开放式数控系统概述

  传统的数控系统采用计算机系统，软硬件对用户都是封闭的，主要存在以下问题：

（1）由于传统数控系统的封闭性，各数控系统生产厂家的产品软硬件不兼容，使得用户投资安全性受到威胁，购买成本和产品生命周期内的使用成本高。同时控制器的软硬件的主流技术远远地落后于PC的技术，系统无法“借用”日新月异的PC技术而升级。

（2）系统功能固定，不能充分反映机床制造厂的生产经验，不具备某些机床或工艺特征需要的性能，用户无法对系统进行重新定义和扩展，也很难满足zui终用户的特殊要求。作为机床生产厂希望生产的数控机床有自己的特色以区别于竞争对手的产品，以利于在激烈的市场竞争中占有一席之地，而传统的数控系统是做不到的。

（3）传统数控系统缺乏统一有效和高速的通道与其他控制设备和网络设备进行互连，信息被锁在“黑匣子”中，每一台设备都成为自动化的“孤岛”，对企业的网络化和信息化发展是一个障碍。

（4）传统数控系统人机界面不灵活，系统的培训和维护费用昂贵。许多厂家花巨资购买数控设备，面对几本甚至十几本沉甸甸的技术资料不知从何下手。由于缺乏使用和维护知识，购买的设备不能充分发挥其作用。一旦出现故障，面对“黑匣子” 无从下手，维修费用十分昂贵。有的设备由于不能正确使用以致于长期处于瘫痪状态，花巨资购买的设备非但不能发挥作用反而成了企业的沉重包袱。

   在计算机技术飞速发展的今天，商业和办公自动化的软硬件系统开放性已经非常好，如果计算机的任何软硬件出了故障，都可以很快从市场买到它并加以解决，而这在传统封闭式数控系统中是作不到的。为克服传统数控系统的缺点，数控系统正朝着开放式数控系统的方向发展。目前其主要形式是基于PC的NC，即在PC的总线上插上具有NC功能的运动控制卡完成实时性要求高的NC内核功能，或者利用NC与PC通讯改善PC的界面和其他功能。这种形式的开放式数控系统在开放性、功能、购买和使用总成本以及人机界面等方面较传统数控有很大的改善，但它还包含有硬件、扩展不方便。国内外现阶段开发的开放式数控系统大都是这种结构形式的。这种PC化的NC还有专有化硬件，还不是严格意义上的开放式数控系统。

   开放式数控系统是制造技术领域的革命性飞跃。其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，由于有充足的软、硬件资源可被利用，系统软硬件可随着PC技术的发展而升级，不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且针对用户的二次开发也带来方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，既可通过升档或裁剪构成各种档次的数控系统，又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统，开发周期大大缩短。

   要实现控制系统的开放，首先得有一个大家遵循的标准。上一些工业化国家都开展了这一方面的研究，旨在建立一种标准规范，使得控制系统软硬件与供应商无关，并且实现可移植性、可扩展性、互操作性、统一的人机界面风格和可维护性以取得产品的柔性、降低产品成本和使用的隐形成本、缩短产品供应时间。这些计划包括（a）欧共体的ESPRIT 6379 OSACA（Open System Architecture for Control with Automation Systems）计划，开始于1992年，历时6年，有由控制供应商、机床制造企业和研究机构等组成的35个成员。（b）美国*开展了NGC（下一代控制器）项目的研究，美国国家标准技术协会NIST在NGC的基础上进行了进一步研究工作，提出了增强型机床控制器EMC（Enhanced Machine Controller），并建立了Linux CNC实验床验证其基本方案；美国三大汽车公司联合研究了OMAC，他们联合欧洲OSACA组织和日本的JOP（Japan FA Open Systems Promotion Group）建立了一套标准的API，是一个比较实用且影响较广的标准；（c）日本联合六大公司成立了OSEC（Open System Environment for Controller）组织，该组织讨论的重点是NC（数字控制）本身和分布式控制系统。该组织定义了开放结构和生产系统的界面规范，推进工厂自动化控制设备的标准。

   2000年，国家经贸委和机械*组织进行 “新一代开放式数控系统平台”的研究开发。2001年6月完成了在OSACA的基础上编制“开放式数控系统技术规范”和建立了开放式数控系统软、硬件平台，并通过了*验收。此外还有一些学校、企业也在进行开放式数控系统的研究开发。