开放式数控系统（精选12篇）
开放式数控系统 篇1
计算机的产生, 推动着各行各业向自动化的方向迅猛发展, 制造业更是如此。上世纪50年代, 第一台数控机床问世发展至今, 数控系统部分已成为数控机床的关键技术。目前正朝着高精度、高速度、高柔性、高可靠性、网络化、复合加工和基于工业PC机的开放式智能数控系统方向发展[1]。传统数控系统为封闭式结构, 缺乏灵活性、没有共同性和标准接口, 其缺点是在原来基础上很难再加入新的控制策略方案和扩展新功能。这种封闭式的数控系统已经不能适应当今制造业市场的变化与竞争, 也不能满足现代制造业向信息化、自动化发展的需要[2]。
上世纪90年代出现了开放式数控系统, 开放式数控系统:具有下列特性的系统可以被称为开放系统, 符合系统规范的应用, 可以运行在多个销售商的不同平台上, 可以与其它系统应用互操作, 并且具有一致风格的用户交互界面[3]。开放式数控系统具有开放性、移植性、扩展性、替代性和操作性等特点[4]。
开发式数控系统从一个全新的角度分析和实现了数控系统的控制功能, 强调向模块化、平台化、工具化、标准化、网络化、智能化和复合化等方向发展[5]。
1 发展现状
1.1 国际发展现状与比较
1.1.1 现状
上世纪90年代, 一些发达国家以设计生产开放式数控系统为目标, 在自动化领域对开放式体系结构做了大量的研发工作, 美国NGC计划、欧盟OSACA计划和日本OSEC计划相继推出了各自的开放式体系结构规范[6]。
1.1.2 比较
总统上看, OSACA和OSEC均采取分层结构的系统平台, OSACA分层结构是按照通用控制系统的功能划分为硬件、系统软件和应用软件三个层次;OSEC分层结构是按照数控系统控制功能划分的;OMAC则不指定固定的基础体系结构, 通过定义从类和模块形成控制系统的基本要素[7~8]。
1.2 国内发展现状
我国数控技术起步于1958年, 50多年的发展历程大致可分为三个阶段[9~11], 见表1。
目前国内已有的开放式数控系统有四种:华中Ⅰ型和中华Ⅰ型是将数控专用模板嵌入通用PC机构成的单机数控系统;航天Ⅰ型和蓝天Ⅰ型是将PC机嵌入到数控系统之中构成的多机数控系统。国内其它单位也都先后加入了开放式数控系统的开发, 如:沈阳数字控制股份有限公司的S-PBC数控系统;北京机床研究所引进德国PA公司PA8000技术, 对其进行开发;南京航空航天大学研制的超人计算机数控系统上海第三机床厂推出具有自主知识产权的PC平台开放式数控系统。
国内的开放控制系统各有优点, 但还不具备开放式数控系统的本质特征, 仍有许多需要改进之处。
2 基于PMAC运动控制卡的开放式数控系统
开放式数控系统如完全依赖于PC机就会受到其计算能力的限制, 阻碍系统向高速和高精方向发展。20世纪80年代末, 基于DSP的运动控制技术的突破, 为开放式数控系统的发展提供了极好的机遇[12]。
自开放式数控系统的概念出现以来, 基本形成了“PC嵌入NC”、“NC嵌入PC”和纯PC型开放式数控系统。而“NC嵌入PC”结构辅之以运动控制卡 (于1994年在美国出现如Delutan公司的PMAC, PMAC的硬件和软件的结构都具一定的开放性[13~14]) , 其特点是灵活性好, 功能稳定, 还可共享计算机上的资源, 成为当前最理想的数控系统。
3 开放式数控系统的应用案例[15]
(1) 德国Andron公司。Andronic 2060数控系统是该公司的新产品, 它是新一代基于微机的、在Windows平台上的开放式系统, 上海机床集团公司生产的曲轴磨床就采用该系统。 (2) 南京四开电子企业公司。SKY2006型数控系统是南京四开电子企业公司基于Windows平台的开放式数控系统, 采用通用X86工业PC进行数控运算。
4 结语
我国近20年来对数控系统研究投入了大量的人力和无力, 取得了一些研究成果, 并在实际应用中获得了显著的经济效益。但是, 目前主要依靠进口和合资的局面没有改变。因此, 我们要把握好契机, 开发出能与国际数控技术相媲美的开放式数控系统, 提高我国民族数控产业在国际市场上的竞争能力。
摘要：传统的数控系统由于体系是封闭的, 不能满足用户对产品的兼容性等要求, 而开放式数控系统解决的这一问题。本文概述了开放式数控系统的产生、发展与趋势。
关键词：开放式,数控系统,运动控制卡
开放式数控系统 篇2
AECOM的微型阵列打印机，是指用来在显微镜载片上存放高密度网格排列的cDNA、染色体组DNA或其它类似的生物物质的专用仪器，主要由一台计算机控制的高精、高速三轴开放式数控系统和一个独特的笔尖组件组成。
3.2生物芯片扫描设备
开放式机房教师预约系统的设计 篇3
【摘要】：本文主要介绍笔者自主设计的《开放式机房教师预约系统》的相关设计，包括设计背景、意义，系统的数据库设计以及系统功能设计。该系统应用于呼和浩特职业学院。希望通过本文对于本系统的设计介绍，为本系统的实际开发与以指导，并为其他希望设计开发相關系统的程序设计人员提供参考。
【关键字】：机房预约系统 系统设计
中国分类号：N945.23
随着我国教育事业的不断发展，高校的发展规模也不断壮大，信息化教育成为高校的主要发展方向。为顺应这一形势，各大高校纷纷投入大量资金建立本校机房，购入先进的计算机和各类教学设备。计算机机房的使用需求也日益扩大，不仅是计算机专业教师会使用机房作为主要教学场所，学校其它专业的许多课程的任课教师也需要使用机房作为教学场所，这就为机房的管理带来了极大的挑战。
如何合理安排机房授课使用时间，保证教师授课的顺利进行，并给予教师充分地自主性，根据课程特点、学生特点以及自己的时间安排选择合适的授课时间、授课地点，是摆在每一位机房管理人员面前的难题。可以考虑设计实现开放式机房教师预约系统来实现教师机房使用预约，帮助机房管理人员管理机房资源。该系统尽可能做到让教师根据机房情况自主选择授课机房、授课时间，这样既减轻机房管理人员管理机房、安排机房使用的工作负荷，又可以保存机房使用数据，便于机房的维护管理，提高机房的使用效率。下面以呼和浩特职业学院开放式机房教师预约系统为例介绍该系统的设计背景、意义以及具体数据库设计和功能设计。
1.数据库结构设计：
呼和浩特职业学院开放式机房教师预约系统的教师信息、机房信息、以及机房预约信息均需要存储在数据库文件当中。根据具体功能，设计了以下数据库结构：
教师信息表：
该表设置八个字段，分别为：教师编号、用户名、密码、教师真实姓名、电子邮箱、联系电话、教师所在院系以及教师课程专业。
机房信息表：
该表设置五个字段，分别为：机房编号、机房名称、机器数、软件安装情况、机房地点信息。
预约信息表：
该表设置五个字段，分别为：编号、教师编号、机房编号、预约时间、预约说明。
2.呼和浩特职业学院开放式教师机房预约系统前台页面功能设计：
