)技術(shù)先進、功能較強、程序比較完善；發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮得特別好，而且NC程序也比較容易理解。SEIMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)顯著的技術(shù)優(yōu)勢在于計算機化，驅(qū)動的模塊化，控制與驅(qū)動接口的數(shù)字化，這也代表著當今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。它的硬件結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊、模塊化；軟件內(nèi)容更加豐富，功能更強大。SEIMENS 840D可用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制，其典型特征是德國NILES公司的N40、N50車銑復(fù)合加工中心，其數(shù)控系統(tǒng)具有大量的控制功能，如鉆削、車削、銑削、磨削以及特殊控制，這些功能在使用中不會有任何相互影響。
當然，相對來說，西門子數(shù)控系統(tǒng)價格較高，在我廠的實際生產(chǎn)運行中穩(wěn)定性不夠好，特別是系統(tǒng)報警故障、電源模塊和伺服驅(qū)動模塊容易燒壞等出現(xiàn)的故障，對我們的生產(chǎn)尤其是維修工作影響較大，有時要花費大量費用用于請外國專家修理和更換部件，費用比較工時比較大。一年少則一次多則大約會發(fā)生多次此類情況。能盡量將所有技術(shù)資料進行漢化，這樣更有利于其技術(shù)和產(chǎn)品的推廣。
在這幾年的大批量生產(chǎn)工作中，數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮得特別好是日本的FANIC系統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備，而且其使用的年數(shù)比這些新購置的設(shè)備早，NC程序也比較容易理解，價格也較便宜。FANIC數(shù)控系統(tǒng)的特點是性能穩(wěn)定，操作界面友好，系統(tǒng)在設(shè)計中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。其數(shù)控系統(tǒng)具有很強的抵抗惡劣環(huán)境影響的能力，其工作環(huán)境可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，對自身的系統(tǒng)采用了比較好的保護電路，因此可以說適應(yīng)性很強，很潑辣。
在實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)單位工作現(xiàn)場的數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)的維修和調(diào)整問題還是比較頻繁的，這些問題帶來的維修費用和停產(chǎn)損失一直是生產(chǎn)單位十分頭痛和無法承受的損失，生產(chǎn)單位也迫切希望供應(yīng)商、商能積極地幫助解決這些問題，特別是加強技術(shù)和應(yīng)用方面的培訓，包括操作、編程、調(diào)整和維修等。另外，用戶對備件儲備、快速響應(yīng)服務(wù)等也提出了一些期望。相信數(shù)控系統(tǒng)將來也會進一步降低成本價格，提高集成性、可靠性和操作的舒適性，體積更加密集型、系統(tǒng)柔性和開放性及拓寬功能會更加全面，最終將大大提高數(shù)控機床生產(chǎn)能力的效率。
【參考文獻】
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在計算機系統(tǒng)中，總線接口對整個系統(tǒng)的性能和功能都有直接影響，有關(guān)專家預(yù)測，在下一世紀里，串行總線將逐漸取代并行總線。
在數(shù)控系統(tǒng)中，個人計算機技術(shù)與數(shù)控技術(shù)越來越緊密地結(jié)合，由此而產(chǎn)生的具有開放性的PCNC數(shù)控系統(tǒng)，正在取代傳統(tǒng)形式的數(shù)控系統(tǒng)，并成為市場的主流產(chǎn)品。計算機總線結(jié)構(gòu)的變革，必將影響數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，串行總線的應(yīng)用將極大地改變現(xiàn)有的傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。
2 串行總線的優(yōu)點
同并行總線相比，串行總線具有許多優(yōu)點。串行總線連接引腳數(shù)量少，連接簡單，成本較低，系統(tǒng)可靠性高。串行總線對系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)具有重大的影響，它的應(yīng)用有助于數(shù)據(jù)流計算機體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。
對于高速計算機系統(tǒng)，串行總線比并行總線更容易使用。在并行總線中，傳輸數(shù)據(jù)的各個位必須處于一個時鐘周期內(nèi)的相同位置，頻率越高，對器件的傳輸性能和電路結(jié)構(gòu)要求越嚴格，系統(tǒng)設(shè)計難度加大，致使系統(tǒng)成本提高，可靠性降低。相比之下，使用串行總線時，數(shù)據(jù)的各個位是串行傳輸?shù)摹Ｔ诖锌偩€設(shè)計時，既可以嵌入時鐘信號作為同步信號，也可以采用鎖相環(huán)的時鐘恢復(fù)方式；同并行總線相比，串行總線的傳輸線效應(yīng)比較容易處理，從而降低設(shè)計難度和系統(tǒng)成本。
另外，以串行信息包為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，不需要編寫驅(qū)動程序。當斷開任何一根互連線，對全部信息包進行解碼時，串行總線將這些信息包移入存儲器并中斷處理器，這是一種局部的中斷或事件。隨后微處理器將查看這些信息包，而不需要用驅(qū)動程序進行上述工作。系統(tǒng)將成為一種信息傳遞系統(tǒng)，而不是事件驅(qū)動系統(tǒng)。
外圍串行總線方式，如IEEE-1394/火線和USB(通用串行總線)，已能成功應(yīng)用。某些供應(yīng)商準備采用某種串行總線方式替代PCI(外圍器件互連)系統(tǒng)總線。例如，Intel公司在1998年秋季披露，下一代I/O(NGI/O)串行總線能替代個人計算機中的PCI總線。
為了適應(yīng)串行總線系統(tǒng)的要求，一些從事前沿技術(shù)研究的計算機公司，如Mercury Computer Systems公司正在研究光學底板及光學接口等技術(shù)。可以預(yù)料，光學鏈路將會在串行總線系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
3 國外數(shù)控系統(tǒng)總線接口的發(fā)展概況
在數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)中，世界上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠日本FANUC公司最近推出的15i/16i/18i/21i系列數(shù)控系統(tǒng)，便是一種串行總線結(jié)構(gòu)形式的數(shù)控系統(tǒng)。該系列數(shù)控系統(tǒng)以其獨特的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的性能引起了關(guān)注。其中配備18i系統(tǒng)的鉆削中心已在我國銷售。
根據(jù)日本FANUC公司提供的資料，我們以15i系統(tǒng)為例進行簡要介紹。
15i系統(tǒng)是目前世界上最高性能的CNC數(shù)控系統(tǒng)，最多可進行24軸控制，可控制5軸機床完成如航空部件，模具等零件的高速、高精度加工。插補精度為1nm(被稱為NANO插補)，改進加減速控制(Fine HPCC)，適應(yīng)高速、高精度加工的要求。
傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)和每臺伺服單元相連都需要一根電纜線，系統(tǒng)連接比較復(fù)雜。15i系統(tǒng)與各軸伺服單元是通過高速串行總線連接的，僅需一根光纜就可以連接8臺伺服單元。另外通過一根電纜即可與I/O模塊相連，I/O模塊可以擴展。操作單元采用14＂彩色液晶顯示觸摸屏，用戶的機床操作可在觸摸屏上進行，大大簡化了電氣配線，整個系統(tǒng)連接非常簡單，從而降低了成本和維修難度，提高了可靠性和靈活性。
該系列產(chǎn)品在市場中具有很強的競爭力，在未來幾年中FANUC i系列數(shù)控系統(tǒng)將逐漸取代FANUC 0系列數(shù)控系統(tǒng)，成為該公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。
1990年德國一些著名的CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)制造商，例如SIEMENS、BOSCH、AMK等公司，與科研機構(gòu)共同發(fā)起成立了SERCOS協(xié)會，并制訂了串行實時通訊協(xié)議(Serial Real Time Communication Specification)，以便在德國建立一個統(tǒng)一的CNC系統(tǒng)與數(shù)字伺服系統(tǒng)接口標準，并開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品。1992年4月，該協(xié)議已經(jīng)被建議作為新的德國標準和國際標準DIN/IEC44。目前該協(xié)議已經(jīng)被歐洲主要CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)制造商所接受，引起國際同行業(yè)的重視。THOMSON公司已經(jīng)取得SERCOS接口硬件的生產(chǎn)許可，生產(chǎn)出SERCOS接口控制器SERCOS410A ASIC芯片，供CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)生產(chǎn)廠家使用。1997年日本也成立了SERCOS協(xié)會。
另外，歐洲的一些公司已推出具有CAN總線接口的伺服控制單元，并投入實際應(yīng)用。
4 我國的現(xiàn)狀和對策
在我國市場上，國外數(shù)控系統(tǒng)仍占統(tǒng)治地位，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)還占據(jù)著市場的絕大部分份額，中國市場成為其落后技術(shù)及庫存的傾銷地。
雖然中華Ⅰ型、航天Ⅰ型、華中Ⅰ型等PCNC系統(tǒng)相繼推出，但總體設(shè)計仍未擺脫傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的框架，成本較高，目前還難以取代傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場地位。但隨著個人計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)不可避免地將被更具有競爭力的串行總線計算機數(shù)控系統(tǒng)(SCNC)所取代。串行總線計算機數(shù)控系統(tǒng)將成為數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展的方向，對串行總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)引起我們的高度重視。
在學習消化國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，盡快研究、建立有關(guān)的標準和協(xié)議，選擇適用的實時操作系統(tǒng)，開發(fā)相應(yīng)的數(shù)控軟件、串行接口芯片和伺服系統(tǒng)，推出我國自主版權(quán)的新一代數(shù)控系統(tǒng)，為參與國際市場競爭打下良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。
5 結(jié)束語
串行總線計算機數(shù)控系統(tǒng)(SCNC)是數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向，我們不能完全依賴國外進口，應(yīng)加強對新技術(shù)、新方法的研究。國內(nèi)同行應(yīng)團結(jié)一致，共同努力，聯(lián)合相關(guān)行業(yè)，尋求發(fā)展，振興我國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。
