数控系统体系结构的概念及开放途径

数控系统体系结构的概念
应用计算机的数控机床是综合了现代计算机技术、自动化控制技术、传感器及测量技术、机械制造技术等领域的最新成就发展起来的，是典型的机电一体化产品。
尽管数控系统从系统设计方法到系统的实现方式千差万别，但其基本组成与原理都是类似的。作为一个典型的计算机应用系统，任何数控系统都离不开硬件和软件的支持。通过系统控制软件配合系统硬件，合理地组合、管理数控系统的输入、数据处理、插补和信息输出，控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求有条不紊地进行加工。
CNC系统的硬件是系统工作的物质基础。

其中由CPU、总线、程序存储器、数据存储器和外设构成了专用计算机的基本系统。由入机控制、运动控制、可编程机床控制器(PMC)及基本输入输出接口构成设备支持层，可以和各种外部设备、系统连接。
CNC系统的软件是系统实现千变万化控制功能的灵魂，一般由操作系统、CNC管理软件和控制件组成。其中操作系统提供基本的软件开发平台和运行支持；CNC管理软件承担零件加工程序的输入输出、系统的状态显示和故障渗断以及CNC各功能软件的协调调度等；控制软件负责完成CNC系统的加工控制功能，包括零件程序的解释、数掘处理、刀具补偿、插补运算，各坐标轴的位置控制、速度控制以及机床的辅助装置控制等。
CNC系统的硬件和软件构成了CNC系统的平台。之所以称为系统平台是因为，一方面，它提供了CNC系统完整的控制功能：另一方面，它允许在此平台的基础上进行适当的功能扩展和开发。
通常，将CNC装置的系统平台的构筑方式称为CNC的体系结构，它包括系统的硬软件组成部件的划分、各部件间的连接与约束，如拓扑关系、同步关系、通讯协议等。由此可见，CNC系统的体系结构不仅可为系统的分析、设计和建造提供参考框架，也是指导系统在整个生存周期内进行扩展、更新、维护和二次开发的基础。
因此，系统体系结构的研究不仅直接关系到ChIC系统的开发周期与成本，以及数控产品的性能和生存周期，同时更关系到CNC系统中间用户、最终用户进行集成和使用维护的成本和便利性。随着数控技术的发展，系统的体系结构越来越引起各界的重视。

数控系统体系结构的开放途径
关于开放体系结构的定义，目前尚有较大的争议。根据IEEE关于开放式系统的定义：一个开放式的系统应能够在多种平台上运行，能够与其它系统进行互操作，并能向用户提供统一风格的交互界面。
对于一个开放式的数控系统来说，也应遵循这些基本要求。一个开放的控制系统应具有完全模块化的结构。模块之间具有互换性、可扩展性、可移植性和互操作性，这是一个开放系统的基本特征。
如何使封闭式专用系统走向开放，不同的系统开发商及研究机构对此提出了多种解决方案。括起来，按开放的层次不同可分三种途径，它们的开放层次不同，实现的难度不等，获得的开放效果也相差很大，如图2．2所示。图中，虚线将控制系统划分为人机控制(MMC，Man--Machine Contr01)层和控制内核层两个层面，其中控制内核是CNC系统完成实时加工过程调度和控制的核心部分，一般和系统实时性相联系。三种方式就是基于对这种两个层面开放的不同处理来区分的。