机房信息查询：在首页列出所有机房的机房名称，教师可以根据需要使用的机房名称查询出机房的占用情况，以及机房的空闲时间，并同时会看到机房的其他信息，包括机房地址、机器数量以及该机房的软件安装情况等，从而为教师进一步进行预约提供必要参考。
机房预约：经过登录之后的教师可以完成机房的预约，预约机房只需要在对应机房的对应时间进行勾选即可完成。但此功能需要提前一周进行，也就是说教师只能够预约七天之后到十四天之内的机房信息。
用户登录：对于已经注册过的教师用户，可以根据所注册的用户名和密码进行登录，系统检测用户名以及密码均正确，并且该用户身份是经过管理员验证通过的合法用户即可成功登陆。否则，系统会给予相应错误提示，例如“该用户不存在”或“用户密码不正确”或“该用户身份未经过审核，请与管理员联系”。
用户注册：实现机房预约的前提是教师用户需为已经注册登录之后的合法用户，因此，用户注册功能是教师进行预约机房的前提。本系统采用的是用户自行注册但由本次统管理员进行身份审核的方式，也就是说需要进行机房预约的用户根据自身实际情况进行注册信息的填写，填写的信息会由管理员进行审核，审核通过之后的用户才能够成为本系统的合法用户并进行机房预约。这样的设计方式既可以方便用户的使用也有效地控制了系统的用户身份，有利于管理员对系统用户的管理控制以及有效地控制机房预约信息的真实性。
用户个人信息管理：本功能允许用户对个人信息进行查询和修改。同时用户在本功能模块中可以查询自己的机房预约历史，并对已经预约但是日期还没有到的机房预约信息进行删除或修改。这样做的好处是给与用户一定的灵活操作权限，避免由于突发事件影响机房的预约使用或者教师的个人信息（如联系方式、电子邮箱等信息）发生变化时，教师还需联系管理员，造成操作的麻烦。
3.呼和浩特职业学院开放式教师机房预约系统后台管理页面功能设计：
用户管理：本功能所实现的功能为对前台页面中所注册的用户的相关信息的管理。首先，对于本系统中的所有用户均可以查看其所有相关信息，并对其信息进行修改甚至删除。其次，管理员在本功能模块中可以进行用户身份的审核，并对合法用户进行身份验证通过的设置，或对用户使用权限进行修改。不系统不提供后台管理员自行添加用户的功能，这是因为本系统为开放式的页面系统，操作的起始点设定为用户自行提出使用需求，而不是由管理员进行制定，这样的设计可以保证系统的有效使用，并降低管理员的操作复杂度。
机房信息管理：机房信息是教师用户预约机房的前提参考条件，机房的机器数量、安装系统的情况等信息为教师预约机房提供必要参考，因此系统管理员需要实时对机房的基本信息进行维护。需要在根据前期数据库功能设置，由系统管理员对机房的基本信息进行添加、修改、删除、以及查询等方面的操作。此功能只有管理员可以在后台页面中进行操作，前台用户只有查看该信息的权限。
机房预约信息管理：用户的每一条预约信息均需要在本功能中有所记录体现，这样既便于管理员对预约信息的查询管理也能够有效地避免机房预约冲突。在本功能模块中，管理员可以查询机房的预约情况，也可以对机房的预约信息进行删除，但管理员不具备修改该信息的权限。在这一功能模块中，还设置了管理员进行机房占用时间设置的操作权限，目前大多学校的机房除了开放机房供教师或学生使用之外，大多还安排正常的课程使用，也就是说教师的预约时间只能是机房的空闲时间，因此，由管理员将正常的上课时间提前以机房预约信息的形式添加在系统中，这样可以保证正常的教学，同时也避免机房预约冲突情况的出现。管理员对机房预约信息的添加可以进行单次的添加，即选择日起、选择机房、选择时断添加；也可以进行重复时间段的预约，即选择星期、选择机房、选择时断、选择开始和结束日起添加，例如：星期一，1机房，上午1，2节课预约，开始日期为2014年9月1日，结束日期为2014年12月31日，这样完成从2014年9月1日到2014年12月31日之间每个星期一的1，2节课，1机房均显示被占用的状态。这一操作的实现可以为管理员的机房安排管理带来极大的便捷。
（一）总结
根据以上设计，本系统的实现采用C/S结构，即客户端/服务器结构；也可以采用B/S结构，即网页浏览器/服务器结构，均可实现。呼和浩特职业学院此系统采用的是后者。类似功能的机房预约系统可借鉴本系统功能设计，并根据实际使用需求增减功能。
【参考文献】：
[1] Thomas M.Connolly. 数据库设计教程[M]. 机械工业出版社， 2003年6月
[2] 黎林. 开放式机房管理系统的设计[J].电脑知识与技术，2007（9）
开放式数控系统 篇4
开放式数控系统, 也称第六代数控系统, 其实质是以通用计算机 (PC) 为控制核心, 以专用 (定制) 板卡作为与机床通信介质, 其特点在于“通用”, 充分伺服享受通用计算机高速发展的成果。以往五代数控系统, 从晶体管到大规模集成电路, 都以专用计算机为控制核心 (也称嵌入式数控系统) , 其优点在于“专”, 其缺点也在于“专”。优点在于响应速度快、精度高, 缺点在于产生了连售后服务都能垄断的数控生产集团, 如发那科、西门子等, 最终阻碍了全球生产力的发展。同时其优点也正在被通用计算机取代, 缺点却日益明显, 开放式数控系统就是在这情形下, 在20世纪末提出的。目前, 开放式数控系统的产品有:西门子840D、马扎克数控系统、华中世纪星-Ⅱ型, 它们的数控系统分别采用Windows—NT、Windows95、Dos操作系统。然而, 这些开放式数控系统有个共同特点:虽然使用了通用操作系统, 但机上软件却相对单一, 扩展性、升级性较差, 通信接口依然是以定制板卡为主, 在设计理念上还没有完全摆脱嵌入式数控系统的阴影。现代开放式数控系统, 是在总结数控系统发展历史和分析现有开放式数控系统基础上, 在设计理念上进一步提高和创新。其基本设计理念是:以现代管理和现代制造理论为指导;以Windows、Linux为开发和运行平台, 以通用编程软件为开发工具;系统以相对独立模块为组件, 可裁减, 易升级;部件设计标准化等。
2 现代开放式数控系统应具备的基本特征和体系结构图
2.1 现代开放式数控系统应具备的基本特征
根据现代开放式数控系统的设计理念, 现代开放式数控系统应尽量包容下列11个基本特征:
1) 系统的设计以现代管理和现代制造理为引导, 基于软件, 全局规划。整个系统软件以模块组件形式整合在一体, 模块与模块间以接口形式和应用程序控制总线交换数据。
2) 系统运行于Windows、Linux上, 工作在多进程、多线程状态下, 即PC上可同时运行多个应用软件, 本质上等同于通用计算机。机床包括机床的任一部件均作为计算机的外部设备, 是整个系统的一部分。
3) 系统软件具有通用特征, 即具有抽象性, 本身并不实例化, 适用现有各类型数控机床 (如加工中心、数控车、线切割、虚拟轴等) 。在具体应用时, 在系统软件的机床配置模块中进行配置, 生成具体机床实例。
