试论智能化、网络化的数控技术研究

林 琳

（厦门海洋职业技术学院机电系 福建 厦门 361012）

1.国内外数控系统发展概况

1.1 国外数控系统技术

国外具有世界影响力的机床公司有很多，比如，日本公司研发的一种以卧式车床为原型，另一种以立式车床为原型。 此系列所具有的主要特点：①主轴的最高转速可以达到1600r／min，快移速度可以运行到40m／min；②刀具库容量最高可以设置40 把；配备西门子(SINU—MERIK801)系统和交流伺服单元的CNC6132／40 数控车床，其特点有不仅运行比较平稳、可靠；而且精度度数非常高；在操作方面，简单化；在应用方面广泛等适合于多品种、中小批量产品的加工。

1.2 国内数控技术发展现状

国内的数控技术与20 世纪50 年代末期开始出现，大致经历了初期的封闭式开发阶段、消化吸收、引进技术阶段、国产化体系阶段和产业化阶段。 目前我国已经掌握了数控技术的基本使用，不仅培养了大批的专业人才，而且建立了数控技术实验基地，小有规模的组成了自己的数控行业。 经过实验验证以及市场化的优胜劣汰，我国的数控产品在性能和可靠性方面有了很高的成就，并慢慢的被市场认可。然而，与国外发达的数控技术相比， 我国数据技术的发展还需进一步的提高，比如技术含量的提高，附加值的生产能够满足进口系统的各种匹配。

随着现代社会的发展，从数字化、网络化、信息化、智能化的不断发展嫣然成为一个发展潮流，而智能化、网络化则要依托于电子信息技术的不断突破， 而在数控技术方面的应用也是一个不可阻挡的趋势。 以下文章将从基本概念、结构分析和实际应用等三个方面来进行研究。

2.开放式智能化、网络化数控技术的基本概念

数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。

如表1，数控技术发展的发展历史。

表1 数控技术的历史发展

2.1 数控技术的智能化

现代化的数控技术是应用智能化的系统装备，智能化应用在数控技术和数控系统中的方方面面，智能化可以提高加工效率，改善加工产品的质量， 例如产品制造过程中所用到的工艺参数自动生成功能；智能化可以提高驱动性，并且连接使用更加方便化，可以通过前馈控制和自动识别负载以及自整定等过程充分体现出来；智能化的编程能力可以使操作简单化，编程简单化；关于人工智能诊断和监控功能，智能化也能顺利执行完成。 作为全球很有代表性的日本MAZAK 株式会社的日本工厂，它的智能化应用非常先进，从管理层面上说，整个工厂完全实现了计算机网络智能化管理；在智能生成过程中，使用机床智能化数控系统、生成线上的网络化人机管理、仓库运行使用立体式计算机管理。国内企业马扎克公司在生产目标现场采用数控机床的以太网智能链接方面有一定得研究，并且通过与CAD／MRP(EPR)等系统联接，达到企业的全部信息共享集成，成为生产高效率的智能化、网络化型工厂。

2.2 数控技术的开放化

现阶段全球很多国家研究开放式数控系统方面有了很大的建树，并且解决了很多实用性的问题，比如完美解决了数控系统的封闭性问题，以及数控使用软件的生成带来的问题，国外的企业有欧洲的OSACA、美国的NGC、日本的OSEC 等，这些企业的发展比较具有规模性。 在国内，我们熟知的是ONC。 随着智能化的信息技术发展，数控系统走上开放化成为企业发展的必由之路，开放化数控技术是发展的趋势。 数控系统的开放式可以解释为在统一的运行平台上开发数控系统，使用对象是终端客户和机床专家，采用一定的方法比如增加、改变、缩小特定的数控功能，最终实现系列化。 所带来的方便之处，不仅可以满足客户的特殊要求以及技术诀窍集成到控制中心系统内，而且能够实现多样化，多层次的开放式数控系统，最终呈现出来属于自己特点的名牌产品。 我们研究的数控系统的核心包括它的运行平台、体系结构规范、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发方面。

