当前制造技术正在向高速度、高精度、柔性化、智能化和集成化方向发展,但是传统的数控系统已经很难满足终端用户进行二次开发的需要。新的数控系统——开放式数控适应了这一发展的需要。 本文分析了传统数控系统存在的局限性,对国内外数控系统的现状和发展趋势进行了评述,提出了研究和开发开放式数控系统的必要性。阐述了开放式数控系统的含义、特点、功能要求及其组成形式;着重研究了开放式数控系统的层次化和模块化体系结构。对基于IPC的开放式数控系统进行了分析,分别简述了PC连接型NC、PC嵌入型NC、运动控制器+PC型、全软件型NC等4种类型。根据上述4种类型分析比较的结果以及将一台普通铣床改造成多功能数控铣床的要求,论文选择了当前比较流行的运动控制器+PC型控制方案,构建了基于研祥EEAON工业PC和固高GT-400-SV运动控制卡、具有双微处理器主从式结构的开放式数控系统。该系统通过IPC的ISA总线实现主从处理器之间的通讯,底层处理器实现前台实时控制(如:轮廓结构加工、插补运算、伺服控制、刀具半径补偿和螺距补偿)和外部接口部件控制,上层处理器实现后台管理以及人机界面接口的开放方式、模块化等。文中详细叙述了系统硬件的组成、结构和特点。 建立了一个数控试验平台——多功能数控铣床。进行了机床机械部分和电气部分的改造设计。机械部分的改造主要是对原有部件进行几何建模,修改机床结构以适应多功能数控铣床的要求;电气部分的改造主要是以构造符合多功能数控铣床控制的开放式数控系统为目标。编制了有关系统软件,该软件是通过Delphi实现的,它由初始化模块、对刀模块、模拟显示模块、G代码解释模块、G代码执行模块、坐标映射模块、软PLC模块等几个典型模块组成,文中对它们都进行了适当的说明。