4) 以USB2.0、IEEE1394为通信接口, 联接PC和机床。由于近年串行通信速度得到了意想不到的发展, 特别是USB2.0、IEEE1394的串行通信速度达到了RS232的几万到几十万倍, 使得通用计算机直接控制机床成为可能。以USB2.0为例, 如通信速度为120MB/s, 尺寸格式为FFFF.FFFF (最大为10 000.9999 mm) , 进给速度为50 mm/s, 双向通信, 造成的加工误差为0.03μm, 完全满足精度和伺服要求。发展中的IEEE1394通信速度将达到2 GB/s, 可以满足现代高速切削要求。USB通信速度还在继续发展中, USB是标准化、通用化的接口, 使用USB可以节省开发专用板卡的时间和资金, 并可少走弯路。
5) CAD/CAM/CNC/CAPP等功能合成一体, 这是现代管理和制造的要求。系统应具备完成对产品的设计、工艺分析、产品加工以及生产管理等功能。但各功能模块却相对独立, 可以单独升级和裁剪。
6) 数据的细化、插补运算等处理工作由软件完成。有资料称Soft CNC。
7) 网络功能 (FMS/CIM功能, 远程通信功能等等) , 是网络加工和无人工厂的基础, 是现代工厂的发展方向。
8) 机床侧应具有独立完整的嵌入式系统的功能, 却又与传通嵌入式系统有本质的区分, 主要表现在其软件系统是由PC侧的数控系统生成, 并可以随时无限制地从PC侧下载升级或改变。这样, 机床既可以工作在PC下, 也可以单独工作, 在特定条件下, 一台PC机可应对多台机床, 既有一定的经济价值, 又符合传统的使用习惯, 应用灵活。
9) 机床的每一个部件在结构、功能上应具有相对独立性, 即模块化、标准化设计, 只需要在系统中配置后, 就可以使用, 这样就不会因机床某一部件的改变, 而对机床作出大的调整。
10) 机床的各个部件都有统一的设计制造标准, 防止产生新的行业垄断。
11) 出于国防意义并远程加工, 在特定情况下系统应附加卫星定位和卫星通信功能, 或卫星通信接口。
2.2 基于软件的现代开放式数控系统体系结构图
根据现代开放式数控系统设计理念和参阅消化有关文献资料后, 基于软件的现代开放式数控系统基本结构, 可用图1表示。
3 我国数控系统发展的主要方向
积极开发现代开放式数控系统应作为我国数控系统发展的主要方向, 理由是:
1) 嵌入式数控系统技术、生产、市场、售后服务, 已被象发那科、西门子这些发达国家跨国公司垄断, 并已相当稳固, 我国与他们有相当大的差距, 在长时间内都难以赶上, 迫使我们寻找新的出路。
2) 国家安全形势的迫切需要。高档数控机床 (五轴以上) , 一直作为战略物资, 被西方国家禁运, 已严重威胁我国国民经济的持续高效发展, 并阻碍我国国防工业的发展, 涉及到国家的安危, 已迫切需要有自主知识产权的高档数控机床。开发现代开放式数控系统, 不失为好的途径。
3) 我国薄弱的经济基础决定着开发现代开放式数控系统更适合我国国情。嵌入式数控系统机床, 有一个最大的问题, 就是升级问题, 它的升级往往是整机的更新换代, 重新投入大量资金, 这不符合我国的实际的经济基础状况, 这也是在我国不能大量使用数控机床的重要原因之一。现代开放式数控系统, 以软件为基础, 标准化模块组件, 用户可以根据需要, 随时局部更新或软件升级, 具有较好的经济性、实时性。
4) 在通用计算机领域, 无论是在软件方面还是硬件方面, 我国都有大量的科技人员, 计算机的接口设备的设计能力在世界上也是先进的, 不比任何国家差。龙芯2E便是例证。开发现代开放式数控系统有十分的把握。
5) 从采用计算机技术发展的新成果而言, 我们和世界上最先进的数控系统厂家的差距不太大或基本是平等的。也就是说在开放式数控系统领域, 我们和国外几乎是没有差距的。这为我国在数控系统领域的发展, 甚至占领制高点提供了不可多得的机遇。
6) 在国内已有成功的典范。南京四开公司已成功地开发出具有知识产权的基于通用计算机平台的PC数控系统, 并且在努力地进行商品化工作, 为进一步开发现代开放式数控系统, 打下了基础和提供了依据。
7) 开发开放式数控系统是国际大势所趋, 近几年来, 数控系统的研究者们越来越多地关注到计算机领域及其相关领域的发展和变化, 并且尽可能地采用这些领域的新成果。操作系统、32位和64位微处理技术、VLSI技术、RISC指令集、并行处理技术、通用性和兼容性、开放式体系结构、标准和接口协议、网络技术、智能化CAD/CAM等等, 已经成为新一代数控系统的概念和名词。据报道, 日本14家业正在联合开发基于PC计算机的数控系统。我们应该及时地从更高的起点和要求, 开发现代开放式数控系统, 在数控系统领域拥有一席之地。
4 结语
综上所述, 通用计算机的迅速发展给我们中国数控产业带来了巨大的希望和前所未有的机遇, 即在现有通用计算机平台上开发和应用具有我们自主版权的数控系统———现代开放式数控系统。就不断采用计算机发展的新成果而言, 我们已被历史地置于与世界上最发达国家、最大的数控系统生产厂商处于同一条起跑线上, 我们必须抓住这一难得的历史机遇, 站在更高的角度、层次, 把我国的数控技术搞上去, 这对机床行业来说, 不仅可以借此大大缩小与国际上先进数控机床发展之间的差距, 甚至可能走到世界的前面, 争取一定的国内及国际市场的份额。另外, 无论是从经济方面、性能方面、可靠性方面和数控技术发展的方面来看, 我国都应重视和积极开发现代开放式数控系统, 不可错过这一难得的历史机遇。
摘要：介绍了数控系统的最新进展──开放式数控系统, 并从更高的起点提出了现代开放式数控系统的设计理念, 并从软件的角度, 结合计算机的最新技术和现代机械制造技术, 提出了现代开放式数控系统应具备的基本特征, 初步描绘了基于软件系统的现代开放式数控系统的体系结构图, 指出了开发现代开放式数控系统应是我国未来数控系统的发展方向, 在我国应大力发展现代开放式数控系统。
关键词：现代开放式数控系统,嵌入式数控系统,设计理念
参考文献
[1]汪木兰.数控原理与系统[M].北京:机械工业出版社, 2004.
[2]何宁.数控原理及应用[M].重庆:重庆大学出版社, 2004.
[3]王爱玲, 张吉堂, 吴雁.现代数控原理及应用[M].北京:国防工业出版社, 2002.
[4]潘新民.计算机通信技术[M].北京:电子工业出版社, 2002.
[5]雷霖.现场总线控制网络技术[M].北京:电子工业出版社, 2004.
[6]沙玉.基于PC开放式数控系统的现状和展望[J].上海大学学报 (自然科学版) , 2001, 7 (增刊1) :10-12.
[7]刘丹, 傅建中.实时Linux在数控系统中的应用研究[J].机电工程, 2003, 20 (5) :12-14.
