近幾年，微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的高速發(fā)展，推動(dòng)了各行各業(yè)的發(fā)展。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，達(dá)到了能在惡劣環(huán)境下工作的理念。而在數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和研制中，各部分的功能也發(fā)生了根本性的變化。特別是在數(shù)字化、信息化快速發(fā)展的今天，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)中起著巨大的作用。但結(jié)合微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展速度和應(yīng)用場(chǎng)合，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展還是滯后于微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，所以數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要積極跟上?；谶@種思想，讓人們認(rèn)識(shí)到微型計(jì)算機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)中的作用，以及怎樣充分利用微型計(jì)算機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)通用化和信息化。1 問題的提出

　　進(jìn)入21世紀(jì)，隨著通用型微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及以及許多國家對(duì)嵌入式微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的大量投入，加快了其發(fā)展速度，從而使得這種設(shè)計(jì)理念在數(shù)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，很好的解決了數(shù)控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)問題。然而數(shù)控的推廣很重要，即如何將數(shù)控產(chǎn)品推向市場(chǎng)，為此必須將數(shù)控產(chǎn)品通用化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化。

2 微型計(jì)算機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)中的發(fā)展

　　2.1 數(shù)控系統(tǒng)高的可靠性

　　數(shù)控系統(tǒng)的可靠性是數(shù)控機(jī)床質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，常以平均無故障工作時(shí)間來衡量。隨著新一代數(shù)控的研制成功，其平均無故障工作時(shí)間已長(zhǎng)達(dá)十年以上。

　　2.2 加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化和開放性

　　因?yàn)榛谖⑿陀?jì)算機(jī)的開放式數(shù)控系統(tǒng)已不斷適應(yīng)制造業(yè)的發(fā)展需要，硬件的體系結(jié)構(gòu)和功能模塊就應(yīng)該具有兼容性。比如許多硬件設(shè)施的模塊化，這樣便于購買和安裝，為用戶提供一個(gè)良好的使用環(huán)境。

　　2.3 網(wǎng)路數(shù)控的發(fā)展

　　在數(shù)控系統(tǒng)上開發(fā)多個(gè)通信接口和多級(jí)通信功能滿足進(jìn)線和聯(lián)網(wǎng)的不同要求，使之不僅具有串行，DNC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信技術(shù)，還支持各種專用的網(wǎng)絡(luò)操作。

　　2.4 數(shù)控系統(tǒng)的智能化

　　數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度和微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是密切關(guān)聯(lián)的，而使數(shù)控系統(tǒng)的智能化要求已發(fā)展到如下幾個(gè)方面：

　?。?） 利用自適應(yīng)數(shù)控技術(shù)，從加工中檢測(cè)必要的信息，半自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)，改善系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到最佳的運(yùn)行。

　?。?） 建立工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫指導(dǎo)加工，并帶有邏輯控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

　　（3） 各種伺服驅(qū)動(dòng)裝置的反饋控制，以及負(fù)載的自動(dòng)適應(yīng)過程。

　　（4） 由微型計(jì)算機(jī)智能自動(dòng)化編程。

3 微型計(jì)算機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　3.1 數(shù)控系統(tǒng)由專用數(shù)控到開放型數(shù)控的轉(zhuǎn)型

　　基于微型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的一種開放型數(shù)控，基本上機(jī)構(gòu)是PC+NC，這種方式是將通用微型計(jì)算機(jī)與數(shù)字控制平臺(tái)連接在一起構(gòu)成前后臺(tái)結(jié)構(gòu)，形成多機(jī)、多過程數(shù)控系統(tǒng)這樣可以充分利用微型計(jì)算機(jī)的軟件和硬件資源實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)由專用數(shù)控到開放型數(shù)控的轉(zhuǎn)型。

　　PC+NC體系結(jié)構(gòu)：將通用微型計(jì)算機(jī)嵌入到數(shù)控系統(tǒng)之中構(gòu)成的典型的前臺(tái)和后臺(tái)結(jié)構(gòu)，這里的PC是指不需要改造的通用微型計(jì)算機(jī)，NC就是數(shù)控技術(shù)（numerical control） ，硬件結(jié)構(gòu)見圖1。