作者單位
鄭立新，北京朝陽區(qū)東直門外望京路4號，北京機床研究所數(shù)控工程中心，郵編：100102
參考文獻
PLC以其可靠性高、邏輯控制功能強、體積小、適應(yīng)性強和與計算機接口方便等優(yōu)勢在工業(yè)測控領(lǐng)域廣泛運用,已大量替代由中間繼電器和時間繼電器等組成的傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)。近年來,PLC技術(shù)發(fā)展迅猛,新產(chǎn)品層出不窮。高端PLC不僅擅長開關(guān)量檢測和邏輯控制,而且能夠處理模擬信號、進行位置控制和回路控制,還可以連接各種觸摸屏人機界面并具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能。高端PLC配備適當?shù)奈恢每刂茊卧陀|摸屏人機界面,并根據(jù)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)或柔性制造系統(tǒng)(FMS)的具體要求,配置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模塊或網(wǎng)絡(luò)單元,即可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連,構(gòu)成開放的數(shù)控系統(tǒng)。本文介紹一種基于OMRON高端PLC的磨削數(shù)控系統(tǒng),這種數(shù)控系統(tǒng)裝備的位置控制單元可以實現(xiàn)兩軸聯(lián)動,并可根據(jù)實際需要,任意擴展控制軸數(shù);觸摸屏人機界面可以根據(jù)操作需要靈活設(shè)計;還可通過DeviceNet、ControllerLink和TCP/IP協(xié)議單元進行多層次的網(wǎng)絡(luò)互連。這種數(shù)控系統(tǒng)目前已在3MZ2120磨床數(shù)控技術(shù)改造中獲得成功應(yīng)用。
1.數(shù)控系統(tǒng)的開放特征與典型模式
開放式數(shù)控系統(tǒng)一般基于PC平臺,具有模塊化、標準化、平臺無關(guān)性、可二次開發(fā)和適應(yīng)聯(lián)網(wǎng)工作等特征。基于PC平臺的開放式數(shù)控系統(tǒng)目前有3種典型模式。第一種為衍生型(專用NC+PC),在傳統(tǒng)CNC中插入專門開發(fā)的接口板,使傳統(tǒng)的專用CNC帶有PC的特點。此種模式是由于數(shù)控系統(tǒng)制造商不能在短期內(nèi)放棄傳統(tǒng)的專用CNC技術(shù)而產(chǎn)生的折中方案,尚未實現(xiàn)NC內(nèi)核的開放,只具有初級開放性;第二種為嵌入型(PC+NC控制卡),將基于DSP的高速運動控制卡(NC控制卡)插在PC的標準擴展槽中,由PC機執(zhí)行各種非實時任務(wù),NC控制卡處理實時任務(wù)。是目前基于PC平臺的開放式數(shù)控系統(tǒng)的主流;第三種為全軟件數(shù)控系統(tǒng),PC機不僅能夠完成管理等非實時任務(wù),也可以在實時操作系統(tǒng)的支持下,執(zhí)行實時插補、伺服控制、機床電器控制等實時性任務(wù)。這種模式的數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了NC內(nèi)核的開放和用戶操作界面的開放,可以直接或通過網(wǎng)絡(luò)運行各種應(yīng)用軟件,是真正意義上的開放式數(shù)控系統(tǒng)。與PC平臺開放式數(shù)控系統(tǒng)相比,基于高端PLC的數(shù)控系統(tǒng)的開放性主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層面和系統(tǒng)擴充層面。高端PLC采用類似于PC的總線結(jié)構(gòu)和面向操作的梯形圖語言編程,模擬量處理單元、位置控制單元、回路控制單元、網(wǎng)絡(luò)模塊或網(wǎng)絡(luò)單元等高端部件都有專用控制語句,具有系統(tǒng)構(gòu)建靈活、擴充能力強、應(yīng)用軟件設(shè)計便捷等優(yōu)點。編程語言標準化和部件可互換性的不斷增強,現(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)標準的普遍采用,都使基于高端PLC的數(shù)控系統(tǒng)變得更加開放,將成為面向CIMS或FMS的設(shè)備層的重要組成部分。
2.基于高端PLC的磨削數(shù)控系統(tǒng)
2.1開關(guān)信號監(jiān)測與邏輯控制
當前系統(tǒng)輸入輸出單元是PLC的基本組成部分,在磨削數(shù)控系統(tǒng)中承擔所有開關(guān)信號的監(jiān)測和全部邏輯控制功能。監(jiān)測信號主要有:機械手進出、機械手上下、料盤正反轉(zhuǎn)、修整器起落等動作的位置信號,磨削設(shè)備和輔助裝置上的各種工作狀態(tài)信號和異常報警信號。系統(tǒng)輸出單元控制磨削設(shè)備上所有電磁閥和機床電器系統(tǒng)等,通過磨削設(shè)備上的液壓系統(tǒng),控制機械手、料盤、工件卡盤、砂輪軸、床身、修整器等基本部件和冷卻、、過濾等輔助裝置按照磨床動作和磨削工藝要求工作,實現(xiàn)磨削加工過程的自動化。
2.2工件與砂輪運轉(zhuǎn)速度控制
保持工件與砂輪轉(zhuǎn)動速度恒定,對提高磨削加工質(zhì)量十分有利。為此系統(tǒng)配備了2臺帶RS-485串口變頻器,分別驅(qū)動工件軸和砂輪軸。PLC采用聯(lián)機隨動控制保證兩者之間速度的配合與穩(wěn)定。操作人員依據(jù)磨削加工要求設(shè)定工件軸變頻器速度參數(shù),PLC接收該參數(shù)后,參照砂輪直徑(設(shè)定或記憶值)和轉(zhuǎn)動速度比例關(guān)系,計算并自動設(shè)定砂輪軸變頻器的速度參數(shù)。在磨削加工過程中,PLC對砂輪在磨削及修整過程中的損耗給予速度自動補償。PLC最多可以控制32臺變頻器,不同廠家的變頻器可采用協(xié)議宏通信聯(lián)接。PLC按照變頻器地址(0-31)、指令代碼和相關(guān)數(shù)據(jù)順序向變頻器傳送命令,對變頻器運行、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等實施控制;PLC還可以監(jiān)視變頻器運行狀態(tài),當變頻器發(fā)生過電流、過電壓、變頻器過載、硬件異常、電機過載、過力矩檢測、電源異常、通信超時等情況,可將異常參數(shù)傳輸給PLC,由PLC作出相應(yīng)處理。
2.3位置控制單元(PCU)與位置控
制高端PLC配備單軸位置控制單元,與步進電機或交流伺服電機驅(qū)動器配套使用,可以完成開環(huán)或半閉環(huán)位置控制及速度控制,配備兩軸聯(lián)動位置控制單元可以進行實時插補控制,實現(xiàn)直線和圓弧曲面等加工控制。目前全球各主要PLC制造商都已推出與高端PLC配套的PCU,具備高速和高精度的位置控制功能。OMRON公司的CJ1MCPU自帶PCU的位置脈沖速度為1kBPS,高級PCU的速度可達到500kBPS,松下PP2或PP4系列的位置控制速度高達1MBPS。采用高端PLC設(shè)計數(shù)控系統(tǒng),需根據(jù)控制精度、運行速度和運行軌跡要求選擇適合的位置控制單元(PCU)。磨削數(shù)控系統(tǒng)控制精度要求較高(F1μm),一般選擇數(shù)字交流伺服系統(tǒng)。OMRON高端PLC專用高級指令控制脈沖輸出,可選擇梯形、S形或三角形速度曲線運行,實現(xiàn)定程、點動、返回原點和原點搜索等運動控制。程序設(shè)計可選擇相對坐標系或絕對坐標系,按照圖2所示的梯形圖編程運行,可實現(xiàn)各種磨削加工所應(yīng)遵循的運行曲線。圖3表示該數(shù)控系統(tǒng)準確實現(xiàn)鐵路軸承內(nèi)套擋邊粗、精、光磨削加工和3MZ2120磨床快進、快退幾個階段的速度控制和位置控制的運動軌跡。
2.4觸摸屏人機界面設(shè)計
基于高端PLC的磨削數(shù)控系統(tǒng)可選用觸摸屏人機界面(ProgrammableTer2minal,PT),采用組態(tài)工具軟件和圖形庫(開關(guān)、燈、棒圖等)以及動畫功能等,按照磨削工藝流程要求進行系統(tǒng)操作界面設(shè)計。下面以3MZ2120磨削數(shù)控系統(tǒng)操作界面為例介紹設(shè)計過程和效果。根據(jù)磨削數(shù)控操作和顯示的需要,該系統(tǒng)主界面下設(shè)8個子畫面(圖4)。系統(tǒng)上電自動進入主界面,核對操作密碼后彈出主菜單,在主界面上點擊操作可轉(zhuǎn)移相應(yīng)的子界面。加工參數(shù)和修整參數(shù)設(shè)置界面提供設(shè)置數(shù)控磨削相關(guān)參數(shù)提示;手動操作和手動修整界面用于快前、快退、慢前、慢退、返回等手動位置控制和手動修整砂作,為設(shè)備調(diào)試提供便利;自動報警界面利用觸摸屏人機界面本身具有的報警功能設(shè)計,對油霧、液壓系統(tǒng)、機床電器系統(tǒng)、料槽狀態(tài)、冷卻系統(tǒng)和伺服電機等實施監(jiān)測和自動報警,當發(fā)生故障時觸摸屏立刻彈出報警信息(報警時間、故障代碼及應(yīng)對措施等);自動運行界面(圖5)采用棒圖顯示當前磨削余量值;采用動畫方式實時顯示加工狀態(tài)和加工位置等。還設(shè)有“緊急停車”等應(yīng)急按鈕。PT有RS232/422/485通訊口,能夠兼容眾多廠家的PLC。人機界面應(yīng)用程序可脫機編制和調(diào)試,然后下載到PT上運行,PLC一般通過RS232接口與PT相連。許多PT還配備并行接口,可直接與打印機連接,實時打印數(shù)據(jù)或進行屏幕拷貝。
2.5網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與聯(lián)網(wǎng)功能靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和強大的聯(lián)網(wǎng)功能是高端PLC的重要特征。OMRON高端PLC配有標準RS232接口連接觸摸屏人機界面、上位機或編程工作站。還可擴展DeviceNet通信單元,使各種符合DeviceNet通信協(xié)議的產(chǎn)品都可以連入系統(tǒng)中,以構(gòu)成基于DeviceNet開放式現(xiàn)場總線的數(shù)控系統(tǒng);系統(tǒng)與車間管理層計算機及車間其它高端PLC的連接可以采用ControllerLink方式,在PLC中擴展ControllerLink通信單元,車間管理層計算機裝備ControllerLink支持卡即可實現(xiàn)互連,由底層DeviceNet設(shè)備、基于高端PLC的數(shù)控系統(tǒng)或其它測控設(shè)備和車間管理層計算機構(gòu)成3層遞階結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)。高端PLC一般都可配置符合TCP/IP協(xié)議標準的以太網(wǎng)單元,全面支持遠程監(jiān)控等應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】氣體壓力 數(shù)控系統(tǒng) 精確控制
一、引言
近年來，用于切割金屬板材的數(shù)控激光切割機床得到快速發(fā)展。數(shù)控激光切割機床加工金屬板材時，需要氣體（如氧氣、氮氣等）來輔助進行切割。這種方式的加工具有高速高效性，輔助氣體氣壓的精確與穩(wěn)定，直接影響著板材的切割效率與質(zhì)量。因此數(shù)控激光切割機床精確控制氣體壓力的大小至關(guān)重要。
二、氣體壓力控制描述
氣體壓力由電磁比例閥通過電信號控制，電信號是系統(tǒng)向模擬量模塊發(fā)送指令傳輸出來的。電磁比例閥接收到電壓信號后，開啟相應(yīng)量的閥門使氣體流過，從而輸出氣壓。理論上氣壓大小應(yīng)與電磁比例閥上接收的電壓大小成正比，但由于氣體受到管路限制和電路內(nèi)電壓的衰減，氣體壓力與電磁比例閥電壓值大小不是簡單的比例關(guān)系。
盡管如此，但對于一套固定的氣路裝置來說，管路對氣體的限制，電路內(nèi)電壓的衰減都是有規(guī)律性的。我們在實際中需要反復(fù)多次測量，從而找出氣體壓力與電磁比例閥電壓值之間的關(guān)系。
三、原理分析
經(jīng)過我們的多次測量，發(fā)現(xiàn)氣體壓力與電壓具有多線型關(guān)系。因此我們可以進行以下研究。
此處假定電磁比例閥內(nèi)通過的氣體壓力值是P，其接收的電壓V是范圍值0-10V。給定電壓值V1，V2，…，V10共10個值，使用氣壓表測定出實際的氣壓值P1，P2， …，P10。通過對氣體壓力和電壓的實際測量分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間多線型關(guān)系圖（見圖一）。
圖一