开放式数控系统 篇5
摘 要
开放式实验教学管理系统是一个教育单位不可缺少的部分,它的内容将给学校的管理者、教师、学生带来很大的方便。它能实现实验教学全过程的计算机管理，减轻实验教学管理人员的工作负担，提高工作效率和服务水平。用现代教育技术和手段来激发学生的兴趣和求知欲望，启发学生的自主性和积极性，使学生对实验产生巨大的兴趣。文章阐述了基于Web的开放式实验教学管理系统—系统管理子系统的开发与设计思想，以及应用ASP技术实现其前台和后台信息交互的方法及过程。系统采用B/S体系结构，既满足教务管理用户集中、大量处理数据的要求，又满足了学生最大范围地使用该系统。通过对计算机硬件和软件解决方案的论证，对应用领域进行调查分析，参考各种资料和进行数据库编程实践，成功地实现了基本的设计要求。我们设计的数据库系统能够实现实验室管理，预约管理，实验项目管理，用户管理，公告管理等功能[1]。
关键词 ：开放式实验教学管理系统，B/S体系结构，预约管理，数据库
目 录
第一章 绪论..........................................错误！未定义书签。
1.1 现状分析........................................错误！未定义书签。1.2 系统设计目标....................................错误！未定义书签。1.3 开放式实验教学管理系统的特点....................错误！未定义书签。1.4 系统的开发思想..................................错误！未定义书签。
第二章系统的关键技术................................错误！未定义书签。
2.1系统的开发工具...................................错误！未定义书签。
2.1.1运行环境Dreamweawer MX的主要特点..........错误！未定义书签。2.1.2 SQL Server2000介绍........................错误！未定义书签。2.2系统的开发技术...................................错误！未定义书签。2.2.1 ASP技术...................................错误！未定义书签。2.2.2 B/S体系结构介绍...........................错误！未定义书签。
第三章 系统的需求分析...............................错误！未定义书签。
3.1用户需求.........................................错误！未定义书签。3.2系统功能需求.....................................错误！未定义书签。3.3系统开发环境需求.................................错误！未定义书签。
第四章 系统功能模块设计............................错误！未定义书签。
4.1系统功能描述.....................................错误！未定义书签。4.2要实现的关键功能分析.............................错误！未定义书签。4.3系统数据流图.....................................错误！未定义书签。
第五章 数据库设计与实现............................错误！未定义书签。
5.1数据库的概念设计.................................错误！未定义书签。5.2数据库的完整性设计...............................错误！未定义书签。5.3数据字典设计.....................................错误！未定义书签。
第六章 系统的详细设计与实现........................错误！未定义书签。
6.1系统设计细节.....................................错误！未定义书签。
6.1.1 Web服务器的建立...........................错误！未定义书签。6.1.2 数据库服务器的建立........................错误！未定义书签。6.1.3 访问数据库................................错误！未定义书签。6.1.4 应用程序开发..............................错误！未定义书签。6.1.5 并发机制控制..............................错误！未定义书签。6.1.6 安全机制控制..............................错误！未定义书签。6.2登陆界面设计与实现...............................错误！未定义书签。6.3用户管理设计与实现...............................错误！未定义书签。6.4实验室管理设计与实现.............................错误！未定义书签。6.5公告管理设计与实现...............................错误！未定义书签。6.6课程管理设计与实现...............................错误！未定义书签。6.7项目管理设计与实现...............................错误！未定义书签。6.8预约管理设计与实现...............................错误！未定义书签。
结论...................................................错误！未定义书签。
参考文献..............................................错误！未定义书签。致谢...................................................错误！未定义书签。
图6.1用户登陆界面
图6.2系统主界面
图6.3管理员密码修改界面
图6.4学生信息查询界面
图6.5教师信息查询界面
图6.6查询学生结果
图6.7增加学生信息界面
图6.8增加教师信息界面
图6.9修改学生信息界面
图6.10实验室信息查询界面
图6.11修改实验室信息界面
图6.12增加实验室信息界面
修改功能和新增功能与上述修改、增加学生情况类似，这里不再重复。
图6.13空闲实验室安排界面
图6.14空闲实验室信息界面
图6.15发布公告信息界面
图6.16公告信息查看界面
图6.18课程信息查看界面
图6.19查看课程项目信息显示界面
图6.20查看项目信息显示界面
输入“软件工程”，查询到信息界面如下：
图6.23预约课程查询界面
开放式数控系统 篇6
摘 要：当前教育倡导终身教育，而自主学习是终身教育的具体体现。随着教育信息化的不断发展，基于自主学习型的网络学习平台的研究成为当前高等教育关注的热点。本文针对传统课堂教学的不足和缺陷，以资源为中心搭建了一个共享自主学习型的资源库平台，通过该平台满足学生多元化、层次化和个性化的学习需求，同时实现教学主体之间的情感交流和知识共享，进而实现对学生认知领域、技能领域和情感领域三大教育目标的培养。
关键词：共享；自主学习；资源库系统；终身教育；个性化学习
中图分类号：TP393 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2014）21-0042-04
引言
信息技术催生了教育的不断改革和创新，在给教育提供许多便利的同时，也对当前的教育提出了更高要求。教育信息化的深入发展催生了基于自主学习型的网络课程以及专业教学资源库等平台的建设和开发。相对传统的被动学习而言，自主学习要求学习者能够自主制定学习目标，选择学习资源和控制学习进程。从这点来看，自主学习与学习的数字化资源有着千丝万缕的关系：一方面，学习目标的多元化和学习内容的可选择性决定了自主学习必须以充分的信息资源作为保障，没有丰富的学习资源，自主学习就成为无源之水；另一方面，自主学习这种学习形式的特殊性给以支持自主学习为导向的数字化学习资源库建设提出了一系列的特殊要求：要协助学习者制定正确的学习目标，要帮助其选择合适的学习资源并合理控制学习进程。
