[發明專利]云數控系統

有效

• 申請號: 201210249423.8
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102749885A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 石毅
• 申請（專利權）人: 石毅
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種基于“云計算”模式、分布式網絡實時并行處理的數控系統實現方法，屬于數控系統、并行信息處理、網絡技術、工業控制技術領域，涉及數控加工、協同制造管理、并行控制、遠程測控、故障診斷、網絡通訊、自動控制、信號處理等專業領域。

背景技術

數控系統從1952年誕生的第一代電子管數控系統開始，經歷了第二代晶體管數控系統、第三代集成電路數控系統、第四代小型計算機數控系統、第五代微型計算機數控系統，目前已經進入了第六代個人電腦(PC)數控系統。PC數控是自數控技術誕生以來最具深遠意義的一次飛躍。與第五代數控系統的最大不同之處在于，PC數控系統的硬件平臺和軟件平臺是完全通用的。雖然第五代數控系統也稱為計算機數控系統，但這種數控系統的計算機是專用的，需由數控系統生產廠家自行開發和生產，即不僅其硬件系統需由數控系統生產廠家在購買來微處理器芯片和其他元器件的基礎上自行設計制造，而且連操作系統等基礎性軟件系統也需要根據專用硬件的特點自行開發。由于開發和制造計算機并不是數控生產廠家的強項，因此造成開發周期長、更新換代慢、性能難以達到最佳、開發和生產成本高等問題。而第六代以PC為平臺的通用計算機數控系統則完全避免了專用計算機數控系統的這些不足，使計算機數控技術的發展走上了更加堅實、寬廣、快速的道路。以前的數控系統主要是以運動控制為核心目標，主要的控制對象是多個運動軸的電氣驅動系統和主軸的電氣驅動系統，通過接受加工編程指令，實現簡單或復雜的運動軌跡控制，從而實現數控加工工作。

近年來，隨著先進制造的需求不斷提高，僅僅以運動控制為核心目標已經無法滿足越來越復雜的高速、高精度要求，以及新的生產模式的提升需求，主要有以下幾個方面的表現：

a)數控系統不僅要完成加工設備的控制與管理，還需要實時、在線參與到企業內部、企業之間的管理、協同工作中，同時還必須滿足CAD/CAPP/CAM功能的集成需求，這些都要求數控系統具有更強大的數據處理、實時控制、分布式測控、通訊處理、并行處理能力；

b)隨著數控機床及其它數控加工設備的復雜性越來越高，僅僅只以運動控制為目標是遠遠不夠的，更多的功能需求被提出來，如復雜加工過程中的各種高級組合控制功能(各種不同被加工材料的溫度、振動、張力、應力、形變等控制和補償功能)，刀具切削過程中磨損的在線自動補償功能，機床加工過程中的在線溫度補償，被加工工件的各種性能參數在線檢測功能，復合加工組合控制功能(車、銑、鉆、鏜、磨、卷繞、擠壓等加工功能)，復雜加工在線仿真及驗證功能，數控機床在線監測和故障處理功能，數控系統在線升級和技術支持功能等；

c)先進制造領域的不斷發展，從企業內部的計算機集成制造系統，到企業之間的協同制造系統——敏捷制造系統，再到近兩年剛提出來的“云制造”模式，都對數控系統提出了更高的要求，即對柔性協同制造能力的要求。柔性協同制造能力的要求，不僅是以前提出的工件通過柔性生產線來進行分步實現的要求，更包括了對于需要進行配套裝配的工件之間的匹配加工的更高需求。

針對以上需求，數控系統不僅要完成單臺設備內部的各種運動控制、組合控制、復合控制需要，還需要具有與CAD/CAPP/CAM的集成能力，并且需要具備與其它設備之間的協同控制、匹配控制等功能，才能進一步滿足先進制造的提升需求。

發明內容

本發明提供一種云數控系統，用于單臺數控加工設備的控制，其特征在于：該云數控系統包括云控制核心節點、云測控子節點、微調驅動單元、實時通信網絡和在線互聯網絡，其中，

云控制核心節點主要實現人機操作和主控功能，實現各種復雜的信號處理、組合控制和復合控制算法的運算與控制指令輸出，遠程通訊、協調管理操作功能，云控制核心節點包括第一PC子系統、第二PC子系統、第三PC子系統和第四PC子系統，第一至第四PC子系統分別實現主控功能、實時控制功能、遠程通訊管理功能、冗余控制功能；

云測控子節點主要完成各種部件的運行狀態信號檢測和微調控制信號的產生，同時接受云控制核心節點的協調、管理、控制指令，其中一部分子節點根據具體需要配合云控制核心節點完成核心的實時控制功能實現，各獨立的云測控子節點之間根據其內在有機聯系實現合理連接，實現交互式協作測控功能；

微調控制單元接受云測控子節點的指令完成對各自針對數控加工設備內部部件的微調控制執行操作；

實時通訊網絡構成云控制核心節點內部、云控制核心節點與云測控子節點之間、云測控子節點之間的在線數據傳遞功能；

在線互聯網絡完成云控制核心節點與外部相關組件之間的通訊功能。