目前，開放式數(shù)控系統(tǒng)主要有3種結(jié)構(gòu)形式：PC+NC，PC+運(yùn)動(dòng)控制卡，全軟件數(shù)控系統(tǒng)。其中，全軟件數(shù)控系統(tǒng)是一種新型的數(shù)控系統(tǒng)，它充分利用PC機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算速度，來實(shí)現(xiàn)包括插補(bǔ)、伺服和PLC等功能在內(nèi)的所自．?dāng)?shù)控功能，這種結(jié)構(gòu)彤式具有下列特點(diǎn)：

　　(1)使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和Windows、Linttx等操作系統(tǒng)；

　　(2)由于簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，大大降低了成本；

　　(3)由于使用多任務(wù)操作系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的多功能化；

　　(4)容易實(shí)現(xiàn)PLC軟件和其他裝置的控制軟件的集成；

　　(5)隨著PC技術(shù)的發(fā)展，控制性能會(huì)小斷提高。且不需額外的費(fèi)用。上海開通數(shù)控有限公司的KT600數(shù)控系統(tǒng)足基于PC、采用美國(guó)SoftServo公司ServoWorks軟件平臺(tái)和光纖伺服總線的開放式傘軟件數(shù)控系統(tǒng)。

1 硬件結(jié)構(gòu)

　　KT600 開放式數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)包括適配板、接口模塊、嵌入式PC主機(jī)和12.1”彩色液晶顯示等幾個(gè)部分。

　　1.1 光纖通訊適配板

　　這是連接嵌入式計(jì)算機(jī)和控制接口的橋梁。通過此適配板把電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，通過光纖與通用伺服、VO模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，抗十?dāng)_性能好，連線少而簡(jiǎn)單。光纖通訊適配板釘FP-80、FP-95和FP-104三種類型，F(xiàn)P-80適用于和PC機(jī)的ISA接口連接，F(xiàn)P-95適用于和PC機(jī)的PCI接U連接，而FP-104適用于和PC機(jī)的PCI04接門連接。這3種光纖通訊適配板除了與PC機(jī)連接接口不同外，其余功能完全相ILd。PC機(jī)通過ISA／PCI／I，C104接U與適配板上的FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，按照VersionBUS數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通過光纖通訊適配板的兩個(gè)光纖接口，用兩根光纖分別與DC-150通用伺服接門模塊和IM-300 I／O擴(kuò)展模塊進(jìn)行通訊。適配板還提供了32點(diǎn)通用的I／O，再加一個(gè)手持式手輪控制盒接幾，可用于機(jī)床操作而板。

　　1.2 DC-150通用伺服接口模塊

　　DC-150通用伺服接口模塊可對(duì)4個(gè)軸進(jìn)行閉環(huán)控制，通過光纜把四個(gè)DC-150串連起來，最多可以進(jìn)行16軸的運(yùn)動(dòng)控制。每個(gè)模塊上還有32個(gè)帶光電隔離的通用I／O，8個(gè)可定義的12位模擬量輸入。還帶釘光電隔離的每個(gè)軸的正反向行程限位和同零開關(guān)輸入。

　　1.3 IM-300擴(kuò)展模塊

　　IM-300 I／O擴(kuò)展模塊(圖3)是一個(gè)帶接線端子和LED燈的32點(diǎn)輸入、32點(diǎn)輸出通用I／0模塊，通過光纜與FP-80／FP-95／FP-104光纖通訊適配板連接?？赏ㄟ^光纖把叫個(gè)IM-1200串聯(lián)在一起，就叮提供額外的256點(diǎn)I／O(加上4個(gè)DC-120，整個(gè)KT600數(shù)控系統(tǒng)最多可達(dá)416個(gè)I／O點(diǎn))。

2 KT600開放式數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

　　KT600開放式數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)足基于美國(guó)SoftServo公司全軟件開放結(jié)構(gòu)ServoWorks數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)和實(shí)時(shí)光纖數(shù)字伺服總線的開放結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)。

　　serWoworks軟件可以分為兩個(gè)層次，一層是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和PLC控制的實(shí)時(shí)控制軟件，它運(yùn)行在操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)擴(kuò)展卒問RTX或者RT Linux中；一層足滿足不同工業(yè)應(yīng)用需求的應(yīng)用軟件，它運(yùn)行在通用操作系統(tǒng)Windows或者Linux的用戶空間巾。實(shí)時(shí)控制軟件和應(yīng)用軟件通過servoworks API進(jìn)行通信。ServoWorks的總體軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　2.1 實(shí)時(shí)控制軟件

　　ServoWorks實(shí)時(shí)控制軟件主要包含3個(gè)模塊：運(yùn)動(dòng)控制引擎CNC、G代碼解釋器和邏輯控制引擎PLC。這些實(shí)時(shí)軟件模塊為上層的應(yīng)用軟件／用戶程序提供了一致的應(yīng)用編程接口API(ApplicationProgramming Inteface)，上層的應(yīng)用軟件通過這些API與實(shí)時(shí)控制模塊協(xié)調(diào)工作，共吲完成控制任務(wù)。