但是，反观我们的传统课堂教学，在一线教学中，教师常常苦于调动学生的学习兴趣，无法监测学生的学习过程和学习效果，也烦恼于优秀的授课资源缺乏方便的共享平台，在学习上也无法满足充分的交流。基于此，考虑到学生实际学习水平差异较大，为了照顾各个层次的学生，培养他们的自学能力和学习兴趣，让他们自觉主动去学习，这就需要创造一个适合他们自主学习和个性化学习的网络平台。为此，我们设计和开发了共享自主学习型资源库系统。通过该系统来完善学生自主学习能力的培养体系，从而完成学生认知领域、技能领域和情感领域这三个领域的教育目标。
一、系统开发背景与目标
1.开发背景
在国家示范校建设过程中，我们对现有人才培养模式进行了深入的探索，认识到学生终身教育及学习能力培养的重要性。这就要求在学生学习过程中：着重培养提高自我发展能力和综合素质；并且在学校继续保持和发展普通学历教育优势的同时，提供面向学生自主学习的多元化、开放系统的学习基础环境，即：开放的学习平台、自主整合的专业知识和课程学习资源库平台以及知识交流和情感互动平台。
2.总体目标
创建一个共享式的助教、助学、自主学习的良好学习环境，方便教师教学和发布资源，为学生提供一个愿学、乐学、会学、善学的环境，为不同区域有共同学习兴趣的学习群提供资源交流平台。全方位培育学生强烈的学习动机和浓厚的学习兴趣，使学生主动、自觉、自愿地学习，同时系统也关注师生在教与学的过程中进行自我成长，通过多层次、多方位、跨区域的平台交流，提高教与学的效率，分享学习感悟。
3.具体目标
系统实现的具体目标主要有：
（1）提供辅助教学环境
老师答疑解惑，实时发布最新学习资源，与学习群交流提高教学水平与质量。
（2）实现辅助学习
学生问疑求难，利用共享资源自主学习，通过开放式平台交流学习情感，度过学习新技术的“困难期和黑暗期”，从而乐学。
（3）师生交流、资源共享平台
开放式的师生间轻松交流、资源共享，使师生共同放下教与学的“硬壳和包袱”，融洽学习气氛，增进学生群体与教师群体的团队协作意识，从而善学。
（4）开放式学习群跨区域学习感悟分享
不同区域的教学群与学习群可以实现资源共享、无碍交流，共同提高教与学的效率，分享学习感悟。
二、系统主要功能
根据系统目标的要求，系统的主要功能体现为：信息交流、全文检索、个性化推荐和知识与情感分享。
1.信息交流
师生间、学生间、学习群间均可发布信息、浏览信息和回复信息，并从不同的角度提问与答复，开放自由地交流信息，获取有益信息。在信息交流的过程中可以实现优质资源的上传与下载。
2.全文检索
对用户发布、回复的信息和上传的资源提供了基于内容的全文检索。
随着系统数据量（包括学习交流和优质资源）的不断增多，有时用户为了节省等待回复的时间，可以通过检索引擎来快速找到自己感兴趣的资源。例如，当用户输入“海量数据”关键字的时候，系统就会检索出与“海量数据”相关的信息内容或资源内容。
本系统设计的检索功能与基于数据库的查询存在很大的差异。基于数据库的查询是通过关键字进行简单匹配实现的，不附加任何的语义信息，且当数据库中的数据量很大时，查询效率会受到很大制约，查询结果不能按照信息的重要性进行排序。但是，全文检索基于语义信息进行检索，在检索效果上能够实现快速响应和检索结果精准。
3.个性化推荐
从用户日常登录系统的行为来分析，有时候用户登录系统并不一定带有明确的目的性，比如发布学习信息或检索数据，同时，随着系统的不断使用，系统的数据量会急剧上升，在此条件下我们考虑了设计个性化推荐。系统的个性化推荐基于用户注册时的基本信息和日常的操作行为，比如对资源进行评分，评分代表用户对资源的兴趣大小和偏好，以此给用户主动推荐感兴趣的资源。
4.知识与情感分享
各类用户在平时的学习过程中，可以将自己的学习总结、经验技巧或个人感悟以“用户库”的形式存放起来，撰写日志和文章与他人分享，通过交流分享获得共同成长。如果说交流实现了信息共享，那么通过知识与情感分享将实现思想上的共享。在具体表现上，该模块功能类似于博客，通过该模块使用户共享的信息以它本来的形式，达到非线性的特点，加上其吸引众多持不同观点的人来讨论，使学习者与周围交流群体结合在一起，在分享与交流中得到共同提高。endprint
三、系统架构设计
系统在架构上，以资源为中心，通过聚集优质资源，形成学生学习的“知识库”。系统架构由业务架构和技术架构来体现。
1.业务架构
为了更清楚地表述系统业务和体现业务在系统中的层次关系，我们建立了系统的业务架构，如图1所示。
在图1中，我们将系统整个业务分为：基础层、作业层、支撑层和扩展层。基础层属于系统后台管理层，各业务构件的功能影响着系统的安全性和性能等；作业层是系统基本功能的体现，是基础层之上暴露给用户的基本操作，也是系统基本功能的体现；支撑层的主要功能是索引和搜索，是方便用户查询系统中的数据，具体体现为用户发布的信息数据和用户上传的资源数据；扩展层的主要功能是个性化推荐，同时其部分业务构件也是针对系统未来的扩展而考虑的，比如随着系统的不断使用，用户数和资源数也在不断增多，在目前云计算的影响下，结合数据挖掘等先进技术，向用户推荐更加感兴趣和更丰富的资源。
2.技术架构
系统在技术架构上，遵从J2EE四层模式，如图2所示。
技术架构亦称为软件架构，在该架构中规定系统的软件结构、接口规范、传输协议及实现标准等，通过技术架构将系统的功能需求和非功能需求有机地结合在一起。本系统基于MVC思想，将整个系统从技术层面分解为：表现层、控制层、业务层和资源层。
四、系统实现
1.环境搭建
（1）开发工具：MyEclipse8.5+Tomcat6.0
（2）Servlet+JSP+Lucene+Mahout+Ajax+XML+MySQL
2.核心技术及实现原理
（1）通过缓存提升系统响应速度
作为学习交流分享的平台，响应速度成为系统设计和实现的首要因素。为此，系统通过缓存来提高系统的响应速度。初次访问，通过whirlycache将系统中的相关数据放入缓存中，这样，一方面提高了系统的响应速度，另一方面减少了对数据库频繁的I/O操作。
（2）全文检索技术及实现原理
在功能构成上，全文检索由索引网关和搜索引擎两个模块构成，如图3所示。
①索引网关
索引是搜索引擎工作的基础，为此，我们开发了索引网关，通过索引网关生成搜索引擎可以识别的索引文件。
②搜索引擎
搜索引擎根据用户输入的关键字，在索引文件中通过索引数据的标题和索引数据的内容进行匹配，然后按照匹配的权重高低向用户返回搜索结果。同时，为了支持用户搜索到更准确的结果，搜索引擎支持高级搜索，通过“包含全部关键词”、“包含完整关键词”、“包含任意关键词”和“不包含某个关键词”来过滤某些需要或不需要的关键词。
③中文分词
通过索引网关建立索引前，首先要对数据源进行中文分词，同时，搜索引擎对用户的关键词进行检索之前也必须要进行中文分词。随着系统用户群的增多和数据量的上升，最重要的并不是找到所有结果，因为在海量数据中找到所有结果没有太多的意义，没有人能看得完，最重要的是把最相关的结果排在最前面，这也称为相关度排序。中文分词的准确与否，常常直接影响到对搜索结果的相关度排序。
（3）个性化推荐的实现
个性化推荐的设计基于协同过滤，从算法实现上目前主要有基于物品的协同过滤（Item CF）和基于用户的协同过滤（User CF）。考虑到系统未来资源会越来越多，而用户的数量在增长到一定程度后就会趋于稳定，所以，基于性能的考虑，系统选择基于用户的协同过滤算法。
（4）关于数据的处理
系统中的业务数据，通过Mysql数据库来进行保存；系统中的全局配置参数以及一些任务数据，通过XML来进行保存，这样，当系统启动时，这些数据会被加载到内存中，当系统需要时，通过JDOM或DOM4J来进行读取和写入。这样设计的原因，一方面是基于组件的独立性考虑的，同时也是基于系统的效率设计的。
五、系统特点
系统在整个实现过程中，从技术层面上，主要体现为以下五个方面：
1.遵从MVC模式
系统在设计和开发过程中遵从MVC模式，结构清晰，表现层、业务层和数据库层相对独立。在相互交互过程中，系统通过核心Servlet接收用户请求，然后将请求转发给用户请求处理器，用户请求处理器根据用户的不同请求转发给不同的业务逻辑处理器去执行相应的业务逻辑操作，其请求处理机制与Struts框架非常相似。
2.系统基于XML文件实现动态可配置