從圖中可以看出，氣體壓力和電壓在局部線段內(nèi)仍具有線性關(guān)系。因此，我們可以得出下面的運算程式，給出相鄰兩點之間氣壓P與電壓V的關(guān)系。
設(shè)前點為（P1，V1），后點為（P2，V2）。
兩點之間的線段斜率為K，則 K= （V2-V1）/（P2-P1）。
線段的常量為M，則M=V2-（K*P2）。
因此，兩點之間氣壓P與電壓V的關(guān)系式為，V=（K*P）+M。
四、系統(tǒng)實現(xiàn)方式
我們首先要做的是在數(shù)控系統(tǒng)的PLC內(nèi)編寫一個氣壓函數(shù)，此函數(shù)需要準確的寫出之前得到的氣壓P與電壓V的關(guān)系。此函數(shù)的調(diào)用要具有即時性，當外部變量氣體壓力P發(fā)生變化時，系統(tǒng)快速地會根據(jù)此函數(shù)計算出指令電壓V。
我們在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)建立一個數(shù)據(jù)模塊，記錄實際采集的10組氣壓與電壓的數(shù)據(jù)值。
表一
我們按照表一所列的內(nèi)容，實際采集10組數(shù)據(jù)。而后將這10組數(shù)據(jù)，錄入到數(shù)據(jù)庫內(nèi)。其中數(shù)據(jù)庫錄入條目舉例如下：
*gas.table.volt1 ： 0.25
*gas.table.pressure1 ： 0.3
依次將10組數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫內(nèi)，從而完成數(shù)據(jù)模塊的建立。
數(shù)控系統(tǒng)從工件程序內(nèi)讀取所需的氣壓值P，而后系統(tǒng)將氣壓值P與數(shù)據(jù)庫采集數(shù)據(jù)進行比較，從而找到P所處于范圍的兩個端點。下一步系統(tǒng)會從數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用這兩個端點的數(shù)據(jù)，使用氣壓函數(shù)得出所需的電壓值V。
系統(tǒng)發(fā)出指令信號到模擬電壓模塊，模擬電壓模塊根據(jù)指令輸出相應(yīng)的電壓模擬量信號。此電壓信號經(jīng)過電纜傳送到電磁比例閥，從而電磁比例閥輸出所需的氣壓。
[關(guān)鍵詞]數(shù)控系統(tǒng)伺服電機直接驅(qū)動
近年來，伺服電機控制技術(shù)正朝著交流化、數(shù)字化、智能化三個方向發(fā)展。作為數(shù)控機床的執(zhí)行機構(gòu)，伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動及保護等集為一體，并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)、特種電機材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進步，經(jīng)歷了從步進到直流，進而到交流的發(fā)展歷程。本文對其技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作簡要探討。
一、數(shù)控機床伺服系統(tǒng)
（一）開環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)不設(shè)檢測反饋裝置，不構(gòu)成運動反饋控制回路，電動機按數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進電機作為驅(qū)動器件，機床的位置精度完全取決于步進電動機的步距角精度和機械部分的傳動精度，難以達到比較高精度要求。步進電動機的轉(zhuǎn)速不可能很高，運動部件的速度受到限制。但步進電機結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環(huán)控制系統(tǒng)多用于精度和速度要求不高的經(jīng)濟型數(shù)控機床。
（二）全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要由比較環(huán)節(jié)、伺服驅(qū)動放大器，進給伺服電動機、機械傳動裝置和直線位移測量裝置組成。對機床運動部件的移動量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅(qū)動部件。可以采用直接安裝在工作臺的光柵或感應(yīng)同步器作為位置檢測器件，來構(gòu)成高精度的全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的直線位移檢測器安裝在移動部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產(chǎn)生的加工精度比較高。但機械傳動裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對系統(tǒng)穩(wěn)定性有很大影響，使閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)安裝調(diào)試比較復(fù)雜。因此只是用在高精度和大型數(shù)控機床上。
（三）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理與全閉環(huán)伺服系統(tǒng)相同，同樣采用伺服電動機作為驅(qū)動部件，可以采用內(nèi)裝于電機內(nèi)的脈沖編碼器，無刷旋轉(zhuǎn)變壓器或測速發(fā)電機作為位置/速度檢測器件來構(gòu)成半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)的反饋信號取自電機軸或絲桿上，進給系統(tǒng)中的機械傳動裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對系統(tǒng)穩(wěn)定性沒有影響，安裝調(diào)試比較方便。機床的定位精度與機械傳動裝置的精度有關(guān)，而數(shù)控裝置都有螺距誤差補償和間隙補償?shù)软椆δ埽趥鲃友b置精度不太高的情況下，可以利用補償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環(huán)伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床中應(yīng)用很廣。
二、伺服電機控制性能優(yōu)越
（一）低頻特性好。步進電機易出現(xiàn)低速時低頻振動現(xiàn)象。交流伺服電機不會出現(xiàn)此現(xiàn)象，運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。
（二）控制精度高。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。例如松下全數(shù)字式交流伺服電機，對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
（三）過載能力強。步進電機不具有過載能力，為了克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩，選型時需要選取額定轉(zhuǎn)矩比負載轉(zhuǎn)矩大很多的電機，造成了力矩浪費的現(xiàn)象。而交流伺服電機具有較強的過載能力，例如松下交流伺服系統(tǒng)中的伺服電機的最大轉(zhuǎn)矩達到額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服啟動瞬間的慣性力矩。
（四）速度響應(yīng)快。步進電機從靜止加速到額定轉(zhuǎn)速需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的速度響應(yīng)較快，例如松下MSMA400W交流伺服電機，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速僅需幾毫秒。
（五）矩頻特性佳。步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)矩會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩。三、伺服電機控制展望
（一）伺服電機控制技術(shù)的發(fā)展推動加工技術(shù)的高速高精化。80年代以來，數(shù)控系統(tǒng)逐漸應(yīng)用伺服電機作為驅(qū)動器件。交流伺服電機內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu)，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。目前交流伺服系統(tǒng)已在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服系統(tǒng)。在當代數(shù)控系統(tǒng)中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術(shù)的發(fā)展趨勢。由此產(chǎn)生了應(yīng)用在數(shù)控機床的伺服進給和主軸裝置上的交流數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)。隨著微處理器和全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂坪螅蟠蟮靥岣吡怂欧到y(tǒng)的性能。例如OSP-U10/U100網(wǎng)絡(luò)式數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制環(huán)就是一種高性能的伺服控制網(wǎng)，它對進行自律控制的各個伺服裝置和部件實現(xiàn)了分散配置，網(wǎng)絡(luò)連接，進一步發(fā)揮了它對機床的控制能力和通信速度。這些技術(shù)的發(fā)展，使伺服系統(tǒng)性能改善、可靠性提高、調(diào)試方便、柔性增強，大大推動了高精高速加工技術(shù)的發(fā)展。
另外，先進傳感器檢測技術(shù)的發(fā)展也極大地提高了交流電動機調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能和定位精度。交流伺服電機調(diào)速系統(tǒng)一般選用無刷旋轉(zhuǎn)變壓器、混合型的光電編碼器和絕對值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應(yīng)時間。伺服電動機本身也在向高速方向發(fā)展，與上述高速編碼器配合實現(xiàn)了60m/min甚至100m/min的快速進給和1g的加速度。為保證高速時電動機旋轉(zhuǎn)更加平滑，改進了電動機的磁路設(shè)計，并配合高速數(shù)字伺服軟件，可保證電動機即使在小于1μm轉(zhuǎn)動時也顯得平滑而無爬行。
（二）交流直線伺服電機直接驅(qū)動進給技術(shù)已趨成熟。數(shù)控機床的進給驅(qū)動有“旋轉(zhuǎn)伺服電機＋精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅(qū)動”兩種類型。傳統(tǒng)的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實現(xiàn)高速化的成本相對較低，所以目前應(yīng)用廣泛。使用滾，珠絲杠驅(qū)動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。但滾珠絲杠是機械傳動，機械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應(yīng)會造成運動滯后和非線性誤差，所以再進一步提高滾珠絲杠副移動速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機床中，應(yīng)用直線電機直接驅(qū)動進給驅(qū)動方式。它比滾珠絲杠驅(qū)動具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運動慣量更小、動態(tài)響應(yīng)性能更佳，運行更平穩(wěn)、位置精度更高等優(yōu)點。且直線電機直接驅(qū)動，不需中間機械傳動，減小了機械磨損與傳動誤差，減少了維護工作。直線電機直接驅(qū)動與滾珠絲杠傳動相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高7倍，最高響應(yīng)頻率達100Hz，還有較大的發(fā)展余地。當前，在高速高精加工機床領(lǐng)域中，兩種驅(qū)動方式還會并存相當長一段時間，但從發(fā)展趨勢來看，直線電機驅(qū)動所占的比重會愈來愈大。種種跡象表明，直線電機驅(qū)動在高速高精加工機床上的應(yīng)用已進入加速增長期。
參考文獻：
[1]《交流伺服電機控制技術(shù)的研究》，中國測試技術(shù)，鄭列勤，2006.5.
