機床數字控制系統的發展
摘 要:數控機床的核心就是CNC系統***簡稱數控系統***,從自動控制的角度看,數控系統就是一種軌跡控制系統,即其本質上是以多執行部件***各運動軸***的位移量為控制物件並使其協調運動的自動控制系統,是一種配有專用作業系統的計算機控制系統。
關鍵詞:數字控制系統 發展 CNC
1、數控系統的發展史
自從20世紀50代世界上第一臺數控機床問世至今已經歷50餘年。數控機床經過了2個階段和6代的發展歷程。
第1階段是硬體數控***NC***:第1代1952年的電子管;第2代1959年電晶體***分離元件***;第3代1965年小規模積體電路;
第2階段是軟體數控***CNC***:第4代1970年的小型計算機,中小規模積體電路;第5代1974年的微處理器,大規模積體電路。
2、數控***NC***階段***1952～1970年***
早期計算機的運算速度低,雖然對當時的科學計算和資料處理影響還不大,但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不採用數字邏輯電路"搭"成一臺機床專用計算機作為數控系統,被稱為硬體連線數控***HARD-WIRED NC***,簡稱為數控***NC***。隨著元器件的發展,這個階段歷經了三代,即1952年的第一代--電子管;1959年的第二代--電晶體;1965年的第三代--小規模積體電路。
電晶體是用來控制電路中的電流的重要元件。1956年,電晶體是由貝爾實驗室發明的,榮獲諾貝爾物理學獎,創造了企業研發機構有史以來因技術發明而獲諾貝爾獎的先例,電晶體的發明對今後的技術革命和創新具有重要的啟示意義。電晶體的發明,終於使由玻璃封裝的、易碎的真空管有了替代物。同真空管相同的是,電晶體能放大微弱的電子訊號;不同的是,它廉價、耐久、耗能小,並且幾乎能夠被製成無限小。
小規模積體電路:電晶體誕生後,首先在電話裝置和助聽器中使用．逐漸地,它在任何有插座或電池的東西中都能發揮作用了。將微型電晶體蝕刻在矽片上製成的積體電路,在20世紀50年代發展起來後,以晶片為主的電腦很快就進入了人們的辦公室和家庭。
3、計算機數控***CNC***階段***1970年～現在***
到1970年,通用小型計算機業已出現併成批生產。於是將它移植過來作為數控系統的核心部件,從此進入了計算機數控***CNC***階段***把計算機前面應有的"通用"兩個字省略了***。
到1971年,美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件--運算器和控制器,採用大規模積體電路技術整合在一塊晶片上,稱之為微處理器***MICROPROCESSOR***,又可稱為中央處理單元***簡稱CPU***。
到1974年微處理器被應用於數控系統。這是因為小型計算機功能太強,控制一臺機床能力有富裕***故當時曾用於控制多臺機床,稱之為群控***,不如採用微處理器經濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高,但可以通過多處理器結構來解決。由於微處理器是通用計算機的核心部件,故仍稱為計算機數控。
到了1990年,PC機***個人計算機,國內習慣稱微機***的效能已發展到很高的階段,可以滿足作為數控系統核心部件的要求。數控系統從此進入了基於PC的階段。最常用的形式:CNC嵌入PC型,在PC內部插入專用的CNC控制卡。
將計算機用於數控機床是數控機床史上的一個重要里程碑,因為它綜合了現代計算機技術、自動控制技術、感測器技術及測量技術、機械製造技術等領域的最新成就,使機械加工技術達到了一個嶄新的水平。***隨著科技的發展電晶體的體積越來越小,已達到奈米級。***1奈米為1米的10億分之一***,奈米電晶體的出現將導致未來可以製造出更強勁的計算機晶片。把20奈米的電晶體放進一片普通積體電路,形同一根頭髮放在足球場的中央。現代微處理器包含上億的電晶體。
CNC與NC相比有許多優點,最重要的是:CNC的許多功能是由軟體實現的,可以通過軟體的變化來滿足被控機械裝置的不同要求,從而實現數控功能的更改或擴充套件,為機床製造廠和數控使用者帶來了極大的方便。
4、結語
總之,計算機數控階段也經歷了三代。即1970年的第四代--小型計算機;1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基於PC***國外稱為PC-BASED***。基於PC的運動控制器,目前最流行的是PMAC。***PMAC***Program Multiple Axises Controller***是美國delta tau 公司生產製造的多軸運動控制卡***。
參考文獻