系统对运行过程中一切参数（比如数据源、上传附件大小、拦截器等）未硬编码到程序中，而是通过XML文件进行动态配置和管理。
3.基于组件化
系统在设计和实现过程中基于组件化，亦称构件化。比如全文检索、个性化推荐的设计均以组件的方式注入到系统中，而非通过程序代码与系统耦合在一起，组件与系统之间保持相对的独立性，组件的更改不影响系统整体的运行。
4.面向接口
考虑到系统将来的扩展和升级，系统在设计上面向接口。通过接口保持类与类之间的独立性，而且功能与功能之间的依赖体现为接口的依赖，从而有效提高系统的可维护性和可扩展性。比如，系统目前是基于JDBC实现数据库操作的，如果将来环境发生改变，也可通过Hibernate或其他O/R关系对象中间件去实现，因为基于数据库的操作行为是通过面向接口的设计理念去设计的。
5.设计模式的运用
为了设计的规范化和最大程度地复用，系统在设计时，灵活地使用了GoF提出的一些经典设计模式，比如工厂模式、单例模式、观察者模式等。
六、结束语
本文是在国家百所示范校建设过程中，在对现有人才培养模式进行了深入探索的基础上，结合“着重培养学生提高自我发展能力和综合素质”的培养目标下，借助信息技术，为老师、学生搭建了一个能够进行信息交流、资源共享和自主学习的平台。在系统投入应用后，极大地激发了学生的学习兴趣，使得学生能够不限时间和空间进行自主学习，拉近了老师与学生的距离，使用效果良好。
参考文献：
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开放式数控系统 篇7
可编程控制器是一种以微处理器为核心的用于工程自动控制的工业控制机, 其本质是一台工业控制专用计算机。PLC一般具有以下的特点:运行稳定, 可靠性高;控制功能强;编程简单, 使用方便;适用于恶劣的工业环境、抗干扰能力好;功能完善, 具有各种接口, 与外部设备连接极方便;扩充方便, 组合灵活, 简单易学。
2 PLC的结构与工作原理
2.1 PLC的结构
PLC是由中央处理器 (CPU) 、存储器、编程器、输入/输出单元、电源和外部设备组成。中央处理单元是整个系统的核心, 负责协调各个部分的工作。
2.2 PLC的工作原理
PLC的工作过程是周期扫描的工作过程。通过编程器或其它输入设备输入用户程序存放在PLC的用户存储器中。当PLC开始运行时, CPU根据系统监控程序的规定顺序, 通过扫描, 完成各输入点的状态采集或输入数据采集、用户程序的执行、各输出点状态更新、编程器键入响应和显示更新及CPU自检等功能。PLC的循环扫描工作方式, 每个扫描周期分为输入采样、程序执行和输出控制三个阶段。PLC在输入采样阶段, 首先扫描所有端子, 并将各输入存入内存中各对应的输入映像寄存器。接着进入程序执行阶段, 在这个阶段, 输入映像寄存器与外界隔离, 无论信号如何变化, 其内容保持不变直到下一个扫描周期。在程序执行阶段, PLC会按照先左后右, 先上后下的顺序对程序进行逐行逐句扫描。当指令中存在输入、输出指令时, PLC从输入映像寄存器中读入上一阶段的状态, 从输出映像寄存器读入对应输出映像寄存器的当前状态。然后进行相应的运算, 运算结果存入元件映像寄存器中。在输出刷新阶段, 在所有指令执行完毕后, 输出映像寄存器中所有输出继电器的状态转存到输出锁存寄存器中, 通过一定方式输出, 驱动外部负载。
3 开放式数控系统对软件PLC的需求分析
数控系统中的PLC按照存在形式可分为硬件PLC和软件PLC, 按与CNC装置的关系可分为独立式PLC和内置式PLC, 它们有各自的优、缺点。本文主要讲述一下数控系统中最常见的软件PLC的优点:1) 具有开放的体系结构:软件PLC具有宽范围的I/O端口和多种现场总线的接口, 支持多种硬件, 也解决了传统PLC互不兼容的问题。传统PLC的指令集是固定的, 软件PLC具有第三方软件接口, 可支持多种语言编程 (包括高级语言) , 可允许用户根据需求, 灵活扩展系统功能, 指令集可以更加丰富。2) 遵循国际工业标准:如IEC1131-3标准, 大大提高了PLC程序的可读性、可维护性和可移植性。3) 能充分利用PC机的资源:如大容量的内存、高速CPU及其它硬件, 且更加可靠。4) 具有更强的数据处理能力:能够在短时间内处理大量数据, 利用PC机的软件平台处理一些比较复杂的数据及数据类型, 如浮点数和字符串等。且数据管理更加方便, 可以利用操作系统提供的功能, 方便地通过建立文件或者数据库的方式管理数据。5) 节约成本和培训费用。
4 PLC的开发运行系统及总体结构设计
运行系统是软件PLC的核心, 完成输入处理、程序执行、输出处理等工作。通常由I/O接口、通信接口、系统管理器、错误管理器、调试内核和编译器组成。软件PLC运行系统以文件模拟输入、输出映象区, 将开发系统生成的程序编译连接成可执行文件运行, 用输出结果反映I/O状态的改变。
PLC的基本原理和开发系统应实现的基本功能, 将系统分为编辑和编译两大模块。根据IEC1131-3对PLC编程语言的规定和五种语言的各自特点, 目前选择了图形模式语言梯形图LD和文本模式语言指令表IL作为本系统的编程语言。因为梯形图是目前应用最广泛的直观的编程语言;指令表语言不但简单易学, 而且非常容易实现, 且IEC1131-3的其它语言如功能块图、结构化文本、梯形图等都可以转换为指令表语言。由于系统的开放性, 可以根据以后的需要, 将其他三种编程语言加载到系统中来。根据本实验室已经开发的运行系统, 开发系统需要生成的目标代码为C/C++语言的形式。也就是说, 开发系统需要将梯形图等编程语言转换为运行系统指定的格式, 命令才能运行。这就需要一个解释编译的过程。将梯形图转换为C/C++命令, 可以采用两种方法:1) 直接法:梯形图表示的电气控制线路呈矩阵排列模式, 因此, 可以依靠矩阵的运算, 将梯形图直接转换为C/C++语言命令, 然后用系统自带的C编译器进一步编译运行。2) 间接法:梯形图与指令表的一一对应关系, 可以把梯形图程序转换为文本形式的指令表语言, 再对指令表语言进行处理, 最终生成目标代码。
总结:开放式数控系统能很好地解决频繁变化的需求与封闭控制之间的矛盾, 从而建立一个统一的可重构的系统平台。
参考文献
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[2]白艳艳, 陈卫福, 于春娜.开放式数控系统中软PLC的研究开发[J].机械管理开发.2011 (03) .
基于PC机的开放式数控系统研究 篇8
市场竞争的结果必然要求优质优价的数控系统。由此，通过研究先进技术来开发满足用户需求、人机界面友好、成本低廉的数控系统，便自然成了企业发展的必由之路。针对数控系统升级这一问题，本课题主要提出了一种基于Windows操作系统的“PC+运动控制卡”开放式数控系统，来满足数控机械的市场需求。
1 开放式数控系统及其研究现状
1.1 开放式数控系统的概念
经济和科技迅猛发展，市场需求对小批量、柔性的制造系统日益突出，极大的促进了开放式数控系统的产生与发展。开放式数控系统的基本特征是以通用型PC机的硬件和软件为基础构建平台，普遍采用层次化、模块化的体系结构，并提供给用户用于不同模块间相互通讯的通用数据接口，极大的提高了系统的扩展性、移植性和互换性，即系统内部结构开放性和系统各组成模块之间的开放性[2]。
1.2 国内外开放式数控系统研究现状
1.2.1 国外开放式数控系统研究现状
目前，在开放式数控领域典型代表有美国的OMAC计划[3]、欧盟的OSACA计划[4]和日本的OSEC计划[5]。它们都致力于构建一个规范的标准化硬件平台和软件平台，实现不同工业控制系统的开发和发展，最终满足生产和生活的需要。
1.2.2 国内开放式数控系统研究现状
国内开放式数控系统主要采用工业PC机+接口卡的硬件模式，配置自主研发的控制软件实现数控系统的基本功能，如“华中”系列、“中华”系列、“蓝天”系列等。开放式数控系统的标准不统一和概念比较模糊，标准化的开放式数控平台这一关键性问题还有待解决。
数控系统的软硬件间缺乏开放性，严重局限了系统的扩展和二次开发。软件开发思想与技术仍比较陈旧，没有充分利用面向对象、模块化设计等软件工程中的新技术和新方法，国内数控系统的开放性研究仍有很长的路需要探索。
2 构建基于PC机的数控系统平台
2.1 数控系统平台的整体架构