隨著國民經(jīng)濟快速的發(fā)展，汽車、船舶、工程機械、航空航天等行業(yè)將為我國機床行業(yè)提供巨大的需求。預(yù)計到2015年，我國數(shù)控機床所需的數(shù)控系統(tǒng)需求將達到40萬臺套以上（不包含進口機床所配套數(shù)控系統(tǒng)），其中中高檔占比預(yù)計在60％左右，數(shù)控系統(tǒng)市場需求將超過92億元。
《高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備》國家科技重大專項要求，到2020年，我國將實現(xiàn)高檔數(shù)控機床主要品種立足于國內(nèi)：航空航天、船舶、汽車、發(fā)電設(shè)備制造所需要的高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備80％實現(xiàn)國產(chǎn)化；國產(chǎn)中、高檔數(shù)控機床用的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)市場占有率達到60％以上：高檔數(shù)控系統(tǒng)市場占有率將從現(xiàn)在的1％提高到20％。
正是基于這些需求，中國機床工具工業(yè)協(xié)會副理事長、數(shù)控系統(tǒng)分會理事長陳吉紅表示，數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)“十二五”努力的方向是：抓住行業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇，以發(fā)展數(shù)控機床為主導(dǎo)、主機為龍頭、完善配套為基礎(chǔ)，重點突破數(shù)控系統(tǒng)和功能部件薄弱環(huán)節(jié)，加快高檔數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化。依托科技重大專項，堅持科技進步和自主創(chuàng)新。加強創(chuàng)新人才隊伍建設(shè)，提升企業(yè)核心競爭力，推動我國由機床工具生產(chǎn)大國向強國轉(zhuǎn)變。
數(shù)控系統(tǒng)的三種發(fā)展模式
長期以來，我國數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床的發(fā)展呈現(xiàn)“兩張皮”的現(xiàn)象比較突出。兩者沒有形成互相支持、互相促進和共同進步的局面，也沒有形成開發(fā)與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和利益共同體的戰(zhàn)略合作關(guān)系，這不僅制約我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和市場競爭力，更制約了我國數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展。
陳吉紅介紹說，目前，國際上發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有三種模式，每種模式各有優(yōu)劣。
西門子模式：系統(tǒng)廠專業(yè)生產(chǎn)各種規(guī)格的數(shù)控系統(tǒng)，提供各種標準型的功能模塊，為全世界的主機廠提供批量配套。這種模式的優(yōu)點是：主機廠和系統(tǒng)廠發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有利于形成專業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。缺點是：系統(tǒng)廠和主機廠主要是買賣關(guān)系，雙方結(jié)合不夠緊密主機廠為了保護自己的知識產(chǎn)權(quán)，不太愿意將這些特色技術(shù)提供給系統(tǒng)廠。
哈斯模式：主機廠獨立開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，并與其自產(chǎn)的數(shù)控機床配套銷售。這種模式的優(yōu)點是：主機銷售帶動系統(tǒng)推廣；其缺點是：主機廠獨有品牌的數(shù)控系統(tǒng)很難被其他主機廠選用。
馬扎克模式：主機廠在系統(tǒng)廠提供開發(fā)平臺上，研發(fā)自主品牌的數(shù)控系統(tǒng)，并與所自產(chǎn)的數(shù)控機床配套銷售。這一模式既避免了“西門子模式”和“哈斯模式”可能出現(xiàn)的缺點，又發(fā)揚了其自身的優(yōu)點。這使得主機廠所需要的特殊控制要求、加工工藝和使用特色要求可方便地融入到數(shù)控系統(tǒng)中：主機廠用較少的投入，形成了自己的特色技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)和數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品；主機廠自主品牌的數(shù)控系統(tǒng)的推廣，還可以進一步強化主機廠的機床品牌，增加用戶對主機廠的忠誠度；降低主機廠采購數(shù)控系統(tǒng)的成本同時帶動數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
“根據(jù)多年經(jīng)驗分析，馬扎克模式是主機廠發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)最適合的模式，數(shù)控系統(tǒng)廠和機床廠以資產(chǎn)為紐帶，建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，實現(xiàn)主機廠、系統(tǒng)廠、用戶多方共贏。”陳吉紅舉例說，“十一五”期間，華中數(shù)控積極與大連機床、北一機床、武重集團、南通機床等重點機床企業(yè)建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，大大促進了中高檔國產(chǎn)數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展。如華中數(shù)控與大連機床以資產(chǎn)為紐帶，建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，在華中數(shù)控系統(tǒng)開放式平臺的基礎(chǔ)上，大連機床集成了用戶工藝，開發(fā)特色功能和界面，研制了“大連數(shù)控”品牌的數(shù)控系統(tǒng)。這使得大連機床的整機性價比得到提高，用戶得到了實惠，也改變了大連機床以往中、高檔機床全部配置國外系統(tǒng)的狀況。
為與主機全面配套奠定基礎(chǔ)
“十一五”期間，國家啟動實施《高檔數(shù)控及基礎(chǔ)制造裝備》國家科技重大專項，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平和可靠性都取得了顯著提升。陳吉紅說，數(shù)控系統(tǒng)的研制與開發(fā)在關(guān)鍵技術(shù)方面取得了明顯突破，已在國產(chǎn)機床上得到應(yīng)用，為與主機全面配套奠定了基礎(chǔ)。
例如，“十一五”期間，華中數(shù)控研制的五軸聯(lián)動高檔數(shù)控系統(tǒng)填補國內(nèi)空白，打破國外封鎖，300臺五軸系統(tǒng)在軍工等重點行業(yè)使用。基于“高檔數(shù)控裝置”、“國產(chǎn)CPU”、“全數(shù)字驅(qū)動及電機”三個重大專項課題研制而成的華中HNC-8型總線式高檔數(shù)控系統(tǒng)，采用開放式軟硬件體系結(jié)構(gòu)及總線技術(shù)。目前，華中8型數(shù)控系統(tǒng)已與10類44臺重大專項高檔數(shù)控機床配套應(yīng)用，主要技術(shù)指標已與國外高檔數(shù)控系統(tǒng)相當。
廣州數(shù)控研制的全數(shù)字高檔數(shù)控系統(tǒng)具有高速程序預(yù)處理、多通道多軸聯(lián)動控制、多通道及復(fù)合加工控制、等功能，系統(tǒng)基于工業(yè)以太網(wǎng)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高速實時串行總線協(xié)議GSK—Link，支持EtherCAT，NCUC-Bus、GSK—Link三種協(xié)議的高速實時串行總線。
沈陽高精數(shù)控研制的高檔數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)，為基于多處理器，支持8通道、8軸聯(lián)動、64軸控制，最小控制分辨率1納米，具有7200段／秒、2000段前瞻的高速處理功能，可與5軸聯(lián)動高速加工中心等數(shù)控機床配套應(yīng)用。
大連光洋數(shù)控研制的總線數(shù)控系統(tǒng)，強大的多通道控制能力；優(yōu)秀的五軸加工能力，支持多種五軸機床結(jié)構(gòu)，支持斜面加工、定向退刀，支持3維刀具半徑補償；高速高精度控制。配合伺服驅(qū)動，可適配0.75～110KW交流同步伺服電機、交流異步主軸電機、力矩電機、直線電機；基于新一代光纖現(xiàn)場總線。
技術(shù)與市場差距
“十一五”期間，國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)有了突破，但和國外高檔數(shù)控系統(tǒng)相比，差距依然較大，陳吉紅認為一方面是技術(shù)方面的差距。首先，產(chǎn)品在功能上存在差距：功能還不夠完善，在實際應(yīng)用中驗證還不全面，在高速、高精、多通道控制、雙軸同步控制等技術(shù)上不足；第二，產(chǎn)品的系列化不足：產(chǎn)品品種不齊、規(guī)格不足、成套性差、機電接口不一，影響配套。第三，產(chǎn)品的應(yīng)用驗證不夠：產(chǎn)品生產(chǎn)完成后驗證考核數(shù)量、時間不夠，可靠性測試結(jié)果不能令人信服；第四，產(chǎn)業(yè)尚未起步：由以上等原因，導(dǎo)致產(chǎn)品的市場占有率偏低，用戶認可度不高。
另一方面，是市場方面的差距。據(jù)工信部的《機床工具行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》顯示，“十一五”期間，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展滯后已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。國產(chǎn)中檔數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)市場占有率只有35％，而高檔數(shù)控系統(tǒng)95％以上依靠進口。
