1 開放性數(shù)控的主要特點

1. 由一系列邏輯上獨立的構(gòu)成要素組成；
2. 提供系統(tǒng)各個構(gòu)成要素與系統(tǒng)之間接口的完善的規(guī)范和標準煞躬，來自不同廠商的符合規(guī)范的構(gòu)成要素能夠構(gòu)成一個完整的數(shù)控系統(tǒng)肛鹏；
3. 能夠動態(tài)改變系統(tǒng)的拓補結(jié)構(gòu)；
4. 能夠?qū)崿F(xiàn)與其它自動化系統(tǒng)或軟件模塊的互操作恩沛；
5. 能夠提供一致性好的人機界面(MMI)

2　開放性數(shù)控的發(fā)展現(xiàn)狀

1. 定義了中性的(即不依附于任何廠家的)開放性數(shù)控系統(tǒng)的基本規(guī)范。
2. 擬訂了中性的可適用于數(shù)控系統(tǒng)好爬、機器人、可編程邏輯控制器和單元控制器的統(tǒng)一的參考結(jié)構(gòu)省牍。
3. 開發(fā)了第一批示范性的應(yīng)用軟件模塊(OSACA API)蒸撕。

1. 定義了標準化的OMAC API，使得用戶可以充分發(fā)揮自己的主動性天枣，裝入自己的所需的特殊功能遭歉。
2. 利用Window OS，可以充分利用現(xiàn)有的個人計算機資源如CAM袖指、SPC肪援。
3. 以實時操作系統(tǒng)為核心，提供高性能的控制功能熟什。
4. 利用實時數(shù)據(jù)庫堕义，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效、便攜化脆栋。

1. 提出了開放性數(shù)控系統(tǒng)的參照模型丘薛，并將其具體化為實裝模型嘉竟。
2. 開發(fā)了基于PC的人機接口系統(tǒng)。
3. 提出并開發(fā)了新的NC語言O(shè)SEL洋侨。
4. 開發(fā)了用于機床控制的接口(OSEC API)及語言處理器舍扰。

3 開發(fā)開放性數(shù)控系統(tǒng)的基本指導(dǎo)思想

1. 最大限度地利用日新月異的PC軟硬件技術(shù)
   PC 化是實現(xiàn)開放式數(shù)控的比較現(xiàn)實的途徑边苹。PC從產(chǎn)生到現(xiàn)在陵且，PC的可靠性和它計算能力飛速增長，硬件已完全實現(xiàn)標準化短琴，這些使得它更加適合于在工業(yè)環(huán)境下使用垃准。PC具有充足的的支持軟件來改善CNC系統(tǒng)的用戶界面、圖形顯示膏般、動態(tài)仿真儿趋、數(shù)控編程、故障診斷娜珍、網(wǎng)絡(luò)通訊等功能蛔乖。利用 PC豐富的程序開發(fā)工具，機床制造商和用戶可以采用通用的編程語言編制軟件模塊代替系統(tǒng)的原有模塊踏拓，便于廠商和用戶添加具有自己獨特的技術(shù)訣竅的模塊赃剂。
2. 模塊化
   用戶希望能夠在選用硬件上具有更大的自由度。而作為機床生產(chǎn)廠商韩烹，面對市場的快速變化的需求淑停，設(shè)計和集成系統(tǒng)的時間要求越來越緊迫，因此機床生產(chǎn)廠商也希望數(shù)控系統(tǒng)的各個構(gòu)成要素具有標準的接口酿势，具有即插即用的特性锰抡。CNC系統(tǒng)的模塊化建立在對機床的各個構(gòu)成要素的功能的邏輯性分析的基礎(chǔ)上，將其分解為邏輯上相互獨立的模塊逢防，實現(xiàn)模塊與功能的之間的一一對應(yīng)關(guān)系叶沛，為這些模塊之間的連接制定的標準接口。模塊化的構(gòu)成要素能夠滿足用戶和廠商的多樣化忘朝、多層次的要求灰署，能夠采用少量模塊組合出多種產(chǎn)品，高效局嘁、優(yōu)質(zhì)地滿足不同用戶的需求溉箕。
3. 動態(tài)配置系統(tǒng)
   常用的系統(tǒng)配置方法是直接修改系統(tǒng)參數(shù)，周期長悦昵，并且易出錯肴茄。為了實現(xiàn)更靈活的配置和更友好的操作方式，開放性數(shù)控需要新型的配置過程但指，能夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)啟動寡痰、運行狀態(tài)下系統(tǒng)的動態(tài)配置。動態(tài)配置的實現(xiàn)是基于系統(tǒng)拓補結(jié)構(gòu)的動態(tài)生成棋凳，包括選擇構(gòu)成要素拦坠、參數(shù)化構(gòu)成要素的功能连躏、構(gòu)成要素之間的信息流的組織等幾個步驟。
4. 可移植
   系統(tǒng)的模塊化保證了在同一軟硬件平臺上的相同功能構(gòu)成要素的可移植性佳跃。但是由于軟硬件平臺的多樣性怠义，需要實現(xiàn)在多種軟硬件平臺上的可移植性。這就要求開放性數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范應(yīng)該不依賴于特定的軟硬件平臺啦别。開放性數(shù)控所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)陷母、命名習(xí)慣、用戶接口外觀等都應(yīng)有利于在不同的系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)怯录。對于軟件而言尿欲，為了滿足可移植性的要求，采用分層設(shè)計或客戶/服務(wù)器模式設(shè)計應(yīng)用程序牡呀，將與軟硬件平臺相關(guān)的部分置于底層煮沸，進行移植時，只需替換底層軟件(實際上沼昵，模塊的生產(chǎn)廠商應(yīng)該負責提供最底層的軟件)。
5. 可擴展性
   可擴展性是指用戶或二次開發(fā)者能否采用安全而有效的方法將屬于他們自己的加工經(jīng)驗和專用軟件集成到CNC系統(tǒng)中审炬，形成自己的專有CNC极金。可擴展性的實現(xiàn)方法有兩種：