　　運(yùn)動(dòng)控制引擎是一個(gè)高性能運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)時(shí)軟件模塊，執(zhí)行所有的運(yùn)動(dòng)控制功能，包括NC路徑的生成、插補(bǔ)、加速／減速、位置控制、補(bǔ)償和速度平滑等。

　　運(yùn)動(dòng)解釋器是一個(gè)實(shí)時(shí)的G代碼處理軟件模塊，包括16軸控制所需的擴(kuò)充G代碼。它有一個(gè)環(huán)形緩沖器，提供高速程序段處理功能。每秒可處理l1000個(gè)程序段。它支持選擇程序段跳過和子程序調(diào)用功能，能夠辨別機(jī)床、工件及本地坐標(biāo)系，含有基本的STM功能。

　　邏輯控制引擎足一個(gè)實(shí)時(shí)的軟件PLC模塊，可控制416個(gè)光隔離輸入輸出點(diǎn)，可執(zhí)行與FANUC數(shù)控系統(tǒng)兼容的梯形圖邏輯。它的標(biāo)準(zhǔn)掃描時(shí)間為5ms，用戶也可自定義。它提供38種功能指令及12種基本指令。

　　這3個(gè)實(shí)時(shí)模塊小僅可以集成在一起運(yùn)行，而且可以根據(jù)需要靈活的加載。根據(jù)具體的需要，可以只加載運(yùn)動(dòng)引擎，或者只加載運(yùn)動(dòng)引擎和運(yùn)動(dòng)解釋器，或者全部加載。

　　2.2 基本應(yīng)用軟件

　　servoworks提供了大量的應(yīng)用軟件，用戶可以根據(jù)自己的需嬰靈活選用。這些應(yīng)用軟件包括PLC應(yīng)片j套件、MotionLite、MC—Quad、Motion Pro等。

　　PLC應(yīng)用套件包括PLC引擎，提供程序編輯和編譯功能的PLC控制臺(tái)應(yīng)用(Win32)，具有PLC梯形圖監(jiān)控／調(diào)試的PLC監(jiān)視器／調(diào)試器等應(yīng)用程序。用戶使用這些工具可以很方便地編制、調(diào)試和發(fā)布自己的PLC應(yīng)用程序。

　　MotionLite是基于Win32的控制系統(tǒng)安裝調(diào)試：具，可用于系統(tǒng)的參數(shù)沒置、系統(tǒng)配置、測(cè)試和伺服調(diào)整。它提供JOG方式、位置方式(4軸直線插補(bǔ))、手輪方式和程序段緩沖方式等多種操作模式，可以通過方波或正弦波形式財(cái)系統(tǒng)進(jìn)行速度頻率、速度階躍和位置頻率、位置階躍響應(yīng)的測(cè)試。它呵以對(duì)位置和I／O信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可以對(duì)實(shí)際位置、程序位置、位置誤差和速度的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和繪圖。它叮以顯爪電動(dòng)機(jī)參數(shù)和伺服佗置環(huán)參數(shù)。

　　MC—Quad是一個(gè)完整的4軸通用運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用軟件(沒有卡軸控制)，支持ServoWorks的G代碼解釋器，能自動(dòng)執(zhí)行G代碼加T程序；提供全屏幕、單窗口、操作方便的人機(jī)界面；能顯爾位置、圖形、I／O狀態(tài)、伺服狀態(tài)、NC狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)臨控；可用于沖床、激光切割機(jī)床和焊接機(jī)器等。

　　Motion Pro是一個(gè)完整的16軸通用運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用軟件，用于系統(tǒng)配置、參數(shù)設(shè)置、測(cè)試和伺服調(diào)整；支持ServoWorks的G代碼解釋器，能自動(dòng)執(zhí)行G代碼加工程序；可對(duì)運(yùn)動(dòng)、I／O和PLC狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。它有豐富的系統(tǒng)調(diào)試工具軟件，包括可自動(dòng)運(yùn)行和于動(dòng)交瓦運(yùn)行的PID調(diào)節(jié)，系統(tǒng)性能的動(dòng)態(tài)可視化的數(shù)據(jù)采樣及繪圖工具(包括實(shí)時(shí)仿真)。

3 KT600數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用

　　KT600數(shù)控系統(tǒng)是屬于中高檔的數(shù)控系統(tǒng)，它最多可控制16個(gè)軸，可預(yù)處理1 000個(gè)NC程序段，并且可以根據(jù)相應(yīng)的進(jìn)給速度自動(dòng)凋整加減速控制，以達(dá)到平滑控制，保證零件加工過程的快速性、連續(xù)性和平穩(wěn)性。

　　KT600數(shù)控系統(tǒng)具有良好的開放性和完善的功能?，F(xiàn)在已配套用于各種數(shù)控機(jī)床，如：KT600-M數(shù)控系統(tǒng)已應(yīng)用于上海富安工廠自動(dòng)化有限公司的數(shù)控銑床；KT600-M數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用于上海寶業(yè)自動(dòng)化有限公司的數(shù)控切割機(jī)，KT600-B數(shù)控系統(tǒng)已應(yīng)用于上海沖剪機(jī)床廠的機(jī)械電子數(shù)控折彎?rùn)C(jī)，日前均已投入生產(chǎn)使用，運(yùn)行穩(wěn)定，工作情況良好。