因此，為解決與國外高檔數(shù)控系統(tǒng)的差距，需要通過在數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵共性技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)上取得突破，以此帶動國產(chǎn)中高檔數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)。陳吉紅建議說，首先，以利益為紐帶，整合國內(nèi)的技術(shù)和人力資源，集中國家的財力支持建立國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)軟件、硬件和共性技術(shù)研發(fā)平臺。建立技術(shù)研發(fā)管理機制，建立軟件開發(fā)的質(zhì)量管理體系（CMM）。
【關(guān)鍵詞】828D數(shù)控系統(tǒng) 電路設(shè)計 PLC設(shè)計 系統(tǒng)調(diào)試
1改造概述
VMC-1250數(shù)控銑床由美國CINCINNATI公司制造，機床原采用SIEMENS A2100數(shù)控系統(tǒng)，現(xiàn)選用西門子公司的SINUMERIK 828D數(shù)控系統(tǒng)作為機床控制系統(tǒng)。
具有80位浮點數(shù)納米計算精度（NANOFP），組織有序的刀具管理功能，Easy Archive--備份管理功能，可配置最大軸數(shù)：車床版8軸 / 銑床版6軸， Operate操作系統(tǒng)等優(yōu)點。
2 SIEMENS 828D數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試概述
機床是否能夠安全可靠的操作運行，主要是由數(shù)控系統(tǒng)的PLC，NC控制的。 當系統(tǒng)及電氣連接正確無誤后才可以上電進行系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試分為（1）PLC程序調(diào)試；（2）驅(qū)動器調(diào)試；（3）NC調(diào)試。在使用PLC子程序之前，需要進行系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)初始化就是利用計算機與機床通訊將標準車床或銑床的初始化文件傳入828D系統(tǒng)，初始化不僅對系統(tǒng)的坐標進行配置，還對車床和銑床的工藝參數(shù)進行了配置，而且安裝了車床或銑床的加工工藝循環(huán)。標準機床指的是符合系統(tǒng)初始化后所規(guī)定的機床坐標配置的機床，有車床和銑床之分。系統(tǒng)初始化后，所有的機床參數(shù)均有缺省值。
3 PLC程序調(diào)試
在系統(tǒng)的各個部件正確連接后，首先應(yīng)當設(shè)計并調(diào)試PLC控制程序。 828D是基于SIMATIC S7-200的PLC構(gòu)架，使用“Programming Tool PLC828”軟件進行PLC程序的編輯、診斷。
為了讓PLC程序簡單明了，方便診斷故障應(yīng)遵循以下規(guī)則：
（1）盡量避免使用局部變量；（2）OB1只能用來調(diào)用子程序；（3）網(wǎng)絡(luò)中編寫程序的寬度不要超過顯示寬度；（4）盡量避免使用復(fù)雜指令；（5）盡量使用簡單的邏輯關(guān)系；（6）一個輸出線圈的使能、置位、復(fù)位在整個程序中最好只出現(xiàn)一次；（7）臨時變量只能在同一子程序中出現(xiàn)；（8）不要使用間接尋址；（9）程序中盡量避免使用M作為中間變量，使用用戶自定義數(shù)據(jù)塊。
PLC用戶報警為機床維護、操作人員提供了有效地診斷手段。828D提供了248個用戶報警（700000-700247）對應(yīng)接口信號為DB1600.DBX0.0-DB1600.DBX30.7，
每個報警具有一個配置8 位參數(shù)MD14516[0]～ [247]“USER_DATA_PLC_ALARM”。可以根據(jù)實際情況設(shè)定每個報警的清除條件和報警響應(yīng)。如果參數(shù)第6～7位都為“0”， 表示報警為“自清除”報警；如果0～5位都為“0”，表示報警為“只顯示”報警；828D可以在HMI上創(chuàng)建報警文本，編寫完的報警文本直接保存在系統(tǒng)CF卡/oem_alarms_plc_chs.ts文件中。
在PLC啟動過程中，MCP所有的燈不停閃爍，利用Programming Tool PLC828軟件，借助上位計算機來對系統(tǒng)PLC程序進行傳輸。調(diào)試各個PLC塊信號，使MCP和NCK能正常啟動，并無報警信息。先建立系統(tǒng)組織塊 OB1；然后根據(jù)實際系統(tǒng)配置和機床硬件要求，使用LADDER語句和STL語句，完成相應(yīng)的機床功能子程序塊的設(shè)計。并將整個PLC軟件系統(tǒng)進行配置和連接。在系統(tǒng)調(diào)試前，需要建立軸控制使能鏈。軸使能鏈至關(guān)重要，如果機床下電時序不正確軸就會處在自由停車狀態(tài)，既機床下電后軸還會運動一段距離。軸使能上電時序有關(guān)的有10個信號：
急停信號： DB2600.DBX0.1，DB2600.DBX0.2；EP使能：電源模塊上的X21.3端子信號；OFF1使能：PPU的X122.1端子信號；OFF3使能：PPU的X122.2端子上信號自定義到信號Q0.3上；軸控制使能：DB380*.DBX2.1；軸脈沖使能： DB380*.DBX4001.7；第一測量循環(huán)：DB3800.DBX1.5；通道進給保持：DB3200.DBX6.0；軸進給保持 DB3*.DBX2.1，DB3*.DBX21.7；
系統(tǒng)上電的第一步是給電源模塊加EP使能，間隔100ms后加OFF1使能，OFF1使能加上后可以加OFF3使能，加OFF3的同時可以給各軸加脈沖使能和控制使能。
按下急停開關(guān)時，首先要斷掉OFF3使能，待所有軸出現(xiàn)靜止信號DB390x.DBX1.4時，才可以同時斷開OFF1，脈沖使能和控制使能，OFF1斷開后延時100ms斷開EP使能。
4 驅(qū)動器調(diào)試
當PLC 應(yīng)用程序的正確無誤后，即可進入驅(qū)動器的調(diào)試。驅(qū)動器調(diào)試步驟：
（1）驅(qū)動器固件升級；（2）驅(qū)動器配置，；（3）電源配置；（4）分配軸。
除非調(diào)節(jié)型電源模塊外，SINAMICS 部件內(nèi)部均具有固化軟件，簡稱固件；為保證驅(qū)動器與數(shù)控系統(tǒng)軟件的匹配。固件升級期間，驅(qū)動器進線電源模塊和電機模塊上指示燈：READY 以2Hz 的頻率，綠/紅交替顯示，表示固件升級在進行中；固件升級期間嚴禁斷電！當升級結(jié)束后，HMI會出現(xiàn)重啟系統(tǒng)及驅(qū)動的提示，這時必須重啟整個控制系統(tǒng)驅(qū)動固件升級才能生效。
828D分配軸可以使用Startup-tool軟件自動設(shè)定機床數(shù)據(jù)，可視化的分配軸界面非常方便。
5 NC調(diào)試及優(yōu)化
配置完參數(shù)后為了讓機床的電氣和機械特性相匹配，得到最佳的加工效果，還需要對伺服進行優(yōu)化。828D系統(tǒng)在HMI上集成了先進的在線伺服優(yōu)化軟件，可以對速度環(huán)和位置環(huán)進行自動優(yōu)化。自動優(yōu)化是各軸獨立運行的，在所有軸都優(yōu)化以后，需要進行各軸的匹配。其中比較重要的是，如果優(yōu)化后手輪移動軸時有震動現(xiàn)象，需要設(shè)置MD32420-1激活手輪模式下的JERK功能。再將MD32430設(shè)為20-50即可消除震動。
6結(jié)語
西門子828D數(shù)控系統(tǒng)具有的高度模塊化、開放性以及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)，適用于各中小型機床，調(diào)試簡易方便。通過這種先進的功能性強的數(shù)控系統(tǒng)來改造老機床延長老舊設(shè)備的使用壽命節(jié)約成本增加效益才是老舊設(shè)備未來的出路。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心；建設(shè)；實踐
一、FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心建設(shè)思路
1.產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，裝備制造業(yè)是國家重點振興行業(yè)，數(shù)控行業(yè)是裝備制造業(yè)的核心。近年來，隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化水平的快速提升，裝備制造業(yè)的規(guī)模和水平也迅速提高，目前中國已發(fā)展成為全球最大的數(shù)控機床市場。數(shù)控行業(yè)對人才數(shù)量的需求迅速增加，對人才水平的要求也迅速提高，行業(yè)高水平與綜合型技能人才的供需矛盾日益突出。為進一步促進我國職業(yè)教育的發(fā)展，提高我國職業(yè)院校數(shù)控維修專業(yè)領(lǐng)域職業(yè)教育水平，推進技能型緊缺人才培養(yǎng)，滿足裝備制造業(yè)的人才需求，教育部與北京發(fā)那科機電有限公司合作，選擇國家重點建設(shè)的職業(yè)院校，設(shè)立“FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心”，支持合作院校培養(yǎng)綜合技能型數(shù)控裝調(diào)維修應(yīng)用人才，促進院校職業(yè)教育與企業(yè)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用人才需求緊密結(jié)合，更好地服務(wù)于制造業(yè)。
2.行業(yè)背景。本次教育部與北京發(fā)那科合作，計劃從2011年1月至2015年12月，選定列入國家建設(shè)項目的、具有區(qū)域代表性的職業(yè)院校，合作設(shè)立30個“FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心”。北京發(fā)那科將捐贈價值總計1815萬元的設(shè)備等用于支持合作項目，協(xié)助合作院校建立FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心；與合作院校聯(lián)合開發(fā)FANUC數(shù)控技術(shù)應(yīng)用教材和培訓資料；免費為合作院校培養(yǎng)師資，為合作院校的數(shù)控類專業(yè)建設(shè)提供支持；與合作院校聯(lián)合開展面向數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的數(shù)控專業(yè)學生培養(yǎng)、師資培訓、企業(yè)員工培訓、企業(yè)技術(shù)服務(wù)等業(yè)務(wù)，為學校所在地區(qū)的制造業(yè)人才培養(yǎng)服務(wù)，同時服務(wù)當?shù)谾ANUC用戶。北京發(fā)那科在專業(yè)教學改革、師資培養(yǎng)、教學資源建設(shè)等方面給予支持和配合。
在教育部支持下，雙方將以FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心為合作平臺，進一步開展各類形式的校企合作，共同探索職業(yè)教育新模式和人才培養(yǎng)新機制，為我國數(shù)控專業(yè)領(lǐng)域的技能人才培養(yǎng)做出更大貢獻。
