开放式计算机数控系统

对用户而言,大多数的计算机数字控制系统(CNC)是封闭式的。工程师通常只能对机器进行编程控制,且仅此而已。即使数控系统拥有所谓编程接口(包括3D可视化控制工程网版权所有,进程模拟,预定义铣削/车削循环,和小型计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)系统),用户不可能随心所欲地进行操作。
因此,不管开发人员对开放式结构的控制系统有多少认识,不可否认的是,它已经成为了当今控制系统技术发展的趋势之一。 “开放”是如今控制系统领域最热门的词汇。
人们正在努力提高控制系统结构的开放性,同时为未来的控制系统开放度建立标准。

评估数控系统的开放性
在因特网上我们可以找到各种各样的开放式结构控制系统,这其中包括OSACA(系统开放式自动化控制系统),OMAC(模块开放式),NGC(美国国家制造科学中心的新一代计划),OSEC(开放式系统环境),等等。
但是如何定义CNC的开放性呢?能否量化控制系统的开放性呢?Chi Yonglin在其论文中提出一种对控制系统开放性的主要特征进行等级划分的方法。
分级范畴包括,控制系统应用领域(0级表示该仅为特定设备设计;10级表示它可以应用于制造工业的所有领域),以及控制系统的扩展性和测量性(0级表示传统的封闭式结构,10级表示完全的开放式结构,可以根据应用改变其拓扑结构。)
还可以用类似的测量方法评估系统开放性的其他特征,例如模块化结构,标准化接口,功能和性能需求等。
一旦这些“开放性”标准被确定,并应用于实际生产时,真正的考验才正式开始。


智能数控机床将实现自我诊断。图片来源: K. Pietrusewicz 和 Control Engineering

Project OCEAN介绍
Project OCEAN(线性运动设备开放式模块控制系统)是由波兰什切青理工大学机电整合中心研究小组推动的一项波兰科学技术部研究基金项目。
该组织近七年的研究内容包括:
■ 铣削运动建模;
■ 多种控制算法开发,包括鲁棒二自由度算法,模糊逻辑算法,神经网络算法和混杂系统预测控制;
■ 激光3D振动监视;
■ CNC运动伺服给进建模。
Project OCEAN项目是波兰什切青理工大学机电整合中心多学科研究小组正在进行的四个机电整合项目之一。该项目组成员包括五位教授,六位博士,四位在读工商管理博士,由经验丰富的电气工程师Stefan Domek教授任项目主管。

运动自诊断工具
OCEAN的主要目标是引入一个开放式接口以加强铣削运动的诊断功能控制工程网版权所有,然后对其进行测试并推向市场。其内容主要包括:
■ 先进运动控制算法;
■ 不同的插补算法,包括NURBS(非均匀有理样条),三维几何的数学表示;
■ 灵活的人机界面(HMI);
■ 系统核心功能扩展选择;
■ 面向更加灵活的新编程语言的接口;
■ 面向针对运动组件的新动态控制系统的接口。
下一步,该计划将继续研究:
■ 铣削运动的完全温度模型;
■ 智能自诊断工具;
■ 噪声和振动控制(开发的最后阶段将为铣削运动建立主动减振系统)。
该机电整合中心一直致力于寻找系统下一步开发的新的合作伙伴;他们目前的合作伙伴是OMAC的一个成员www.cechina.cn,Bernecker Rainer,负责提供技术支持。Project OCEAN计划于2010年完成。另有两个与智能CNC运动概念相关的项目也将于今年启动。

开放式数控结构
作为一项大有前途的工业自动化技术,开放式CNC正在获得越来越多的关注。它能提供更自由的设备整合www.cechina.cn,友好的配置界面和先进的通讯工具。开发新CNC时使用开放式结构更能够降低电气损耗,提高计算机性能。
数种不同类型的基于标准PC的开放式数控系统架构正分别在美国,欧洲和亚洲进行开发。
OSACA主要被应用于软件领域。它首次亮相于欧洲的Esprit III Project 6379计划。该项目是涉及OAC(开放式结构控制)的最大的项目之一,包括网络连接和应用,模块化设计的独立硬件定义CONTROL ENGINEERING China版权所有,以及允许数字控制,机器人控制,PLC和其他的添加和删除。
OMAC主要被应用于工业领域。1994年12月Chrysler、Ford和General Motors共同出版了“自动化工业领域对开放式模块化结构的应用需求,标志着OMAC的正式启动。一直以来,该文件指导着北美自动化制造商对的使用。
OSEC结构在许多工业领域用于控制生产设备,以提高性能,方便维护。
HOAM-CNC(分级开放式多处理器)系统主要用于硬件方面(包括新的传感器和特殊模块)。
每一种开放式结构都有几个制造商的集成设备支持。其目标都是在不牺牲性能的前提下缩减成本。


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