　　這種典型的前后臺(tái)結(jié)構(gòu)就是在單機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，它是通過高速通信模板與微型計(jì)算機(jī)互聯(lián)構(gòu)成的。這里所應(yīng)用的是在單機(jī)CNC中對(duì)微型計(jì)算機(jī)的通用化進(jìn)行改造，形成基于計(jì)算機(jī)的單機(jī)CNC系統(tǒng)。

　　3.2 PC+NC系統(tǒng)對(duì)微型計(jì)算機(jī)性能的要求

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分遵循以下4個(gè)方面的要求并提出改造：

　　（1） 實(shí)時(shí)運(yùn)行的適應(yīng)性要求

　很多數(shù)控系統(tǒng)在MDOS環(huán)境下運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)死機(jī)情況，對(duì)于這種情況我們可以在DOS的基礎(chǔ)上增加實(shí)時(shí)、多任務(wù)操作系統(tǒng)，增加線程等等，或?qū)τ布M(jìn)行改造。

　?。?） 可維護(hù)性的適應(yīng)性要求

　　由于通用微型計(jì)算機(jī)都是以臺(tái)式機(jī)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，極不適應(yīng)以箱體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng),還有各種模板的尺寸，規(guī)格不一,無法達(dá)到控制要求。所以要對(duì)其進(jìn)行機(jī)械特性 的改造，以提高可維護(hù)性。

　?。?） 工業(yè)運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)性要求

　　采用通用計(jì)算機(jī)在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行不可靠，而在數(shù)控系統(tǒng)中的環(huán)境更惡劣，所以在采用微型計(jì)算機(jī)的許多優(yōu)點(diǎn)的時(shí)候，同時(shí)也要提高微型計(jì)算機(jī)的可靠性、電磁兼容性、抗震性和耐高溫等性能。

　　（4） 機(jī)電一體化要求

　　對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面和各種控制面板提出要求，以適應(yīng)機(jī)電一體化。控制面板可以選擇二種結(jié)構(gòu)，一是：水平式結(jié)構(gòu)，CRT和鍵盤在水平方向排列。二是：垂直式結(jié)構(gòu)，CRT和鍵盤在垂直方向排列。這結(jié)構(gòu)之間應(yīng)具有兼容性。

　　3.3 利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得數(shù)控系統(tǒng)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化

　　隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。數(shù)控系統(tǒng)與系統(tǒng)外的監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和無人化操作、遠(yuǎn)程加工程序傳輸、遠(yuǎn)程診斷和維修服務(wù)等等，這可以大大提高生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率。

　　針對(duì)這種情況，開發(fā)一種基于微型計(jì)算機(jī)和局域網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，這樣就可以使用簡(jiǎn)單的普通的微型計(jì)算機(jī)、網(wǎng)卡、雙絞線、集線器，及實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的加工狀態(tài)、遠(yuǎn)程控制數(shù)控機(jī)床暫停、恢復(fù)加工和改變加工速率等等功能。

　?。?） 系統(tǒng)的外圍網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)由一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、若干臺(tái)開放式數(shù)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)硬件和遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件組成，由于監(jiān)控對(duì)象是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)正在加工的數(shù)控機(jī)床，我們要設(shè)計(jì)一個(gè)通過廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)，并采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和“C／S運(yùn)行模式，使用TCP／IP協(xié)議。系統(tǒng)如圖2所示。

　?。?）遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件包括監(jiān)控端（監(jiān)控計(jì)算機(jī)）軟件和受控端（數(shù)控機(jī)床）軟件。監(jiān)控端軟件的功能是：連接到網(wǎng)內(nèi)任意一臺(tái)受控機(jī)床，接受受控端得到的實(shí)時(shí)加工狀態(tài)和加工信息，以及向受控端發(fā)出控制命令。受控端的軟件功能是：向監(jiān)控端傳輸實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和執(zhí)行其他操作。下面是它們2種軟件的算法流程圖。最后通過程序語言實(shí)現(xiàn)。

監(jiān)控端流程圖  受控端流程圖

圖3 遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件流程圖

4 結(jié)束語

　　為促進(jìn)我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步提高，加快對(duì)數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng)，我們要抓好職業(yè)教育，做到微型計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，為我國數(shù)控生產(chǎn)線的全自動(dòng)化做好充分準(zhǔn)備。