2022年行業(yè)分析機電數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

機電數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床是制造業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是一個國家綜合國力的重要體現(xiàn)。我國在從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的過程中，大力進(jìn)展數(shù)控技術(shù)具有重要意義。

近幾年來，在引進(jìn)消化國外數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國已生產(chǎn)出自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床，但是中、高檔以上的數(shù)控系統(tǒng)仍舊是以進(jìn)口產(chǎn)品為主，討論目前數(shù)控機床及技術(shù)的現(xiàn)狀及將來的進(jìn)展方向，將對開發(fā)出中、高檔的數(shù)控產(chǎn)品，進(jìn)一步擴大數(shù)控機床市場份額起到重要作用。

1數(shù)控系統(tǒng)的硬件技術(shù)進(jìn)展快速

隨著集成電路及計算機技術(shù)的迅猛進(jìn)展，給數(shù)控硬件技術(shù)的更新?lián)Q代注入新的活力，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)普遍采納超大規(guī)模集成電路（VLSI）、專用芯片（ASIC）及數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)。在電氣裝聯(lián)上廣泛采納表面安裝（SMT）、三維高密度（threedimensionalhighdensity）技術(shù)，極大地提高系統(tǒng)的牢靠性。高速高性能存儲技術(shù)，比如閃耀存儲（flashmemory），移動存儲（PCMCIAcard）等極大地便利用戶。薄膜晶體管液晶顯示器（TFTLCD）技術(shù)使得顯示裝置趨于平板化，更便于機電一體化安裝并改善人機界面。作為數(shù)控系統(tǒng)核心的處理器廣泛采納“位以上的高速RISCCPU，保證高速、高精度的數(shù)控加工。

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嵌入式硬件的使用有望使得數(shù)控系統(tǒng)硬件更趨標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)成本也會隨著降低。

2體系結(jié)構(gòu)向開放式進(jìn)展

開放式數(shù)控的爭論已有好些年了，但是應(yīng)當(dāng)看到，對于開放式結(jié)構(gòu)至今沒有全都性的定義。某些用戶認(rèn)為開放式表示能夠接受當(dāng)?shù)厥褂玫耐ㄐ艆f(xié)議;而另一些用戶認(rèn)為開放式意味著全部掌握器操作界面完全全都;對機床應(yīng)用工程師而言，開放式意味著對刀架移動、傳感器和規(guī)律掌握有標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口;對大公司和高校的討論工程師來說，開放式意味著以上這些均來自隨即拿來就用的積木塊。由于來自最終用戶和集成商（機床廠）的壓力，開放式結(jié)構(gòu)的開發(fā)工作正在向前進(jìn)展并將持續(xù)下去。目前的一個樂觀成果即是基于PC的CNC，即PC-based。

世界上一些聞名的數(shù)掌握造商紛紛推出PC-basedCNC系統(tǒng)，例如FANUC公司的FANUC160/180，西門子公司的siemens840Di，F(xiàn)AGOR公司的FAGOR8070。由于采納了工業(yè)級PC機及桌面操作系統(tǒng)Windows，DOS等，其豐富的軟、硬件資源給用戶帶來諸多的便利。

應(yīng)當(dāng)看到，在數(shù)控加工這種強實時環(huán)境中，使用商用操作系統(tǒng)Win，DOS等，還尚未得到業(yè)界的完全認(rèn)可。在理論上沒有證明比現(xiàn)有傳統(tǒng)的CNC更加優(yōu)越。

為應(yīng)對開放式數(shù)控將來的進(jìn)展，我國從2022年開頭實施開放式數(shù)控國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18759.1。開放式數(shù)控（ONC）就其開放程度可分為三個層次。第一層次是具有可配置功能，開放的人機界面的通信接口及協(xié)議。其次層次為掌握裝置在明確固定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之下允許替換，增加NC核心中的特定模塊以滿意客戶的特別要求。第三層次為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的完全可變的全開放的掌握裝置。這三個層次中第一層次目前基本達(dá)到。將來的進(jìn)展主要圍繞其次個層次目標(biāo)綻開，還有很長的路要走。

3實時操作系統(tǒng)進(jìn)入CNC

嚴(yán)格意義上說，數(shù)控掌握軟件中包含著實時操作系統(tǒng)的思想，例如任務(wù)調(diào)度、存儲器管理、中斷處理等，但這種技術(shù)是隱含的，是和數(shù)控應(yīng)用程序比如插補，伺服、譯碼等混合的。每一個數(shù)控系統(tǒng)都是獨特的，不透亮?????的。這種狀況對于最終用戶和系統(tǒng)集成商而言帶來諸多不便。在開放式數(shù)控呼聲日益高漲的今日，討論實時操作系統(tǒng)在CNC軟件中的應(yīng)用是順理成章的事。特殊是最近嵌入式實時操作系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)展迅猛，這對于數(shù)控掌握軟件的開發(fā)將產(chǎn)生革命性的影響。選擇一個合適的商用嵌入式實時操作系統(tǒng)，將插補、伺服、譯碼、數(shù)據(jù)處理等數(shù)控應(yīng)用軟件往上“掛”，最終移植到一個硬件環(huán)境中去，形成最終使用戶滿足的數(shù)控系統(tǒng)，也就是共性化的CNC系統(tǒng)，這將是開放式數(shù)控的主要方向。

將來實時Linux（RTLinux）有望成為CNC實時操作系統(tǒng)的主流。“Linux除了具有功能強大、高性能、穩(wěn)定性好以及原代碼開放等優(yōu)勢以外，其最大的特點是Linux內(nèi)核具有特別良好的結(jié)構(gòu)，即可由用戶依據(jù)特別的系統(tǒng)需求，對內(nèi)核進(jìn)行配置或裁剪，而這一特點恰恰滿意了可開放式數(shù)控應(yīng)用的差異性需求。

4現(xiàn)場總線技術(shù)開頭廣泛使用

現(xiàn)場總線（fieldbus）實質(zhì)上是工控網(wǎng)絡(luò)中的低