2.3 数控技术的网络化

随着网络化信息技术在数控技术中的发展，这两年来，有名的国际博览会的焦点被映射到网络化数控装备的使用。 网络化式的数控装备实现了制造型企业所需求的信息化采集，结果引出了新的发展模式比如虚拟企业和现实企业的结合，设备与设备之间的结合，现在与未来的结合进入人们期待的工业4.0 时代，模仿工业4.0 的发展理念。 近两年有一些与数控系统相关的概念和样机频频问世，在日本企业展出的“Cyber-Production Center”(又称为智能生产控制中心，简称CPC)中可以得到充分验证。另外，日本大隈机床公司所推出的“IT plaza”(又称为信息技术广场，简称IT 广场) 和德国著名企业西门子成功制造的 “Open Manufac—tufing Environment”(又称为开放式制造环境，简称OME)等也可以得到力证，他们的成功案例客观反映了数控机床在生成加工过程中趋向向网络化的发展应用。

3.开放式智能化、网络化数控系统的结构

开放式数控系统是计算机硬件技术、信息技术、控制技术和数控技术相互融合的产物，是数控发展的一个大趋势。 开放式数控系统特点有很强的适应性以及配置方面的灵活性，不仅能满足各种设备的应用，而且可以任意集成；对于控制软件的使用具有扩张及时以及具有联结的功能特点，在新技术的应用方面，再加入各种需要的新功能实用一方面完全支撑计算机技术、信息技术的快速更新，另一方面可以有效的保护用户的原有投资；在现实生活中，开放式数控系统主要有通用PC+实时控和专用数控+PC 前端的复合式构造；使用能够带来良好的人机互动界面的PC 机Windouws 环境的开放式数控系统； 使用软件完成现代控制技术，可以借助PC 机的优势资源；开放式结构平台又称为运动控制器能够集成不同开发商研发的软件并且满足联网需求，这样呈现出来的特性与硬件无关，形成的数字通讯具有标准化、高速度、可靠性强的特点。不仅达到用户的个人要求，而且满足高性能和低成本。具体含有的特点①基于开放结构控制器平台的开放结构②标准化、模块化的硬件结构③先进的人机交互功能④插补功能⑤网络功能。

4.开放式智能化、网络化数控系统的应用

目前，我国生产具有特色的经济型、普及型数控系统的有广州数控、华中数控、航天数控等大型企业。 具有代表性的广州数控研制开发的GSK983M 系统是一档中高档次的产品， 此种系统的优点表现在最多可以达到5 轴4 动，在高速度、精密性较强的加工过程中实现可行性，速度可以达到最高24m／mim。其中内嵌式的PMC，可以有5000 步大的容量，编程会出现阶梯式，使用功能简单化，在机床强度设计方面得到用户的再度证明。 另外，此系统在DNC 加工上具有可行性，他的程序编程应用和参数输出特性，不仅有利于程序复制保存，而且更有益于机床的改变调整。 根据此系统具有加工方面的可靠性，在国产系统中保持很多的竞争优势，并且得到很多机床专家的许可。

有华中生成的“世纪星”数控系统和国外一些普及型数控系统相比，他的竞争优势不仅在功能方面，而且在配置设备上更为突出，尤其值得大家注意的是，华中数控系统在一些方面一直保持着特有力的自身研发优势，具体有：网络功能、动态仿真功能、双向螺距补偿、汉字界面、多轴(9 轴)联动、容量程序内存等方面。

CASNUC2100E 数控系统是有北京航天生成研发的， 是最新问世的一种新型产品，他的功能是将PCI04 板嵌入到控制系统中，实现车、铣床闭环一体化的技术应用。

随着人工智能在计算机领域中的应用不断扩张和深化， 智能化在数控系统中的应用是必然，在最新的数控系统应用中，采用最新的装备设置，再加上使用了“神经网络”（Neural Network），“进化计算”（Ecolutionary Computation），和“模糊系统”（Fuzzy System）等这三种最新的控制技术，使性能得到了很大的改善。 采用了三种最新技术的智能化的数控系统一方面具有自适应切削功能，运动参数可以进行动态补偿，能够进行自动编程，还具有前馈控制功能；另一方面比较重要的是界面会呈现人们使用过程中很享受的人机互动情形。

［1］唐建新.开放式智能化、网络化的数控技术[J].常州：常州工程职业技术学院，2005（5）.

［2］张明明.数控技术发展趋势-智能化数控系统[J].宿迁：科技论坛.