二、FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心建設(shè)方案
1.FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心定位主要是面向數(shù)控系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維修維護應(yīng)用技術(shù)，開展機電大類專業(yè)學生培養(yǎng)、師資培訓，以及面向企業(yè)培訓和技術(shù)服務(wù)的一體化的綜合學科平臺。其中，教學包括課程建設(shè)、學生培養(yǎng)；師資培訓是培養(yǎng)本校教師的專業(yè)能力，對相關(guān)職業(yè)院校教師的數(shù)控專業(yè)培訓；企業(yè)培訓包括承擔當?shù)貦C床廠，機床用戶的培訓；企業(yè)服務(wù)包括機床電氣設(shè)計、維修維護等服務(wù)。
中心設(shè)備配備包含CNC電氣安裝調(diào)試實驗臺以及數(shù)控機床綜合調(diào)試模塊，可以滿足以下幾項教學及培訓功能。①以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為核心的機床電氣安裝及調(diào)試。其中包含：CNC系統(tǒng)硬件連接；機床PMC控制電氣連接；CNC系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定與調(diào)整；PMC編程；CNC操作與編程。②以機床機械光機為核心的數(shù)控機床機械安裝與調(diào)整。其中包含：數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的認識；機械元件的結(jié)構(gòu)；機床機械的安裝及基本的精度測量方法和調(diào)整方法。③數(shù)控機床的電氣，機械綜合連接及調(diào)整；數(shù)控機床基本運行調(diào)整及優(yōu)化；數(shù)控機床基本精度測量及調(diào)整。④數(shù)控機床零件加工操作及編程。⑤數(shù)控機床常見故障設(shè)置、分析及解決，通過實驗設(shè)備，設(shè)置數(shù)控機床常見的故障，培養(yǎng)學生對于機床故障的分析思維方法，使其能夠具備基本的故障分析及解決能力。
2.硬件配置的電氣方面配備當前國內(nèi)廣泛使用的FANUC?搖0I-D系列CNC，包含：0I-MD，0I-MATE?搖MD，0I-TD，0I-MATE?搖TD四種產(chǎn)品，共配置20套左右。將FANUC系統(tǒng)做成相應(yīng)的實驗臺，以滿足電氣安裝及調(diào)試教學與實訓。機械配置方面選擇小型車床、銑床或加工中心的機械光機，去掉防護等配件，保留各軸核心的傳動機構(gòu)及工作臺，使機械結(jié)構(gòu)便于拆裝和調(diào)整。將伺服電機安裝在機械上，便于與電氣實驗臺連接，以實現(xiàn)綜合調(diào)整。故障設(shè)置模塊是通過計算機軟件以及硬件輔助模塊的配合，設(shè)置數(shù)控機床工作現(xiàn)場中常見的故障，用于機床維修方面的培訓。數(shù)控機床綜合調(diào)試模塊是以企業(yè)常用的車床或加工中心為對象，并對其結(jié)構(gòu)進行適當改造，使其便于教學和培訓，但保留真實的機床結(jié)構(gòu)，使學生掌握數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)，以及工廠中數(shù)控機床的綜合調(diào)試及維修維護方法。
三、FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心建設(shè)的主要內(nèi)容
1.實驗室建設(shè)：陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心于2011年12月由陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院和北京發(fā)那科機電有限公司、陜西法士特汽車傳動集團有限公司共同建設(shè)。本中心得到了FANUC公司大力支持援助，旨在加強校企合作，推廣應(yīng)用可靠性高、性能好的FANUC數(shù)控系統(tǒng)，提高學校教學設(shè)備檔次，提高教學水平，積累相關(guān)教學經(jīng)驗。該中心目前擁有系列化FANUC數(shù)控系統(tǒng)培訓設(shè)備。其中：FANUC?搖0i-MD數(shù)控系統(tǒng)電氣實驗培訓裝置2套，F(xiàn)ANUC 0i-TD數(shù)控系統(tǒng)電氣實驗培訓裝置1套，F(xiàn)ANUC 0i Mate-TD數(shù)控系統(tǒng)電氣實驗培訓裝置12套，F(xiàn)ANUC 0i Mate-MD數(shù)控系統(tǒng)電氣實驗培訓裝置4套，以及與之配套的教學考核系統(tǒng)18套，機械十字滑臺8套，半實物數(shù)控車床4臺，半實物數(shù)控銑床4臺和伺服調(diào)整裝置5臺等。中心設(shè)有多媒體專用培訓教室，可以滿足不同層次、不同需求的學員學習需要。
中心可以進行的實驗實訓項目有：FANUC數(shù)控系統(tǒng)系列產(chǎn)品綜合介紹、數(shù)控系統(tǒng)機床操作、數(shù)控系統(tǒng)加工編程、數(shù)控系統(tǒng)硬件連接設(shè)計、參數(shù)設(shè)置調(diào)試、PMC編程開發(fā)、常見故障維修分析等。中心可以培訓的對象是：數(shù)控維修、數(shù)控技術(shù)、機電一體化、機械制造、模具加工、電氣自動化等專業(yè)學生；從事機床編程操作加工、數(shù)控系統(tǒng)電氣設(shè)計與維護、數(shù)控機床生產(chǎn)、電氣改造等企業(yè)技術(shù)人員以及在大專院校、技校、高職等學校從事數(shù)控技術(shù)教學的人員。中心可以承接的對外技術(shù)服務(wù)有：FANUC數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)咨詢；數(shù)控機床電氣設(shè)計、PMC編程開發(fā)、電氣調(diào)試：零件加工編程；機床改造、數(shù)控機床故障診斷與維護等。
2.教學研究：主要是分析和研究當前高職機電一體化類專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)裝調(diào)與維修教學的方法，提出關(guān)于提高學生數(shù)控系統(tǒng)裝調(diào)與維修技能的建議以及專業(yè)技能提高的具體意見，形成較為系統(tǒng)、完整的結(jié)論和觀點；提出關(guān)于高職機電一體化類專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)裝調(diào)與維修技能提高及實驗實訓建設(shè)的基本思路，明確高職機電一體化類數(shù)控系統(tǒng)裝調(diào)與維修教學的基本要求，為數(shù)控系統(tǒng)裝調(diào)與維修教學建設(shè)工作提供借鑒和幫助。
3.師資培訓：在進行學生教學的同時，中心需要承擔對院內(nèi)外相關(guān)專業(yè)教師的培訓，我們的培訓得到了各院校同行的認可與好評；對企業(yè)員工的培訓也得到了認可，社會反響良好。
4.教材建設(shè)：研究建立高職機電類專業(yè)的FANUC數(shù)控系統(tǒng)裝調(diào)維修教學體系，形成一整套電子教材、課程電子教案、指導(dǎo)性的教學文件（教學大綱、授課計劃），配備了實訓指導(dǎo)書，為教師備課、學生學習提供了很大的幫助。
四、FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心建設(shè)的體會
1.探索職業(yè)教育新模式，人才培養(yǎng)新機制。北京發(fā)那科機電有限公司是北京機床研究所與日本FANUC公司在中國合資的子公司，是世界主流的數(shù)控系統(tǒng)制造商，是北京市高新技術(shù)企業(yè)。公司主要承擔FANUC CNC產(chǎn)品在中國市場的業(yè)務(wù)。長期致力于幫助中國用戶選好用好FANUC系統(tǒng)。通過“應(yīng)用中心”的建立，我院相關(guān)專業(yè)的教師將獲得發(fā)那科機電有限公司的技術(shù)培訓與技術(shù)支持，形成一個專業(yè)團隊，共同開發(fā)教材和培訓資料，共同帶領(lǐng)學生為企業(yè)服務(wù)，形成一個“企業(yè)帶著學校走”的新模式，進而達到“教師帶著學生服務(wù)企業(yè)”的目的。
2.緊跟數(shù)控領(lǐng)域新技術(shù)，使學生不斷掌握新技能。發(fā)那科機電有限公司的產(chǎn)品更新?lián)Q代時，公司將盡快地對“應(yīng)用中心”團隊的教師進行培訓，使其掌握新的技術(shù)，并進而帶領(lǐng)學生掌握這些新技能，以期更好地為企業(yè)服務(wù)。
3.加強橫向聯(lián)系，學習先進經(jīng)驗。“FANUC應(yīng)用中心”建設(shè)團隊中的學校大多是沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的學校，而且大多是國家示范院校。他們在許多方面值得我們學習。在“應(yīng)用中心”這個團隊中，通過教材建設(shè)、年會交流等多種形式，我們可以加強與這些兄弟院校的交流，學習其先進的教學理念和教學方法，從而提高我院機電大類的人才培養(yǎng)質(zhì)量。
五、FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心建設(shè)后的應(yīng)用
1.中心建成后，我院與多家企業(yè)合辦了全國性的“中職教師數(shù)控裝調(diào)維修培訓班”，取得了較好的效果，后續(xù)培訓仍在進行中。
2.完成了我院承辦的國家級培訓項目——高職教師“數(shù)控設(shè)備裝調(diào)維修專業(yè)”為期一年的教學培訓工作。
3.在應(yīng)用中心的平臺上，主持了教育部數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護專業(yè)教學資源庫建設(shè)項目子項目——《數(shù)控設(shè)備改造》課程的建設(shè)工作。
4.完成了我院2010級機電一體化專業(yè)、數(shù)控維修專業(yè)300余名學生的“數(shù)控設(shè)備裝調(diào)維修”課程理實一體化教學工作。
5.完成了2012年全國職業(yè)院校技能大賽陜西選拔賽“數(shù)控設(shè)備裝調(diào)維修”項目的學生訓練工作，學生在大賽中取得較好的成績。
FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心是一個技術(shù)交流的平臺，是一個提高技能的平臺，我們要更好地利用這個平臺進行學習和研究，不斷提高教師的理論和實踐技能，培養(yǎng)出更高水平的學生，服務(wù)于企業(yè)生產(chǎn)，服務(wù)于社會。
參考文獻：
[1]祝戰(zhàn)科.FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心建設(shè)方案[R].2011.
