导言
近年来移动通讯技能和掌上电脑的飞速发展及其在其他范畴的广泛应用，必将对制作业发生深入的影响，并为数字化制作带来严重的机会和应战。
在网络环境下的数字化制作不仅仅取决于企业上层办理和规划的数字化和信息化，也取决于车间底层的数字化和信息化。咱们提出一种根据移动通讯技能的人机协同的新式数字化制作形式，它把无线移动通讯技能引进来，创立一种以人为中心的能充分发挥“人的智能”和“机器智能”的分布式人机协同作业形式。车间数字助理(Shop Floor PDA)和新式数控体系构成了这种新式制作形式的两个中心环节。本文只评论后者。
1 选用无线通讯技能的新式开放式数控体系
选用无线通讯技能的新式开放式数控体系由两部分构成：一部分是可移动的掌上操控器，即数控PDA;另一部分则设备于机床上，完结传统的运动操控和PLC 功用，称为嵌入式机床操控器。两部分之间经过Wi- Fi(802.11)或蓝牙(Bluetooth)接口完结移动通讯，其结构框图如图1 所示。在这种形式下，如今数控体系中的很大一部分功用将被搬运到数控PDA 上。这些功用首要包含加工程序的编制、仿真与下载(包含手艺编程和从CAD/CAM 作业站或台式电脑上下载巨型加工程序)、机床调整、加工数据和机床状况的收集以及和车间办理/调度服务器通讯等。而机床操控器则首要履行实时运动操控和 PLC 功用。这种新式数控是真实的嵌入式体系，能大大下降数控体系的体积和本钱。一起，经过数控PDA 也彻底改变了数控机床的操作形式，把以机器为中心改变为以人为中心。操作者不管在方位上仍是在姿态上都不再被机床所捆绑。操作更便利，更舒适，也简单完结一人多机操作。
因为这种专业化的数控PDA能够经过无线局域网和Internet上网，取得车间或单元服务器甚至CAD/CAM 技能中心的支撑，因此极大的增强了数控体系的功用。一起，因为数控PDA 是一个通用的数控设备，能够显现多种机床的操作界面，操控不同的数控机床。由此，一个手握数控PDA的操作者和若干台数控机床就能构成一个人机协同的加工单元。这种在数字技能支撑下的以人为中心的加工单元，较之传统的柔性加工单元愈加灵敏、愈加牢靠。此外，数控PDA 还具有本地数据库办理功用，因此能用于组成车间网络化制作的分布式数据库，使之成为分布式体系结构中实时获取现场数据的根底结点。
1.1 数控PDA 的硬件结构
根据IEEE802.11 下的数控PDA 的硬件体系结构首要由32 位嵌入式微处理器、高速内存、FLSH电子盘、无线通讯模块以及高效电池和LCD 触摸屏等部分组成(如图2所示)。在硬件规划上选用Intel公司Strong ARM SA — 1100 32 位RISC 微处理器，它以ARM 公司的SA — 1 内核作为其体系内核，时钟频率高达206MHz，能够为数控PDA 供给强壮的处理才能。
在通讯方面，数控PDA 供给了USB 接口、串行接口和无线通讯模块。经过这些接口能够便利地与上级服务器或嵌入式机床操控器进行数据通讯。无线模块选用Airgo公司的支撑 IEEE802.11a/b/g 3 种无线LAN 规范的收发器芯片组。该芯片组可一起支撑2.4GHz 和5GHz 频带下的OFDM(正交频分多路复用)变频方法。除了IEEE802.11a/b，还可支撑最近作为规范刚刚取得经过的IEEE802.11g。
IEEE802.11g是运用2.4GHz频带来完结最大数据传输速度54Mbit/ 秒的无线LAN 标准。该芯片组由基带芯片和R F 芯片组成，支撑运用5 G H z 带宽的IEEE802.11a、运用2.4GHz 带宽的IEEE802.11b 及IEEE802.11g 的无线LAN 方法。基带芯片带有IEEE802.11 的MAC 功用和PHY 功用，并进行MIMO信号处理。一起，该芯片组嵌入了IEEE802.11的安全功用加速器及服务质量(QoS)确保电路。
如图2 所示,数控PDA的主设备是由微处理器和IEEE802.11芯片组构成。IEEE802.11芯片组承受来自主机的操控指令，经过基带操控器的处理后指令无线收发器宣布2.4-5.0GHz 带宽的无线电波。IEEE802.11 芯片组和主机的衔接能够经过USB、MINI PCI，CARDBUS，然后省去所需外部桥接器件。HCI(Host Controller Interface)的上层通讯协议由主机担任处理，基层的通讯协议则由芯片组内的基带层芯片与无线收发器芯片担任。数控PDA 可与嵌入式机床操控器802.11无线网卡进行数据传输和对数控机床进行操控。
因为把首要的体系办理功用、人机交互和数控编程等搬运给了数控PDA，因此新式数控的机床操控部分比传统的数控设备简化了许多，近似于一个运动操控器和PLC。其硬软件装备首要满意伺服体系实时操控和机床I/O 功用的要求，但它有必要添加无线通讯的功用模块。在硬件上，选用根据104 总线的嵌入式工控PC机的体系结构。这种体系结构不仅能彻底满意上述要求，并且具有体积小、结构紧凑、巩固牢靠和本钱低一级特色，不失为一种较抱负的挑选。
1.2 数控PDA 的软件结构
当时用于掌上电脑上的嵌入式操作体系有许多, 较典型的有Windows CE、Pocket OS、Palm OS、Hopen、嵌入式Linux 等。Windows CE.NET 作为现在掌上电脑的是一个根据Win32应用程序编程接口(API)的操作体系。咱们选用Windows CE.NET 和Visual Studio.Net别离作为数控PDA的操作体系渠道和应用程序开发渠道。整个软件体系按功用模块进行规划。体系完结分为3 个层次，别离是人机界面和体系办理层、数据安排与办理层、与上级服务器及下级嵌入式机床操控器进行通讯的通讯层。通讯层包含了通讯链路的树立、数据链路通讯协议的完结、表明层的详细完结。数据库办理完结数据的树立、排序、检索与保护，完结真实的移动传输。体系的操控办理层是整个软件体系的中心，关于数控 PDA 来说，其功用和智能化程度的差异都反映在这一层上，体系功用的增减也均在这一层进行，包含程序的编译解说、调整、主动、确诊、参数设置、仿真等与用户操作有关的功用子模块。