[1] 劉生,等．數控系統的基本情況分析與研究.2002.***7***．
[2] 李積繼,等．CNC系統的研究與開發[J].防爆電機,1995,***2***．
關鍵詞:數字控制系統 發展 CNC
1、數控系統的發展史
自從20世紀50代世界上第一臺數控機床問世至今已經歷50餘年。數控機床經過了2個階段和6代的發展歷程。
第1階段是硬體數控***NC***:第1代1952年的電子管;第2代1959年電晶體***分離元件***;第3代1965年小規模積體電路;
第2階段是軟體數控***CNC***:第4代1970年的小型計算機,中小規模積體電路;第5代1974年的微處理器,大規模積體電路。
2、數控***NC***階段***1952～1970年***
早期計算機的運算速度低,雖然對當時的科學計算和資料處理影響還不大,但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不採用數字邏輯電路"搭"成一臺機床專用計算機作為數控系統,被稱為硬體連線數控***HARD-WIRED NC***,簡稱為數控***NC***。隨著元器件的發展,這個階段歷經了三代,即1952年的第一代--電子管;1959年的第二代--電晶體;1965年的第三代--小規模積體電路。
電晶體是用來控制電路中的電流的重要元件。1956年,電晶體是由貝爾實驗室發明的,榮獲諾貝爾物理學獎,創造了企業研發機構有史以來因技術發明而獲諾貝爾獎的先例,電晶體的發明對今後的技術革命和創新具有重要的啟示意義。電晶體的發明,終於使由玻璃封裝的、易碎的真空管有了替代物。同真空管相同的是,電晶體能放大微弱的電子訊號;不同的是,它廉價、耐久、耗能小,並且幾乎能夠被製成無限小。
小規模積體電路:電晶體誕生後,首先在電話裝置和助聽器中使用．逐漸地,它在任何有插座或電池的東西中都能發揮作用了。將微型電晶體蝕刻在矽片上製成的積體電路,在20世紀50年代發展起來後,以晶片為主的電腦很快就進入了人們的辦公室和家庭。
3、計算機數控***CNC***階段***1970年～現在***
到1970年,通用小型計算機業已出現併成批生產。於是將它移植過來作為數控系統的核心部件,從此進入了計算機數控***CNC***階段***把計算機前面應有的"通用"兩個字省略了***。
到1971年,美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件--運算器和控制器,採用大規模積體電路技術整合在一塊晶片上,稱之為微處理器***MICROPROCESSOR***,又可稱為中央處理單元***簡稱CPU***。
到1974年微處理器被應用於數控系統。這是因為小型計算機功能太強,控制一臺機床能力有富裕***故當時曾用於控制多臺機床,稱之為群控***,不如採用微處理器經濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高,但可以通過多處理器結構來解決。由於微處理器是通用計算機的核心部件,故仍稱為計算機數控。
到了1990年,PC機***個人計算機,國內習慣稱微機***的效能已發展到很高的階段,可以滿足作為數控系統核心部件的要求。數控系統從此進入了基於PC的階段。最常用的形式:CNC嵌入PC型,在PC內部插入專用的CNC控制卡。
將計算機用於數控機床是數控機床史上的一個重要里程碑,因為它綜合了現代計算機技術、自動控制技術、感測器技術及測量技術、機械製造技術等領域的最新成就,使機械加工技術達到了一個嶄新的水平。***隨著科技的發展電晶體的體積越來越小,已達到奈米級。***1奈米為1米的10億分之一***,奈米電晶體的出現將導致未來可以製造出更強勁的計算機晶片。把20奈米的電晶體放進一片普通積體電路,形同一根頭髮放在足球場的中央。現代微處理器包含上億的電晶體。
CNC與NC相比有許多優點,最重要的是:CNC的許多功能是由軟體實現的,可以通過軟體的變化來滿足被控機械裝置的不同要求,從而實現數控功能的更改或擴充套件,為機床製造廠和數控使用者帶來了極大的方便。
4、結語
總之,計算機數控階段也經歷了三代。即1970年的第四代--小型計算機;1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基於PC***國外稱為PC-BASED***。基於PC的運動控制器,目前最流行的是PMAC。***PMAC***Program Multiple Axises Controller***是美國delta tau 公司生產製造的多軸運動控制卡***。
參考文獻
[1] 劉生,等．數控系統的基本情況分析與研究.2002.***7***．
[2] 李積繼,等．CNC系統的研究與開發[J].防爆電機,1995,***2***．