本数控平台的整体架构如图1所示，主要分为硬件层、系统软件层、应用软件层[6]，最底层是硬件层，最上层为应用软件层。硬件层通过PCI总线等标准的通用接口把各种硬件联接起来，用户可以购买的第三方硬件实现扩展。系统软件层可以直接使用通用的软件平台。应用软件层则是软件开发人员编写程序实现硬件的控制和运行。这种开放式数控系统平台允许实现各种数据库的链接、其他模块的嵌入与联接、动态数据交换、数据的实时处理等功能。除此之外，这个平台上可以运行诸如CAD/CAM、CAE、CAPP、ERP等应用软件。
2.2 硬件系统平台
本文以PC机和运动控制卡为基础构建开放式数控系统的硬件平台。选择PC机是因为其性价比高、可靠性好，软硬件配置灵活;运动控制卡是一种基于PC机的标准化、模块化工业产品，用于各种运动控制场合的上位控制单元。硬件系统构建只需配置合适的PC机、运动控制卡、执行单元、辅助模块，根据功能进行恰当装配和连接，就建立了一个用户需要的开放式数控硬件平台。本系统的硬件结构如图2所示。
运动控制卡通过PCI插槽联接到PC机中，运动控制卡上有独立的CPU，与PC机上的CPU构成主从CPU控制模式。PC机上的CPU主要处理人机界面、实时监控和指令发送等任务;运动控制卡上专用CPU进行运动控制管理，如速度加速度计算、过程控制、多轴插补等。这种模式有点是运动控制不占用PC机的线程，处理速度快，提高加工的精度与效率。
2.3 软件系统平台
2.3.1 操作系统的选择
数控软件是在操作系统平台上开发所需的功能模块，故数控系统的开放性主要取决于操作系统。本文的开放式数控软件就是基于Windows XP平台下编写的，有丰富的资料可以参考，缩短了开发周期，更好实现实时的多任务功能。
2.3.2 应用软件系统的设计
数控软件的设计分为软件内核层和软件应用层，软件内核层主要包含数据处理、任务协调和运动控制等模块;软件应用层主要包含文件管理、参数设置和人机界面等模块。它们的协调、处理和运行的机制如图3所示。
3 开放式数控系统的任务处理机制
3.1 数控系统的功能
数控系统的功能包括一般功能和特殊功能。一般功能是所有数控系统都具备的基本功能，如进给控制、I/O控制、插补功能、前处理功能、任务分配与协同、人机界面、刀具补偿、故障诊断等。特殊功能是针对数控设备的不同特点和加工用途结合用户需求的情况下进行专门定制的功能，如刀路轨迹的动态显示、NC代码的自动生成、专家系统等。
3.2 数控系统的任务
数控系统是一个实时的多任务并行处理操作系统[7]，需要的两大主要任务是加工控制和辅助管理。加工控制任务是参与NC代码解析、运行、反馈等的任务，包括解码、译码、刀补计算、插补运算、位速控制、I/O控制、加工路径规划等;辅助管理任务包括人机界面、信号处理与控制、数据库动态管理、故障诊断等。
3.3 多任务的并行处理
数控系统中，很多任务控制和任务管理必须同步进行，如果发生突发事件，系统应能迅速做出响应，立即产生一个中断，突发事件处理后系统才能正常进行下一步工作。为了提高开放式数控系统的处理速度和两个CPU的利用率，这就需要引入多任务并行处理机制和实时中断处理机制。数控系统的多任务处理与中断处理模型，如图4所示。
4 结论
本文对基于PC的开放式数控系统的体系结构和设计开发思路进行了系统阐述，对于研究开放式数控系统具有一定的现实意义。本文首先通过研究国内外开放式数控系统的研究现状，提出了基于PC机的开放式数控系统，然后以“PC+运动控制板卡”为基础，构建了开放式数控系统平台，详细分析了软硬件平台的建立，最后论述了数控系统的多任务处理与中断处理机制。通过开放式数控系统的研究，逐步摆脱对国外专用数控系统的依赖，开发出满足用户需求、人机交互性好、具有自主知识产权的数控系统。
摘要：本文提出了一种基于Windows操作系统的“PC+运动控制卡”开放式数控系统。论述了基于PC的开放式数控系统,重点对NC嵌入PC型开放式数控系统应用平台、NC和PC的通讯、应用软件的编制以及系统配置软件进行了研究,这是构建NC嵌入PC型开放式数控系统的关键问题。
关键词：PC,运动控制卡,开放式数控
参考文献
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开放式数控系统 篇9
近年来,随着现代制造业的发展,尤其是计算机集成制造系统(computer integrated manufacturing systems,CIMS)的发展,产品更新速度的不断加快,中小批量生产比重的加大以及数控系统,应用领域的不断扩大,使得用户对CNC系统的需求呈现多元化:在通信组网方面要求CNC系统可以与CAD/CAM/CAPP等系统实现通信;在系统的灵活性、可移植性方面则要求CNC系统具有模块化和可重新配置的特点,可根据不同的用户需求,迅速、高效、低成本地构建面向用户的控制系统。
而传统的CNC系统由于专用性强,功能扩展困难,软件移植性差,组网通讯能力差等缺点,明显已跟不上发展的要求。为了满足对数控系统更具柔性、灵活性和通用性的要求,出现了对开放式数控系统结构的研究[1]。
1 传统CNC系统介绍
数控系统是数字控制系统简称,英文名称为Numerical control system,早期是由硬件电路构成的称为硬件数控(Hard NC),1970年代以后,硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。
计算机数控(computerized numerical control,CNC)系统是用计算机控制加工功能,实现数值控制的系统。CNC系统是根据计算机存储器中存储的控制程序,执行部分或全部数值控制功能,并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。
CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置(CNC装置)、可编程逻辑控制器(PLC)、主轴驱动装置和进给(伺服)驱动装置(包括检测装置)等组成[2],如图1所示。
传统的CNC系统专用性强,通用性差,软件为系统的制造商所有,不便于功能的扩展和各种软件的支撑、更新,软件的可移植性差,组网通讯能力差,对机床制造商和用户的要求较高。同时随着数控技术的不断向前发展,传统的数控系统也变得越来越复杂,其自身的缺陷又限制了它的应用,数控系统的这一现状已很难适应当今制造业更新换代快,产品批量小的发展趋势,也不能满足现代制造业向信息化、柔性化、敏捷制造模式发展的需要。鉴于此,创建一个新的强有力的开放性体系结构已是数控发展的最重要趋势。
2PMAC运动控制器结构与功能
PMAC全称为可编程多轴控制器(programmable multi-axis controller),是美国Delta Tau Data Systems 公司于1990年推出的基于PC机平台的开放式运动控制器,它集运动控制和PLC控制于一体,具有优秀的插补计算、伺服和I/O接口等实时控制能力,可以同时操纵1～8根轴,由于每一根轴都是完全独立的,一块PMAC可以同时操纵8台不同机器的8根单轴,或者同一台机器的8根轴,或者两者之间的任意组合,最多可控制32根轴(turbo PMAC)。板上的MACRO接口允许将诸多的PMAC卡联成环形网进行控制。它支持多种总线规范(ISA,PCI,VME和STD),同一控制软件可在不同的总线上运行,从而提供了多平台支持特性。PMAC还支持多种电机(如直流伺服电机、交流同步电机、交流异步电机、步进电机,直线电机等)和检测反馈元件(增量编码器、绝对编码器、旋转变压器、线性磁传感器等)。PMAC以Motorola 56000系列 DSP为CPU,板上的存储器用于存放系统控制软件和用户程序、I/O接口和伺服接口用于连接外部输入/输出信号和伺服电机,板上的显示接口允许连接一个2×40的字符液晶显示器。此卡本身就是一个NC系统可以单独使用,也可以插入PC机中,构成开放式控制系统,其硬件结构如图2所示[3]。
3 基于PMAC的开放式数控系统
目前在国内,针对开放式数控研究比较多的方式是采用PC+NC型,即把专用的运动控制器或者完整的NC单元嵌入到工业控制计算机的扩展插槽中。现采用PMAC多轴运动控制器作为NC模块,这种研究方法具有成本低、可运行用户自定义软件、界面友好等优点,且系统开发周期短,运行速度快,控制精度高[4]。
3.1 系统结构
