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国内外数控切割控制系统
作者:武汉拓晟  来源:本站  发表时间:2010/9/14 21:56:58  点击:4888

深入了解国内外数控切割控制系统
随着近几年数控切割机市场的快速发展,目前数控切割机的竞争已经进入到了白热化。一方面对于数控切割机的生产厂家慎重地选择数控切割控制系统是决定企业今后发展好坏的决定性因素之一,另一方面对于数控切割机使用用户慎重地选择数控切割控制系统是决定企业设备使用好坏的决定性因素之一,因而非常有必要深入了解一下国内外的数控切割控制系统的发展情况。

一提起通用数控系统,通常国人都会想到国外两个大公司:德国西门子SIEMENS公司和日本法那克FUNAC公司,他们在机械冷加工行业是全球通用数控系统的领先者,但是在热切割行业,由于热切割工艺的特殊性,这些通用数控系统大多被更专业的切割专用数控系统而取代,目前全球最具有代表性的切割专用数控系统是美国海宝自动化公司(HYPERTHERM AUTOMATION)生产的EDGE系列控制器以及美国CMC公司生产的BURNY系列控制器,这些数控系统与上面通用数控系统最大的不同就是他们的硬件平台都是基于PC(PC-BASED)的,说的通俗一点就是在我们家里的电脑里装上一块运动控制卡(类似显卡),再安装一套专用的切割控制软件就组成了一台所谓的切割专用数控系统了。

因而我们可以清楚的看到一台切割专用数控系统是由三个部分组成的:
(1) 一台计算机(包括显示器和键盘)
(2) 运动控制卡(通常是插在计算机总线上如PCI总线、它完成对伺服和I/O的控制)
(3) 一套切割控制软件(包括操作系统如WINDOWS XP、DOS等)

那么对任何一家的切割专用数控系统的了解也就是从上面的三个方面进行了解!

下面我们就分别来讨论各个部分。通常用户对于所购买的切割专用数控系统,他最关心四个方面:(1)数控系统的可靠性及稳定性;
(2)数控系统的控制精度;
(3)数控系统功能的先进性;
(4)数控系统维修的方便性及维修的价格;

对于任何一家生产的数控系统,系统的可靠性及稳定性是最关键的指标,那么用户如何来基本判断数控系统的可靠性及稳定性,可以非常清楚地通过我们的介绍知道:只有组成系统的三个部分都可靠及稳定,整个系统才能保证可靠及稳定。其中计算机是整个系统的大脑,目前国内的系统大都采用工业级计算机,但是国内生产工业级计算机的厂家也很多,产品质量也非常参差不齐,用户应该选择一些知名品牌厂家的产品。运动控制卡和切割控制软件是系统可靠性及稳定性的另外两个非常重要的环节,对于国内外开发的切割专用数控系统目前大多走两条路:
(第一条) 自己开发运动控制卡;
(第二条) 选择市场上专业运动卡公司开发的通用产品;
而在切割控制软件的平台选择上大多也是走两条路:
(第一条)WINDOWS平台;
(第二条)DOS平台;
要注意的是软件平台的选择并不是简简单单的操作系统的选择,一方面它和整个系统软件开发技术难度有关(当然WINDOWS的技术难度要远远大于DOS),另一方面它还和整个数控系统的硬件架构有着紧密的联系。目前基于PC(PC-BASED)硬件平台和WINDOWS操作系统的软件平台而开发的各种专用数控系统从硬件架构上来看主要分为两种,一种是系统软件与控制软件合二为一,强调软件的强大功能,物理表现为只有一个CPU,大部分功能都由软件来实现,另外最需要注意的一点是WINDOWS操作系统本身不是一个实时操作系统,对于一些要求实时性操作很强的动作,WINDOWS操作系统本身就表现出先天的不足。另一种是系统软件与控制软件采用两个CPU分别运行。系统软件与控制软件之间采用通讯的方式连接。这种系统弥补了WINDOWS操作系统本身不是一个实时操作系统的缺陷,同时又有效的利用了WINDOWS操作系统带来的软件界面的强大可视功能和互联网功能,是未来基于PC(PC-BASED)硬件平台和WINDOWS操作系统的软件平台而开发的各种专用数控系统的主流方向。目前国内的切割专用数控系统的开发商大都采用专业运动卡公司开发的通用产品,而专业运动卡公司开发出的产品在技术水平、产品质量以及产品价格上是有着非常大的区别。选择不同档次的运动控制卡决定了开发不同档次的数控系统,用户需要特别注意这一点。
数控系统的控制精度是由运动控制卡和相应的控制软件来保证的。由于热切割本身的特点,对于数控系统的控制精度的要求是很低的,因为无论是火焰切割还是等离子弧切割对于切割时的割缝的宽窄是无法保证一致的。另外用户可能注意到国内的数控系统大多采用脉冲输出方式,这里的原因有三个:

