數控系統體系結構的概念及開放途徑

數控系統體系結構的概念
應用計算機的數控機床是綜合了現代計算機技術、自動化控制技術、傳感器及測量技術、機械制造技術等領域的最新成就發展起來的，是典型的機電一體化產品。
盡管數控系統從系統設計方法到系統的實現方式千差萬別，但其基本組成與原理都是類似的。作為一個典型的計算機應用系統，任何數控系統都離不開硬件和軟件的支持。通過系統控制軟件配合系統硬件，合理地組合、管理數控系統的輸入、數據處理、插補和信息輸出，控制執行部件，使數控機床按照操作者的要求有條不紊地進行加工。
CNC系統的硬件是系統工作的物質基礎。

其中由CPU、總線、程序存儲器、數據存儲器和外設構成了專用計算機的基本系統。由入機控制、運動控制、可編程機床控制器(PMC)及基本輸入輸出接口構成設備支持層，可以和各種外部設備、系統連接。
CNC系統的軟件是系統實現千變萬化控制功能的靈魂，一般由操作系統、CNC管理軟件和控制件組成。其中操作系統提供基本的軟件開發平臺和運行支持；CNC管理軟件承擔零件加工程序的輸入輸出、系統的狀態顯示和故障滲斷以及CNC各功能軟件的協調調度等；控制軟件負責完成CNC系統的加工控制功能，包括零件程序的解釋、數掘處理、刀具補償、插補運算，各坐標軸的位置控制、速度控制以及機床的輔助裝置控制等。
CNC系統的硬件和軟件構成了CNC系統的平臺。之所以稱為系統平臺是因為，一方面，它提供了CNC系統完整的控制功能：另一方面，它允許在此平臺的基礎上進行適當的功能擴展和開發。
通常，將CNC裝置的系統平臺的構筑方式稱為CNC的體系結構，它包括系統的硬軟件組成部件的劃分、各部件間的連接與約束，如拓撲關系、同步關系、通訊協議等。由此可見，CNC系統的體系結構不僅可為系統的分析、設計和建造提供參考框架，也是指導系統在整個生存周期內進行擴展、更新、維護和二次開發的基礎。
因此，系統體系結構的研究不僅直接關系到ChIC系統的開發周期與成本，以及數控產品的性能和生存周期，同時更關系到CNC系統中間用戶、最終用戶進行集成和使用維護的成本和便利性。隨著數控技術的發展，系統的體系結構越來越引起各界的重視。

數控系統體系結構的開放途徑
關于開放體系結構的定義，目前尚有較大的爭議。根據IEEE關于開放式系統的定義：一個開放式的系統應能夠在多種平臺上運行，能夠與其它系統進行互操作，并能向用戶提供統一風格的交互界面。
對于一個開放式的數控系統來說，也應遵循這些基本要求。一個開放的控制系統應具有完全模塊化的結構。模塊之間具有互換性、可擴展性、可移植性和互操作性，這是一個開放系統的基本特征。
如何使封閉式專用系統走向開放，不同的系統開發商及研究機構對此提出了多種解決方案。括起來，按開放的層次不同可分三種途徑，它們的開放層次不同，實現的難度不等，獲得的開放效果也相差很大，如圖2．2所示。圖中，虛線將控制系統劃分為人機控制(MMC，Man--Machine Contr01)層和控制內核層兩個層面，其中控制內核是CNC系統完成實時加工過程調度和控制的核心部分，一般和系統實時性相聯系。三種方式就是基于對這種兩個層面開放的不同處理來區分的。