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1、开放式数控系统实验指导书路华韩德东等编王永章审哈尔滨工业大学机械制造及自动化实验室2003年3月10一、实验目的1．通过本系统使学生了解开放式软数控系统的软硬件构成、特点及软数控功能模块的划分。2．通过编制数控加工程序，对数控加工过程进行仿真，加深对数控系统基本原理的理解，了解并体会数控装置内部信息流的处理过程。二、实验内容1.语法检查和译码功能演示。2.刀具补偿功能演示。3.加减速处理功能演示。三、实验设备开放式软数控系统。四实验原理------开放式软数控系统介绍1．开放始数控系统的特征：国际电气和电子工程师协会IEEE对开放式系统的定义为：Anopensy

2、stemprovidescapabilitiesthatenableproperlyimplementedapplicationstorunonavarietyofplatformsfrommultiplevendors,interoperatewithothersystemapplicationsandpresentaconsistentstyleofinteractionwiththeuser.（具有下列特性的系统可称为开放系统：符合系统规范的应用可运行在多个销售商的不同平台上，可与其它系统的应用互操作，并且具有风格统一的用户交互界面。）什么是开放式数控系统

3、？目前尚未形成统一的定义，但一般认为开放式数控系统应该具有下列特征：（1）可互换性（interchangeability）:系统高度模块化，并且这些功能模块具有完全开放的标准接口。不同厂商的功能模块可相互替代，具有互换性。（2）可移植性（portability）:这是指系统的计算平台无关性，源代码要最大限度地兼容多种计算平台。（3）可伸缩性（scalability）:包括两重的含义：一方面是指一种系统可以运行在不同规模的计算平台上，另一方面是指其规模完全是可定制的，集成商可以根据控制对象（机床）的特性、加工条件或用户的要求，增减系统的功能模块或调节系统参数，实现

4、控制目标。（4）互操作性(interoperability)：主要包括系统内部标准部件之间的互操作性，不同系统之间的互操作性，系统和外部应用之间的互操作性。这不仅要求系统的各个功能部件具有开放的数据接口，而且要求系统的实现要完全遵循支持数据交换的软件规范，如面向网络、面向对象等。10（5）可扩展性(expandability):可由用户或集成商扩展部分部件的功能，使系统具有增强的性能表现。要实现数控系统的开放性，必须将其进行功能分解，形成独立的、可完成不同功能的模块，并且对各模块进行标准接口制定，使各模块之间仅通过标准接口通讯，协同完成数控功能。2．软数控系统与

5、其它非软数控系统的区别：数控系统是由软件和硬件共同组成的，在非软数控系统中，数控系统的运动控制功能是由专用NC或内嵌于PC机扩展槽的专用CNC卡来完成，如图1（a、b）所示；而在软数控系统中，其CNC功能完全由运行在PC机CPU上的软件(称为SoftCNC)来完成，图1如图1（c）所示。由软件来实现系统的主要功能部件，这种实现形式的变革使得系统可以可方便、更广泛地应用计算机技术的先进成果，简化系统实现难度，缩短研发周期，有助于技术创新，有望大幅度提升数控系统的控制性能；而且软件化实现也大大增强了系统的可伸缩性和可调节性，促使系统实现完全开放成为可能。3．本开放式

6、软数控系统的硬件构成：包括工业PC机、SoftSERCANS通讯卡、交流数字伺服驱动器、带SERCOS接口的I/O模块、电机、。由于本系统的CNC部分完全由软件模块实现，而且SoftCNC与伺服装置之间采用SERCOS通讯协议。一方面，SERCOS协议是目前唯一称为国际标准的数字伺服通讯协议，符合SERCOS标准的伺服驱动器和I/O模块产品的生产厂家众多，用户可以进行选择和配置，以满足控制轴数、控制方式等要求。另一方面，SERCOS协议采用光纤通讯，传输速度高达16Mbaud，且具有极高的抗电10图2开放式软数控系统硬件组成气干扰能力；它属于串口传输，与传统数控

7、的并口传输相比，布线少，大大降低了安装和维修费用。因此就硬件而言，整个系统构成非常简洁，且具有互操作性、可伸缩性等开放特征。3．本开放式软数控系统的硬件构成：包括工业PC机、SoftSERCANS通讯卡、交流数字伺服驱动器、带SERCOS接口的I/O模块、电机。由于本系统的CNC部分完全由软件模块实现，而且SoftCNC与伺服装置之间采用SERCOS通讯协议。一方面，SERCOS协议是目前唯一称为国际标准的数字伺服通讯协议，符合SERCOS标准的伺服驱动器和I/O模块产品的生产厂家众多，用户可以进行选择和配置，以满足控制轴数、控制方式等要求。另一方面，SERCO

8、S协议采用光纤通讯，传输