制造業(yè)是國民經(jīng)濟的物質(zhì)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)主體,是國民經(jīng)濟高速增長的發(fā)動機,是科學技術(shù)的基本載體,是國家核心競爭力的重要體現(xiàn),是國家安全的重要保證[1]。長期以來我國對制造業(yè)不夠重視,以上對制造業(yè)地位的確立是我們幾十年血的教訓得來的,已經(jīng)成為制造業(yè)學科泰斗們和國家的共識。當前隨著經(jīng)濟全球化趨勢迅速發(fā)展,國際上產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移步伐加快,國際競爭更加激烈,這既對我國提出了嚴峻的挑戰(zhàn),也提供了歷史性的發(fā)展際遇。數(shù)控機床是制造業(yè)的工作母機,是制造業(yè)的基礎(chǔ)和根本。筆者將藍牙無線通信技術(shù)引入數(shù)控系統(tǒng),并對其應(yīng)用前景進行了有益的探索。
將藍牙技術(shù)與數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)合,可考慮從以下三個方面提升現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)的性能:
(1)實現(xiàn)技術(shù)人員對數(shù)控機床的無線監(jiān)控,方便了用戶生產(chǎn)和維護。在生產(chǎn)過程中用戶方技術(shù)人員可以通過便攜的藍牙監(jiān)控設(shè)備對數(shù)控設(shè)備進行實時監(jiān)控和干預(yù)機床的運行。
(2)通過建立高速無線數(shù)據(jù)鏈路提高數(shù)控系統(tǒng)的實時自動監(jiān)控能力。現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)是基于操作者監(jiān)控的系統(tǒng)。當數(shù)控機床進行加工工作時,操作者主要依靠肉眼的觀察和自身的經(jīng)驗來判斷機床的運行情況并作出適當?shù)母深A(yù),例如停止主軸、系統(tǒng)停機等。這一過程是人工的,其最大的缺陷在于實時性差,當操作者發(fā)現(xiàn)異常情況時,可能已造成工件的損毀、機床的破壞等無法彌補的損失。通過引入藍牙技術(shù),在數(shù)控主機與藍牙監(jiān)控機之間建立高速數(shù)據(jù)鏈路,將數(shù)控系統(tǒng)的運行參數(shù)實時地傳送給藍牙監(jiān)控機,由監(jiān)控機實時地、自動地監(jiān)控和記錄數(shù)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)并對數(shù)控系統(tǒng)主機發(fā)送相應(yīng)的操作命令。
(3)通過藍牙監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時和完整的記錄提高數(shù)控系統(tǒng)的可維護性。提高機床的維護效率,縮短維護時間是提高數(shù)控機床利用率和節(jié)省人力、資金的重要途徑。2003年9月的數(shù)據(jù)表明我國機床設(shè)備利用率在20%～30%之間。藍牙技術(shù)引入數(shù)控系統(tǒng)后,通過對系統(tǒng)運行狀態(tài)的完整保存,得以對故障進行再現(xiàn)、和分析,可以大大提高系統(tǒng)的非機械性故障的維護效率。
1.藍牙技術(shù)簡介
藍牙技術(shù)(Bluetooth)是一種短距無線通信技術(shù),其目的是替代數(shù)字設(shè)備和計算機外設(shè)間的電纜連線以及實現(xiàn)數(shù)字設(shè)備間的無線組網(wǎng)。1998年愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾成立了藍牙特殊利益小組(SIG),負責制定藍牙規(guī)范。
藍牙規(guī)范規(guī)定了藍牙應(yīng)用產(chǎn)品應(yīng)遵循的標準和需要達到的要求。到目前為止,SIG已經(jīng)頒布的藍牙規(guī)范有110、110B、111三個版本,目前最新的111版本于2001年4月公布。藍牙規(guī)范由兩部分組成:藍牙核心協(xié)議、藍牙應(yīng)用框架。
藍牙技術(shù)產(chǎn)品體積小、功耗低,可以方便地集成到幾乎任何數(shù)字設(shè)備中。使用的產(chǎn)品包括手機、PDA、筆記本電腦、打印機、數(shù)碼相機等。藍牙無線技術(shù)的應(yīng)用大體上可以劃分為替代線纜(CableRe2placement)、因特網(wǎng)橋(InternetBridge)和臨時組網(wǎng)(AdHocNetwork)3個領(lǐng)域。
2.技術(shù)路線分析
藍牙技術(shù)是現(xiàn)今技術(shù)最復(fù)雜的一種無線通信技術(shù)。藍牙技術(shù)的復(fù)雜性并不體現(xiàn)在它的硬件上而是體現(xiàn)在其協(xié)議本身的龐大和兼容性上。要實現(xiàn)以藍牙為數(shù)據(jù)鏈路的應(yīng)用,技術(shù)路線的探索和確定是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
根椐數(shù)控系統(tǒng)的整體設(shè)計要求,系統(tǒng)平臺為WindowsNT操作系統(tǒng)。研究的總體目標是“以藍牙無線通信技術(shù)為傳輸載體,實現(xiàn)數(shù)控主機與PC和便攜設(shè)備的互連,完成數(shù)據(jù)在數(shù)控主機與PC及便攜設(shè)備的互傳,以實現(xiàn)對數(shù)控系統(tǒng)的實時監(jiān)控和高效率維護。”在總體目標確定的情況下,在組織研究的基礎(chǔ)上確定了以下三種技術(shù)路線:
(1)獨立開發(fā)藍牙的HCI層以下協(xié)議棧以及上層獨立的通信協(xié)議,在此基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)控制和收發(fā)模塊的開發(fā)工作,實施對接后完成整個開發(fā)工作。這一方法無疑是最具吸引力的一種方法。其優(yōu)點有:
①可以獨立掌握藍牙的核心技術(shù);
②藍牙的所有指令可以在控制模塊中直接得以執(zhí)行,我們可以直接控制藍牙設(shè)備的工作狀態(tài)、設(shè)備連接、通信速率和通信時機;
③減少HCI層以上的協(xié)議層,加快程序執(zhí)行速度。
這種方法所需的工作量極大,藍牙設(shè)備的驅(qū)動程序、HCI層以下協(xié)議棧和HCI上層控制模塊在短時間內(nèi)獨立完成。
(2)利用第三方提供的藍牙開發(fā)平臺,開發(fā)出所需的通信模塊。這種方法的優(yōu)點是開發(fā)周期短、開發(fā)難度低,但需購買藍牙開發(fā)平臺。
(3)利用藍牙市場上成熟的藍牙設(shè)備,以藍牙的RFCOMM上層協(xié)議棧為平臺,開發(fā)藍牙通信模塊。
這種方法的優(yōu)點是投資少、開發(fā)相對容易。
我們對第一種方法和第三種方法都做了研究,在綜合考慮后最終采用第三種技術(shù)路線開發(fā)成功,其通信模型如圖2。
3.系統(tǒng)設(shè)備選型及網(wǎng)絡(luò)組織
3.1藍牙的拓撲結(jié)構(gòu)藍牙支持點對點和一點對多點的通信,最基本的網(wǎng)絡(luò)組成是微微網(wǎng)。微微網(wǎng)由主設(shè)備單元和從設(shè)備單元兩種設(shè)備單元構(gòu)成。主設(shè)備單元負責提供時鐘同步信號和調(diào)頻序列。而從設(shè)備單元一般是受控同步的設(shè)備單元,并接受主設(shè)備單元的控制。在同一微微網(wǎng)中,所有設(shè)備單元均采用同一調(diào)頻序列。每個從設(shè)備單元的起始頻率和占用信道由主設(shè)備單元控制。一個微微網(wǎng)中,一般只有一個主設(shè)備單元,而從設(shè)備單元目前最多可以有7個。不同的微微網(wǎng)之間可以互相連接。
設(shè)備選型要想實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與藍牙監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)控系統(tǒng)和藍牙監(jiān)控系統(tǒng)上必須有相應(yīng)的藍牙硬件。設(shè)備選型涉及到數(shù)控系統(tǒng)和藍牙設(shè)備軟硬件,整個系統(tǒng)必須能夠緊密配合,否則無法實現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能要求。系統(tǒng)的設(shè)備選型決定了整個系統(tǒng)的硬件成本、開發(fā)平臺、軟件開發(fā)難度、開發(fā)周期等一系列問題,是一個系統(tǒng)工程,關(guān)系到整個系統(tǒng)的研發(fā)成敗。設(shè)備選型主要集中在數(shù)控系統(tǒng)本身藍牙設(shè)備的選型和藍牙監(jiān)控設(shè)備的選型上。
在數(shù)控系統(tǒng)本身的設(shè)備選型上,我們采用了IPC+藍牙USBDongle的硬件組合,它具有以下優(yōu)點:
•系統(tǒng)的成本低。IPC和藍牙USBDongle都是成熟的工業(yè)產(chǎn)品,銷售渠道多采購方便,采購成本低。
•便于開發(fā)平臺的選擇和統(tǒng)一。IPC嚴格符合業(yè)界的各種PC機標準,PC機的操作系統(tǒng)和豐富的軟件開發(fā)平臺都可以使用。藍牙USBDongle符合藍牙1.1技術(shù)規(guī)范,藍牙豐富的上層協(xié)議為我們實施開發(fā)提供了豐富的協(xié)議接口。
•藍牙USBDongle與數(shù)控IPC是獨立的硬件,大大增加了硬件的靈活性,避免了硬件的獨特性給采購帶來的麻煩。
藍牙的固定監(jiān)控主機基本與數(shù)控系統(tǒng)本身的相同,可以采用IPC+藍牙USBDongle或筆記本PC+藍牙USBDongle的組合。
基于以下幾點,藍牙移動監(jiān)控設(shè)備采用了HPiPAQPocketPCh5450PDA:
•簡化了開發(fā)平臺的選擇和開發(fā)。該PDA采用MS的PocketPC210(即WindowsCE310)操作系統(tǒng),該系統(tǒng)支持主流的X86系列微機在WindowsNT下軟件的嵌入式版本,軟件資源豐富。因此軟件開發(fā)平臺可選擇免費eVC或eVB,而避免了其它主流嵌入式操作系統(tǒng)如PalmOS和Linix所帶來的軟件資源不夠豐富,節(jié)省了昂貴的開發(fā)平臺采購費用。
•該PDA集成了符合藍牙協(xié)議規(guī)范111標準的藍牙模塊,避免了PDA上藍牙設(shè)備的開發(fā)和選型問題。
•HPiPAQPocketPCh5400PDA采用了ARM體系結(jié)構(gòu)的IntelmPXA250應(yīng)用處理器,它的主頻為400MHz。該系統(tǒng)功耗低、性能高,能夠滿足藍牙監(jiān)控系統(tǒng)要求的系統(tǒng)運行速度。
•HPiPAQPocketPCh5400PDA的系統(tǒng)操作界面與主流的Windows操作系統(tǒng)的界面布置和使用方法相似,界面友好、便于操作。便于使用人員的培訓和使用。
整個硬件系統(tǒng)的硬件組織和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)見圖4。
4.系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)模型及功能
軟件結(jié)構(gòu)模式是指軟件的組織管理方式,即系統(tǒng)任務(wù)的劃分方式、任務(wù)的調(diào)度機制、任務(wù)間的信息交換機制以及系統(tǒng)的集成方法等。研究結(jié)構(gòu)模式是為了解決CNC系統(tǒng)軟件集成的問題,也是開發(fā)新系統(tǒng)首先要解決的問題,是決定數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的成敗和性能高低的第一要素。系統(tǒng)的整體軟件結(jié)構(gòu)模型見圖5。
