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    國內外數控切割控制系統
    作者:武漢拓晟  來源:本站  發表時間:2010/9/14 21:56:58  點擊:5268

    深入了解國內外數控切割控制系統
    隨著近幾年數控切割機市場的快速發展,目前數控切割機的競爭已經進入到了白熱化。一方面對于數控切割機的生產廠家慎重地選擇數控切割控制系統是決定企業今后發展好壞的決定性因素之一,另一方面對于數控切割機使用用戶慎重地選擇數控切割控制系統是決定企業設備使用好壞的決定性因素之一,因而非常有必要深入了解一下國內外的數控切割控制系統的發展情況。

    一提起通用數控系統,通常國人都會想到國外兩個大公司:德國西門子SIEMENS公司和日本法那克FUNAC公司,他們在機械冷加工行業是全球通用數控系統的領先者,但是在熱切割行業,由于熱切割工藝的特殊性,這些通用數控系統大多被更專業的切割專用數控系統而取代,目前全球最具有代表性的切割專用數控系統是美國海寶自動化公司(HYPERTHERM AUTOMATION)生產的EDGE系列控制器以及美國CMC公司生產的BURNY系列控制器,這些數控系統與上面通用數控系統最大的不同就是他們的硬件平臺都是基于PC(PC-BASED)的,說的通俗一點就是在我們家里的電腦里裝上一塊運動控制卡(類似顯卡),再安裝一套專用的切割控制軟件就組成了一臺所謂的切割專用數控系統了。

    因而我們可以清楚的看到一臺切割專用數控系統是由三個部分組成的:
    (1) 一臺計算機(包括顯示器和鍵盤)
    (2) 運動控制卡(通常是插在計算機總線上如PCI總線、它完成對伺服和I/O的控制)
    (3) 一套切割控制軟件(包括操作系統如WINDOWS XP、DOS等)

    那么對任何一家的切割專用數控系統的了解也就是從上面的三個方面進行了解!

    下面我們就分別來討論各個部分。通常用戶對于所購買的切割專用數控系統,他最關心四個方面:(1)數控系統的可靠性及穩定性;
    (2)數控系統的控制精度;
    (3)數控系統功能的先進性;
    (4)數控系統維修的方便性及維修的價格;

    對于任何一家生產的數控系統,系統的可靠性及穩定性是最關鍵的指標,那么用戶如何來基本判斷數控系統的可靠性及穩定性,可以非常清楚地通過我們的介紹知道:只有組成系統的三個部分都可靠及穩定,整個系統才能保證可靠及穩定。其中計算機是整個系統的大腦,目前國內的系統大都采用工業級計算機,但是國內生產工業級計算機的廠家也很多,產品質量也非常參差不齊,用戶應該選擇一些知名品牌廠家的產品。運動控制卡和切割控制軟件是系統可靠性及穩定性的另外兩個非常重要的環節,對于國內外開發的切割專用數控系統目前大多走兩條路:
    (第一條) 自己開發運動控制卡;
    (第二條) 選擇市場上專業運動卡公司開發的通用產品;
    而在切割控制軟件的平臺選擇上大多也是走兩條路:
    (第一條)WINDOWS平臺;
    (第二條)DOS平臺;
    要注意的是軟件平臺的選擇并不是簡簡單單的操作系統的選擇,一方面它和整個系統軟件開發技術難度有關(當然WINDOWS的技術難度要遠遠大于DOS),另一方面它還和整個數控系統的硬件架構有著緊密的聯系。目前基于PC(PC-BASED)硬件平臺和WINDOWS操作系統的軟件平臺而開發的各種專用數控系統從硬件架構上來看主要分為兩種,一種是系統軟件與控制軟件合二為一,強調軟件的強大功能,物理表現為只有一個CPU,大部分功能都由軟件來實現,另外最需要注意的一點是WINDOWS操作系統本身不是一個實時操作系統,對于一些要求實時性操作很強的動作,WINDOWS操作系統本身就表現出先天的不足。另一種是系統軟件與控制軟件采用兩個CPU分別運行。系統軟件與控制軟件之間采用通訊的方式連接。這種系統彌補了WINDOWS操作系統本身不是一個實時操作系統的缺陷,同時又有效的利用了WINDOWS操作系統帶來的軟件界面的強大可視功能和互聯網功能,是未來基于PC(PC-BASED)硬件平臺和WINDOWS操作系統的軟件平臺而開發的各種專用數控系統的主流方向。目前國內的切割專用數控系統的開發商大都采用專業運動卡公司開發的通用產品,而專業運動卡公司開發出的產品在技術水平、產品質量以及產品價格上是有著非常大的區別。選擇不同檔次的運動控制卡決定了開發不同檔次的數控系統,用戶需要特別注意這一點。
    數控系統的控制精度是由運動控制卡和相應的控制軟件來保證的。由于熱切割本身的特點,對于數控系統的控制精度的要求是很低的,因為無論是火焰切割還是等離子弧切割對于切割時的割縫的寬窄是無法保證一致的。另外用戶可能注意到國內的數控系統大多采用脈沖輸出方式,這里的原因有三個:

    (1)抗等離子起弧干擾;
    (2)目前國內的切割專用數控系統的開發商大都采用專業運動卡公司開發的通用產品。在模擬量
    輸出的產品上,他們在電路設計上不考慮抗等離子起弧干擾的措施;
    (3)由于熱切割本身的特點,對于數控系統的控制精度的要求是很低的;

    這里另外還要澄清一個事實就是很多用戶認為采用脈沖輸出方式的數控系統對整個系統就是開環系統,這是錯誤的觀點。整個系統是否是開環系統決定于使用的驅動器,如果使用的是伺服驅動器,那么位置環就閉環到伺服驅動器;如果使用的是步進驅動器,那么就是開環系統。

    數控系統功能的先進性有很多,我只談非常關鍵的一點。目前的國內各家的切割專用數控系統在火焰切割上沒有太大的區別,而在等離子弧切割上存在質的差別,很多用戶都不清楚這點。我們知道切割專用數控系統對于切割零件的輪廓速度控制與切割工藝的要求永遠是一對矛盾:切割工藝一般要求對于所切割的零件輪廓速度要一致,但是同時為了保證機床的切割平穩又不得不在各個拐角處進行減速、加速操作,從而會帶來在拐角處的切割品質下降。對于火焰切割,由于切割速度是非常慢的,所以對各個拐角處的切割品質影響不大,而對于等離子弧切割,隨著切割速度越大,各個拐角處的切割品質就越差,尤其薄板切割就更加明顯了,所以對于數控系統就提出了更高要求,即在切割前進行拐角處速度預處理,根據拐角線段的相交角和系統參數"離心加速度"以及當前設定的切割速度來綜合計算拐角處應減到的速度,從而盡量保持切割速度。就象開車,在不同大小的轉彎處,采取不同的速度,而國內大多數系統沒有拐角處速度預處理功能,因而用戶可以很容易根據拐角的速度變化來判斷系統的好壞。

    數控系統維修的方便性及維修的價格,國內的切割專用數控系統與進口品牌的切割專用數控系統相比,在價格和服務上優勢非常明顯。由于全球的計算機硬件幾乎都是在中國和臺灣生產,因此所有進口和國產數控系統的硬件成本在相同配置情況下應該是相同的,所不同的是組裝生產成本,運輸報關費用和外國公司與代理商的運營成本。因而國內的數控系統制造成本和銷售價格的低廉,不僅降低了制造數控切割機的成本,而且降低了企業和用戶今后維修和升級的成本。

    通過以上的介紹。我們可以清楚地認識到國內的切割專用數控系統與進口品牌的切割專用數控系統相比,目前在系統硬件平臺上已經沒有差別(甚至有的系統還高于它們),主要是在軟件功能上以及穩定性上還是存在差距。國人對自己國內系統的不信任,主要原因是有些國內系統做的實在太差,而有些切割機生產企業為拼價格不考慮對用戶的負責而濫用這些系統,從而帶來許多負面影響。要解決這些問題一方面需要切割機生產企業更多的使用好的系統,另一方面希望用戶更多的了解數控系統;當然我們還不得不承認目前與國外系統的差距,希望國人更多的支持民族品牌!

             
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