   1. 可以采用固定模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)潮峦，但預(yù)留插入用戶專用軟件的接口的方式囱皿；
   2. 提供用戶API和編程規(guī)范，供用戶編制自己的專用模塊忱嘹；
6. 鼓勵產(chǎn)業(yè)界參與開放性系統(tǒng)的開發(fā)過程
   世界各國出現(xiàn)開發(fā)開放性數(shù)控的熱潮的主要動力在于提高本國或本地區(qū)的CNC在世界上的競爭力嘱腥，各國積極鼓勵企業(yè)參與研究，而許多企業(yè)自發(fā)地參與或主持研究工作拘悦。開放性的數(shù)控需要開放性的氛圍來實現(xiàn)：日本OSE的研究活動均志愿地進行齿兔，采用“郵式會議”的方式進行討論；OMAC的會員采用表決機制础米，每個成員均有平等的機會表述自己的觀點分苇，產(chǎn)業(yè)界參與決策的機會；美國能源部提供了一個叫做CAADA的制度屁桑，實施與個別民間企業(yè)合作的具體的控制器的共同開發(fā)計劃医寿。

4 開放性數(shù)控發(fā)展面臨的課題

1. 一致性的人機界面(MMI)
   對用戶友好，具有一致性的數(shù)控系統(tǒng)的操作界面蘑斧，對于降低人員培訓(xùn)費用靖秩，降低系統(tǒng)維護費用都具有比較重要的意義。
2. 以軟件為基礎(chǔ)的控制器
   在開放性數(shù)控的研究過程中堡喳，軟件越來越受到重視件父。 OSACA認為當今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)由面向硬件(Hardware Oriented)轉(zhuǎn)向面向軟件(Software Oriented)。OSACA雖然對于硬件提出了一些中性的規(guī)范坝总，但是它對硬件的規(guī)范并不苛求璃疫。OMAC的最早倡議者者GM公司認為，機床的控制器可以實現(xiàn)各種程度的開放兆距，最高程度的開放是以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)的控制器窖韧。OSACA、OMAC乏尿、OSE都提供了API作為研究的重要成果姐蝠。
3. 重視RTOS(Real Time Operation System)的開發(fā)與應(yīng)用
   開放性數(shù)控要求不依賴于特定的軟硬件平臺，但是并不是所有的操作系統(tǒng)都能滿足數(shù)控系統(tǒng)的需要迂擅。數(shù)控加工要求RTOS幕柬，現(xiàn)在流行多種操作系統(tǒng)，用戶和CNC開發(fā)廠商都面臨著許多選擇症丁。一些測試表明拆内，流行的操作系統(tǒng)大多無法滿足實時性的要求。目前宠默，微軟正著手將Windows CE操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r操作系統(tǒng)麸恍。美國能源部的ICON制造操作系統(tǒng)項目正在研制MOS(Manufacturing Operating System)。
4. 數(shù)控系統(tǒng)開放程度
   OSACA規(guī)定了3個層次的開放程度：人機界面開放搀矫、內(nèi)核有限開放抹沪、全開放。人機界面開放的開放度只限于非實時控制部分(面向用戶應(yīng)用)瓤球；內(nèi)核有限開放的內(nèi)核結(jié)構(gòu)固定融欧，但留有插入用戶專用軟件的接口，這兩種程度的開放卦羡，在目前實現(xiàn)是完全可能的噪馏。而最高程度的開放——內(nèi)核的完全開放，它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由過程可互換性绿饵、可升級性逝薪、可移植性、互操作性等決定的蝴罪，最終要求實現(xiàn)在標準平臺能夠任意組合所有模塊的功能刷航，目前還較為困難。
5. 具備網(wǎng)絡(luò)通信功能
   當今的CNC處于CIMS和 DNC 的環(huán)境中驱糜，CNC系統(tǒng)不僅能夠控制獨立運轉(zhuǎn)的機械启尚，同時還要在綜合化的生產(chǎn)環(huán)境中，用做生產(chǎn)的終端設(shè)備喧弦，網(wǎng)絡(luò)通訊功能已經(jīng)成為CNC系統(tǒng)的必備功能纤秃。 ISDN和ATM技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使得通過Internet的數(shù)控系統(tǒng)具有實現(xiàn)的可能性竹小。由此會產(chǎn)生一系列的如何防止外部非法入侵等有關(guān)安全性的一系列問題。另外蝎杯，在網(wǎng)絡(luò)化的環(huán)境下如何實現(xiàn)數(shù)控程序在不同數(shù)控機床上的可移植性是一個值得研究的重要問題傲钳。

5 結(jié)束語