數(shù)控系統(tǒng)是基于WindowsNT的全軟件型數(shù)控系統(tǒng),軟件構(gòu)架采用“線形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”,這種軟件結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)模塊化程度高、開發(fā)維護簡單等優(yōu)點。數(shù)控系統(tǒng)與藍牙結(jié)合并實現(xiàn)實時自動監(jiān)控的首先要解決的問題是實時數(shù)據(jù)的高速實時采集。通過將藍牙數(shù)控模塊嵌入數(shù)控全軟件數(shù)控系統(tǒng)的位控、速控模塊,問題就得到了很好的解決。系統(tǒng)運行過程中,藍牙收發(fā)模塊將位控模塊采集的數(shù)控機床的各傳感器的信息和機床的運動坐標狀態(tài)實時地發(fā)送到藍牙監(jiān)控系統(tǒng)的藍牙數(shù)據(jù)收發(fā)模塊,藍牙監(jiān)控系統(tǒng)的藍牙數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將發(fā)送過來的數(shù)據(jù)分別送入實時自動監(jiān)控模塊,實時自動監(jiān)控模塊對運行的狀態(tài)信息按一定的監(jiān)控算法進行分析檢查,如發(fā)現(xiàn)有異常則發(fā)送指令回CNC部分完成對機床的控制,實時監(jiān)控模塊負責將系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)存入狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。同時,故障自動檢測模塊調(diào)用系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)庫中的機床實體三維信息和被加工工件的三維實體信息結(jié)合機床的實時加工狀態(tài)信息檢測可能發(fā)生的故障,并實施自動干預(yù)措施。人工干預(yù)模塊是一個人工干預(yù)命令集合,在加工過程中技術(shù)人員可通過該模塊人工發(fā)送指令,控制機床的工作狀態(tài)和實時修改加工參數(shù)。故障回放模塊是一種事后處理系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)和藍牙監(jiān)控系統(tǒng)之間的工作是相互獨立地實時并行工作,因此無論CNC部分發(fā)生怎樣嚴重的故障,并行部分都能完整的記錄系統(tǒng)的狀態(tài)信息。故障回放和故障仿真模塊調(diào)用系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的信息,完成其對機床故障的重現(xiàn),幫助技術(shù)人員排除故障、積累避免故障的經(jīng)驗。
5.實現(xiàn)及結(jié)論
在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，由于英特網(wǎng)和分布式計算技術(shù)的出現(xiàn)，產(chǎn)品的設(shè)計和制造日益分散化，協(xié)同合作制造日益成為更快速、更經(jīng)濟的生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的有效模式。目前的數(shù)控系統(tǒng)正在向著集成化(Integrated)的方向發(fā)展，其目的在于為產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的各個獨立部門提供有效的協(xié)同工作環(huán)境。傳統(tǒng)的CIMS技術(shù)大而全，在一般的中小企業(yè)很難實施，于是INC應(yīng)運而生。
2.INC的概念與關(guān)鍵技術(shù)
2.1INC的概念集成化數(shù)控(IntegratedNumericalControl，INC)將CIMS中的功能實現(xiàn)(如CADPCAMPCAPPPNCP等)抽象為一系列獨立的功能模塊，再將這些功能模塊集成在一起便可組成一個具體的數(shù)控系統(tǒng)。
以水射流機床所使用的INC系統(tǒng)的整體工作流程為例(見圖1)，其整個系統(tǒng)是建立在工程數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)庫包括花樣庫、切削用量庫、夾具庫、噴嘴庫、工藝庫、NC代碼庫等，它們通過IntranetPInternet集成在一起，構(gòu)成了工程數(shù)據(jù)庫。INC系統(tǒng)可分為6個子部件模塊:輔助設(shè)計(CAD)、輔助工藝(CAPP)、優(yōu)化決策、數(shù)控加工(CNC)、系統(tǒng)監(jiān)控和總體規(guī)劃。
2.2INC與ONC、DNC的區(qū)別
開放式數(shù)控(OpenNumericalControl，ONC)，與傳統(tǒng)的CNC系統(tǒng)相比較，ONC的核心在于其開放性，它必須提供不同應(yīng)用程序運行于系統(tǒng)平臺之上的能力;提供面向功能的動態(tài)重組工具;提供統(tǒng)一、標準化的應(yīng)用程序用戶界面。世界各國相繼啟動了有許多關(guān)于開放式數(shù)控的研究計劃，其中影響較大的有美國OMAC(OpenModularArchitectureController)計劃，歐共體的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomation)和日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)計劃等[3]。直接數(shù)控(DirectNumericalCon-trol，DNC)和分布式數(shù)控(DistributedNumericalControl，DNC)系統(tǒng)的主要目標是更加有效地控制一組數(shù)控機床或是整個工廠的生產(chǎn)，它實際上是一種分布式制造。
與ONC、DNC不同，INC是以數(shù)控為核心，它的各個模塊都是面向數(shù)控，它的一切工作都是為數(shù)控加工服務(wù)。例如，一般的CAM系統(tǒng)注重特征識別、零件幾何造型的建立以及零件加工軌跡的定義等，而INC的CAM模塊中注重的是對零件加工過程的仿真和生成數(shù)控加工代碼，其目的是便于檢驗零件的手工編程或自動編程的數(shù)控加工程序是否正確。與分布式制造(DistributedManufacturing)相比較，INC更接近于一種協(xié)同制造(CollaborativeManufacturing)。
2.3INC的關(guān)鍵技術(shù)
INC有三點關(guān)鍵技術(shù):面向數(shù)控的CAD技術(shù);面向數(shù)控的CAPP技術(shù)和基于CADPCAPP信息集成的CNC技術(shù)。
面向數(shù)控的CAD技術(shù)包括圖像預(yù)處理、智能識別、圖像矢量化和CADPCAPP集成技術(shù)等。面向數(shù)控的CAPP技術(shù)則包括路徑優(yōu)化、步驟優(yōu)化、CAPPPCAM集成、工藝數(shù)據(jù)庫的建立和管理技術(shù)等。
基于CADPCAPP信息集成的CNC技術(shù)，主要是與CADPCAPP集成系統(tǒng)的接口和交互的技術(shù)(基于STEP標準擴展的接口和交互技術(shù))、嵌入式設(shè)備研制技術(shù)和實時技術(shù)等。
本文將對基于CADPCAPP信息集成的接口和交互的技術(shù)進行討論與研究。
C與CADPCAPP的接口和交互技術(shù)
目前在工業(yè)化應(yīng)用中的NC所采用的編程方式還是基于ISO6983(GPM代碼)標準，隨著計算機輔助系統(tǒng)CAX技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，該標準已越來越不能滿足現(xiàn)代NC系統(tǒng)的要求，成為制約數(shù)控技術(shù)乃至自動化制造發(fā)展過程中的瓶頸問題。
1997年歐共體提出了OPTIMAL計劃，將STEP技術(shù)延伸到自動化制造的底層設(shè)備，開發(fā)了一種遵從STEP標準、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型(稱為STEP2NC)，將產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準擴展到CNC領(lǐng)域，重新制定了CADPCAPP與CNC之間的接口，為實現(xiàn)CADPCAPPPCNC之間的無縫連接，進而實現(xiàn)真正意義上的完全開放式數(shù)控系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)[4]。
傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)與CADPCAPP之間的數(shù)據(jù)交換是單向傳輸，現(xiàn)場對NC程序的任何修改都無法直接反饋到CADPCAPP系統(tǒng)，生成NC程序時記錄最初加工需求的信息已經(jīng)丟失。而使用STEP2NC可減少加工信息容易丟失的問題，實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)流動，能夠保存所做的修改，使零件程序和優(yōu)化的加工描述及時地反饋到設(shè)計部門(CAD)，以便設(shè)計部門及時進行數(shù)據(jù)更新，獲得完整、連貫的加工過程數(shù)據(jù)文件。
圖2所示是基于STEP2NC標準的數(shù)據(jù)模型，其中包含了加工工件的所有任務(wù)，其基本原理是基于制造特征(如孔、型腔、螺紋、倒角等)進行編程，而不是直接對刀具與工件之間的相對運動進行編程。這樣，CNC系統(tǒng)可以直接從CAD系統(tǒng)讀取STEP數(shù)據(jù)文件，消除了由于數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換而可能導(dǎo)致的精度降低問題。
圖3所示為一種采用了STEP2NC標準的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，該結(jié)構(gòu)模型包含了當前STEP2NC與數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合的3種模式，模式1是一種過渡形式，上層符合STEP標準的CADPCAPP系統(tǒng)與STEP2NC接口實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)流動，下層通過增加符合STEP2NC標準代碼轉(zhuǎn)換接口，將STEP2NC數(shù)據(jù)代碼轉(zhuǎn)換為GPM等代碼，進而實現(xiàn)對現(xiàn)行數(shù)控系統(tǒng)的控制。模式2是一種比較簡單、初級的模式，與模式1的區(qū)別在于下層采用了新型STEP2NC控制器，直接讀取STEP數(shù)據(jù)格式加工文件。模式3是模式2的發(fā)展與完善，它使系統(tǒng)的集成度更高、設(shè)計層與車間層之間的功能重新劃分，實現(xiàn)CAPP系統(tǒng)宏觀規(guī)劃與CAD系統(tǒng)集成、微觀功能與車間層集成。鑒于ISO6983標準在數(shù)控領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用，在短期內(nèi)用ISO14649標準將其完全取代不太現(xiàn)實，因此在STEP2NC控制器廣泛使用之前，模式1將長期保留在系統(tǒng)之中[5]。
基于STEP2NC標準的CADPCAPPPCNC之間將會實現(xiàn)無縫連接，CADPCAPP與CNC的雙向數(shù)據(jù)流動，使得設(shè)計部門能夠清楚地了解到加工實況，并且可根據(jù)現(xiàn)場編程返回的信息對生產(chǎn)規(guī)劃進行及時快速的調(diào)整，生產(chǎn)效率將得到極大的提高。另外，CAD、CAPP、CNC之間的功能將會重新劃分:CAPP系統(tǒng)的宏觀規(guī)劃與CAD系統(tǒng)集成，微觀功能與CNC集成。
4.應(yīng)用實例
AWJ水射流機床(國家專利產(chǎn)品)是通過高壓管道形成高壓水射流或磨料射流，來實現(xiàn)對工件的切割以及拋光等操作。初始條件為工件的數(shù)碼圖像，經(jīng)過INC的CADPCAPP集成系統(tǒng)處理后直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺NC子模塊，由CNC子模塊生成加工仿真。INC系統(tǒng)是基于Windows平臺，應(yīng)用于水射流切割機的集成化數(shù)控加工。
圖5所示是將經(jīng)過處理后的輪廓輸入CAD軟件稍加修改，再由集成到CAD軟件內(nèi)部的CAPP軟件設(shè)計出合適的加工工藝。最后生成NC代碼輸入模擬仿真軟件，如圖6所示，可以進行仿真切割加工。這樣便完成了INC系統(tǒng)中由數(shù)碼圖像到成品加工的一系列工作。