(1)抗等离子起弧干扰;
(2)目前国内的切割专用数控系统的开发商大都采用专业运动卡公司开发的通用产品。在模拟量
输出的产品上,他们在电路设计上不考虑抗等离子起弧干扰的措施;
(3)由于热切割本身的特点,对于数控系统的控制精度的要求是很低的;

这里另外还要澄清一个事实就是很多用户认为采用脉冲输出方式的数控系统对整个系统就是开环系统,这是错误的观点。整个系统是否是开环系统决定于使用的驱动器,如果使用的是伺服驱动器,那么位置环就闭环到伺服驱动器;如果使用的是步进驱动器,那么就是开环系统。

数控系统功能的先进性有很多,我只谈非常关键的一点。目前的国内各家的切割专用数控系统在火焰切割上没有太大的区别,而在等离子弧切割上存在质的差别,很多用户都不清楚这点。我们知道切割专用数控系统对于切割零件的轮廓速度控制与切割工艺的要求永远是一对矛盾:切割工艺一般要求对于所切割的零件轮廓速度要一致,但是同时为了保证机床的切割平稳又不得不在各个拐角处进行减速、加速操作,从而会带来在拐角处的切割品质下降。对于火焰切割,由于切割速度是非常慢的,所以对各个拐角处的切割品质影响不大,而对于等离子弧切割,随着切割速度越大,各个拐角处的切割品质就越差,尤其薄板切割就更加明显了,所以对于数控系统就提出了更高要求,即在切割前进行拐角处速度预处理,根据拐角线段的相交角和系统参数"离心加速度"以及当前设定的切割速度来综合计算拐角处应减到的速度,从而尽量保持切割速度。就象开车,在不同大小的转弯处,采取不同的速度,而国内大多数系统没有拐角处速度预处理功能,因而用户可以很容易根据拐角的速度变化来判断系统的好坏。

数控系统维修的方便性及维修的价格,国内的切割专用数控系统与进口品牌的切割专用数控系统相比,在价格和服务上优势非常明显。由于全球的计算机硬件几乎都是在中国和台湾生产,因此所有进口和国产数控系统的硬件成本在相同配置情况下应该是相同的,所不同的是组装生产成本,运输报关费用和外国公司与代理商的运营成本。因而国内的数控系统制造成本和销售价格的低廉,不仅降低了制造数控切割机的成本,而且降低了企业和用户今后维修和升级的成本。

通过以上的介绍。我们可以清楚地认识到国内的切割专用数控系统与进口品牌的切割专用数控系统相比,目前在系统硬件平台上已经没有差别(甚至有的系统还高于它们),主要是在软件功能上以及稳定性上还是存在差距。国人对自己国内系统的不信任,主要原因是有些国内系统做的实在太差,而有些切割机生产企业为拼价格不考虑对用户的负责而滥用这些系统,从而带来许多负面影响。要解决这些问题一方面需要切割机生产企业更多的使用好的系统,另一方面希望用户更多的了解数控系统;当然我们还不得不承认目前与国外系统的差距,希望国人更多的支持民族品牌!

         
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