淺談國內常用數控系統

黑龍江 謝彥平

一、SINUMERIK數控系統功能

SINUMERIK數控系統是一個集成所有數控系統元件（數字控制器、可編程控制器、人機操作界面）于一體的操作面板安裝形式的控制系統。西門子公司全新設計的驅動技術所提供的DRIVE-CLiQ接口可以連接多達6軸數字驅動。外部設備通過現場控制總線PROFIBUSDP連接。這種新的驅動接口連接技術只需要最少數量的幾根連線就可以進行非常簡單而容易的安裝。

1.SINUMERIK 802D

SINUMERIK 802D將NCK、PLC、HMI集成一體，通過PROFIBUS連接各部件SIMODRIVE 611U數字驅動系統。可控制4個進給軸、3個數字或模擬主軸；集成大量CNC功能；提供編程模擬及圖形循環支持功能，PC卡備份數據，可實現一次編程批量安裝。

2.SINUMERIK 840D

SINUMERIK 840D是西門子數控產品的突出代表。于20世紀90年代推出。它保持西門子前兩代系統SINUMERIK 880和840C的三CPU結構：人機通信、數字控制和可編程邏輯控制器。840D與SINUMERIK 611數字驅動系統和SIMATICS7可編程控制器一起，構成全數字控制系統，它適于各種復雜加工任務的控制，具有優于其它系統的動態品質和控制精度。標準控制系統的特征是具有大量的控制功能，如車削、銑削、磨削以及特殊控制，這些功能在使用中不會有任何相互影響。840D的突出之處在于其不斷擴展的特性：

（1）NC包括神經網絡，其自學習、自優化系統使系統的調整時間大為縮短。精調也可按機床用戶的要求簡單自動地進行。

（2）交互式編程是操作簡單但功能強大的編輯工具，它給操作人員極大的自由度使零件設計到工件成形的時間大幅度縮短。

（3）為便于PLC編程，開發了S7-HiGraph點陣圖形輔助編程工具，用于快速、簡單的機械運動及時序的邏輯設計。

（4）全新的AUTOTURN軟件使車削工件的編程大幅度簡化，加工計劃也可簡單的通過按鍵生成。

（5）在SINUMERIK 840D和SIMODRIVE 611的基礎上，只需最少的硬件和軟件投資，即可生成易于使用的仿形數字化系統。

二、FANUC數控系統

1.特點

FANUC公司的數控系統具有高質量、高性能、全功能，適用于各種機床和生產機械的特點，在市場的占有率遠遠超過其他的數控系統，主要體現在以下幾個方面。

(1)系統在設計中大量采用模塊化結構，易于拆裝。各個控制板高度集成，可靠性高，而且便于維修、更換。

(2)有較完善的保護措施。FANUC對自身的系統采用比較好的保護電路。

(3)FANUC系統所配置的系統軟件具有比較齊全的基本功能和選項功能。對于一般的機床來說，基本功能完全能滿足使用要求。

(4)提供大量豐富的PMC信號和功能指令。這些豐富的信號和編程指令便于用戶編制機床側PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。

(5)具有很強的DNC功能。系統提供串行RS232傳輸接口，使通用計算機PC和機床之間的數據傳輸能方便、可靠地進行，實現高速DNC操作。

(6)提供豐富的維修報警和診斷功能。FANUC維修手冊為用戶提供了大量的報警信息，并且以不同的類別進行分類。

2.主要系列

(1)普及型CNC 0—D系列：0—TD車床，0—MD銑床及小型加工中心，0—GCD圓柱磨床，0—PD沖床。

(2)高性能、價格比的0i系列：整體軟件功能包，高速、高精度加工。0i—MB/MA加工中心和銑床，4軸4聯動；0i—TB/TA車床，4軸2聯動，0i—mateMA銑床，3軸3聯動。

(3)具有網絡功能的超小、薄型CNC 16i/18i/21i系列：控制單元與LCD集成于一體，超高速串行數據通訊。16i最大可控8軸6聯動；18i最大可控6軸4聯動；21i最大可控4軸4聯動。

三、華中數控系統

1.軟件結構說明

底層軟件：它是華中數控系統的軟件平臺，其中RTM模塊為自行開發的實時多任務管理模塊，負責CNC系統的任務管理調度。NCBIOS模塊為基本輸入輸出系統，管理CNC系統所有的外部控制對象，包括設備驅動程序（I/O）的管理、位置控制、PLC控制、插補計算以及內部監控等。RTM和NCBIOS兩模塊合起來統稱NCBASE。

過程控制軟件：它包括編輯程序、參數設置、譯碼程序、PLC管理、MDI、故障顯示等與用戶操作有關的功能子模塊。各功能模塊通過NCBASE的NCBIOS與底層進行信息交換。

2.NCBASE的功能

(1)實時多任務的調度。該功能由RTM模塊實現。調度核心由時鐘中斷服務程序和任務調度程序組成。根據任務要求的調度機制和任務的狀態對任務實行管理，即決定當前哪個任務獲得CPU的控制權。系統中各個任務只能通過調度核心才能運行和終止。

(2)設備驅動程序。對于不同的控制對象，如加工中心、數控銑床、數控車床等，硬件的配置可能不同，而不同的硬件模塊其驅動程序也不同。華中數控系統在配置系統時，所有的硬件模塊的驅動程序都要在NCBIOS的NCBIOS.CFG中說明。

(3)位置控制。位置控制是NCBIOS的一個固定程序，主要是接受插補運算程序送來的位置控制指令，經進行螺距誤差補償、傳動間隙補償、極限位置判別等處理后，輸出速度指令值給位置控制。

(4)插補器。華中數控系統為多通道數控系統，每個通道都有一個插補器，相應就創建一個插補任務。其任務主要是完成直線、圓弧、螺紋、攻絲及微小直線段等插補運算。

(5)內部監控。實現對CNC系統各部分故障的監控。