现在敞开化是数控体系的研讨热门。敞开式的技能根底便是体系的模块化，但是这种模块化的规划在完结数控体系增量式功用拓宽的一起，往往因寻求密布的软硬件规划而形成数控体系体积巨大，接口冗杂，功用堆叠等负面效应。集中式模块化规划中模块间的模拟量及并行连线的方法，也使得数控体系的全体结构变得复杂，在形成信息交互密布的情况下，体系的实时性得不到有用确保。别的，跟着工业现场环境和操控目标自身的日益杂乱，数控体系已从简略的运动轨道操控器转变成贯穿数字化制作全进程的体系级渠道。数控设备在完结高速、高精、高效的加工自动化的进程中，对加工进程实时可控的要求越来越高，因而状况监测也成为数控研讨的一个重要方向。
与此一起，以Profibus为代表的现场总线技能现已进入相对老练的阶段。现场总线是使用在出产现场并在微机化丈量设备之间完结双向串行多节点数字通讯的体系，是一种多点通讯的敞开化数字式底层操控网络。而且现场总线还能够与上层的企业内部网和英特网相连，为完结自动化企业一向寻求的依据操控一监控一办理一体化的归纳自动化供给解决方案。跟着数控体系模块化的趋势。数控体系的许多功用单元现已具有了独自的操控器和运算器，具有了独立的数据指令处理体系，迫切需要以一种全新的优化方法和拓扑结构融人到数控体系的功用结构中。而现场总线使用的根底便是具有独立智能操控才能和通讯才能的节点现场设备。能够说，将Profibus为代表的总线技能使用到分布式数控体系的规划中，以完结数控体系的敞开性和状况监测是适宜的，而且契合未来技能发展的趋势。因而本文以总线技能为根底，结合网络技能、组件技能和数据库技能规划了一种敞开式可监测的数控体系。
1 数控体系结构
体系分为上下两层网络，分别为底层设备互联网络和长途毛病监测确诊网络。基层的设备互联网络由Profibus总线和SERCOS总线将各组成单元有机地联系起来。以依据PC架构的操控器为中心，完结数控加工的正常操控和现场信号的收集、监测与上传。上层监控网络结合英特网技能和数据库技能，选用三层C／S架构的信息交互形式。以数据库为中心，将底层网络上传的数据存储在数据库服务器中，完结全体系的数据同享。上下网络之间的数据通讯经过安装在操控器上的监控工作站完结。其结构如图1所示。
图1体系结构
2 底层设备互联网络的软硬件体系架构
2.1 依据总线技能的底层设备互联网络的硬件渠道
底层网络是由操控器、伺服驱动单元、主轴单元、I／O逻辑操控单元、HMI单元、总线通讯接口卡等以总线方法衔接的网络。体系中伺服驱动单元和主轴单元选用SERCOS总线衔接。I／O单元、HMI单元经过Profibus—DP总线与数控体系衔接。其结构框图如图2所示。
图2底层网络结构
由图可见，相对于传统的集中式数控体系结构，操控器的位置发生了改动。由本来的中心模块变成了总线中的一个节点。虽然操控器依然能够被设置为总线中的主设备并作为整个体系的操控主体，担任体系使命的建议和操控数据的生成。但通讯方法的改动使其在拓扑结构上与其他外围设备节点处于平等位置。
2.1.1 体系选用的总线的特色及功用剖析
现场设备层担任详细的出产及其使命和谐，数据呼应时刻量级为毫秒级，故体系对衔接分布式部件的现场总线有特别的要求。下面剖析SERCOS总线和Profibus-DP总线的各项目标是否契合数控体系的要求。
假定伺服操控算法、插补算法和自适应前馈补偿算法履行周期分别为T1、T2和T3，且3种算法履行的频率分别为f1、f2和f3，在此，f1 式中m为总线上一次传输的总比特数。假如依据实践要求计算出来的f小于现场总线的传输速率，则表明总线能满意实践需求。下面剖析SERCOS总线的特性。图3为SERCOS总线的报文结构。 