基于PMAC的开放式数控系统采用PMAC多轴运动控制器作为伺服运算和控制主体插入PC机的标准插槽中,插卡为带CPU的智能模块,再加上一些外围设备,如伺服驱动及放大器、交流伺服电机、位置检测部件、接口控制电路、编码器、电源等,以Windows操作系统为软件平台、VC++6.0为开发工具,构成一个模块化的基于PC+PMAC的开放式数控系统,其硬件结构如图3所示。
数控系统的软件结构如图4所示,各功能模块为用户提供一个友好的系统操作界面,在此界面下,系统的各功能模块以菜单的形式被调用。系统的功能模块可分为实时控制模块和非实时管理模块两大类。实时控制模块是控制机床当前运动和动作的软件模块。非实时管理模块主要完成系统初始化、参数输入、加工程序编制及提供人机操作界面、与PMAC通信等功能。
在该体系结构中,数控系统硬件采用PC机为基础,PMAC多轴运动控制器为核心,使用PC机的串口与多轴运动控制器PMAC通信,形成该设备的控制中心。PC机上的CPU与PMAC卡的CPU构成主从式双微处理器结构,两个CPU各自实现相应的功能。数控系统的伺服运算、反馈控制、实时任务处理等程序工作都由PMAC多轴运动控制器和PLC可编程逻辑控制器来完成,其中PMAC主要完成轴的运动控制、开关量的控制和数字化采集等实时性控制;PC机及各种通用接口都处于整个数控系统的终端地位,PC机则主要实现系统的管理功能等非实时性控制,同时PC还具有充足的支持软件来改善系统的用户界面、图形显示、故障诊断等功能,这样的体系结构具有很大的通用性、开放性,是切实可行的。
3.2 系统优势
基于PC+PMAC运动控制器的数控系统,其硬件具有稳定性、实时性,可靠性好,运行速度快,控制精度高等优点。由其提供的强大功能,使系统软件开发变得更为容易,上、下位机之间只需建立简单的通信协议和设置即可实现PC主机与PMAC之间的可靠连接。同时,PMAC运动控制器开放性的特点,为建立开放性的数控体系结构提供了保证,使开发的系统能真正体现开放性的概念和内涵,并易于以后的系统改造、升级[5]。该方案的优点是结构简单、集成方便;由于采用多个处理器部件,系统性能高,可以满足多坐标、高精度、高速度的机械加工的要求;能在保证系统性能的条件下,充分利用PC机的软件资源。
4 应用
数控系统作为数控机床的核心装备,对国民经济的一些重要行业(如国防军工、航天航空、IT行业、汽车、轻工、冶金、医疗等)的发展起着越来越重要的作用。目前,采用基于PC+PMAC运动控制器的数控系统的产品规格有车、铣、磨、滚齿、切割、弯板、冲压、绕簧,还广泛应用在纺
织、印染、印刷、包装、玻璃、饲料、微电子等机械上,市场占有率越来越高。
5 结语
开放式数控系统是数控技术发展的必然趋势,随着计算机性能的提高和实时操作系统的应用软件化,PC+PMAC卡的数控系统将被广泛采用,它使得数控系统具有更大的柔性和开放性,方便系统的重构和扩展,降低系统的成本。
摘要：介绍了一种功能强大的多轴运动控制器PMAC卡,并对其特性进行了分析。研究了采用PC+PMAC卡的开放式数控系统的结构及其应用领域。该开放式数控系统具有较强的可操作性和较高的实用价值。
关键词：可编程多轴控制器,开放式,计算机数控系统,应用
参考文献
[1]曹豪英,王小椿,张彬.一种高速CNC雕铣机数控系统的设计[J].组合机床与自动化加工技术,2005(12):68-70.
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[3]PMAC开放式运动控制卡[DB/OL].http://www.c-cnc.com/news/newsfile/2008/8/7/14491.Shtml.
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开放式数控系统 篇10
开放式数控系统应具有可配置性,可配置性使得用户能根据自身需求配置相应的功能,无需进行额外的系统升级或功能开发,能大大提高系统对不同用户的适用性并且降低新系统开发时间[1,2]。运动控制作为机床的核心部分,该部分的可配置为系统可配置的重点,运动控制可配置的研究对开发可配置开放式数控系统具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
国外主流数控系统,虽然实现了部分功能开放,但运动控制部分仍为封闭,而且存在可配置性差、开发难度大和成本高等问题。国内研究的数控系统具有一定的可配置性,但运动控制部分仍然不能实现可配置。
文中所研究的开放式数控系统具有低成本、可配置等特点,采用了基于RCS库的通信机制实现数控系统命令和状态的传输,阐述了共享内存缓冲区的建立及系统运动控制配置的方式。
1开放式数控系统的结构
开放式数控系统的结构是实现系统可配置的关键,具体数控功能的设计及其配置都基于其结构框架。合理的结构将能最大限度地提高系统的软硬件性能并能实现系统的可重构、可配置。
1.1数控系统体系结构
考虑到目前PC机的性能有限,提出了PC + 可编程I / O卡的体系结构,如图1所示。该体系结构的主要思路是合理地划分PC机承担的数控功能和可编程I/O接口卡承担的数控功能,将数控系统中大部分控制功能由PC机上运行的软件来实现,只有精插补、位置控制、信号转换等小部分实时性强的功能由可编程硬件实现。该体系结构减少了数控系统的硬件规模,消除复杂冗余的硬件电路,不仅能有效地降低系统开发成本,又可以解决PC机用于高速加工、大数据量处理时负担过重的问题。
1.2数控系统软件架构
采用Linux操作系统在用户状态下提供的多进程 /多线程编程技术来实现数控系统的多任务并行处理,将PC机上的数控系统软件封装为人机界面和任务管理两个进程,如图2所示。用户可通过人机界面进行数控程序编写、系统配置、轨迹仿真和状态监视等,任务管理进程为系统的核心进程,包括任务协调管理模块、运动控制模块和I / O控制模块等。进程之间或者线程之间采用共享内存缓冲区进行命令和状态的读写。
1.3运动控制配置需求分析
运动控制模块主要完成各种曲线、自由曲面等的运动规划和粗插补控制。根据运动控制的需求,定义了以下配置参数:
上述运动控制配置参数为运动控制基本参数,可进行扩展补充。其中加减速控制算法参数中以“0”表示直线加减速算法,“1”表示指数加减速算法,“2”表示S型加减速算法。为了保证机床使用的安全性,用户使用过程中只能对加减速算法进行配置,其他配置则需由机床厂商或者开发者进行。
2通信机制
通信机制是数控系统运行的基本要求,也是实现运动控制的前提条件。考虑开放式数控系统通用性要求,采用了基于RCS( real - time control system,RCS) 库的通信机制。RCS库是由NIST( 美国国家标准与技术研究院) 开发,采用面向对象的方法,用C + + 类封装代码,将程序抽象化,易于理解和使用的软件库。可从网上免费获取最新的RCS库开放源代码,它支持Linux、Windows等多种操作系统软件平台和跨平台通信[3]。
2. 1 RCS
通过RCS库提供的通信管理系统CMS( communication management system,CMS ) 和中性消 息语言NML ( neutral message language,NML) 两个不同层次的通信机制[4],实现了数控系统的命令和状态的传输。利用NML中性消息语言统一定义数控系统的命令和状态数据,并建立NML共享内存缓冲区( 命令缓冲区、状态缓冲区) 实现进程间或者线程间的数据传输,如图2所示。
2.2建立共享内存缓冲区
缓冲区的创建通过定义NML类的对象来实现[5]。 NML类定义为NML ( NML _ FORMAT _ PTR f _ ptr,char * buf,char* proc,char* file) ,其中,f_ptr是格式化函数的地址,格式化函数是CMS实现不同类型数据传输的函数; buf是所用缓冲区的名字; proc是应用程序进程的名字; file是配置文件名。共享内存的属性信息在配置文件定义,CNC命令通道缓冲区的定义如下:
NML* cnc Cmd Channel = new NML ( cnc Format," cnc Command" ," cncmain" ," cncnml" ) ;/ / 命令通道缓冲区
3运动控制配置实现
为了简化配置过程,在系统自动加工界面设置了运动控制参数设置窗口,如图3所示。
对于S型加减速算法,当确定系统最大速度vm,最大加速度am,加加速度J这3个参数就可确定程序段整个运行过程。其中最大速度反映了系统的最大运行能力,最大加速度反映了系统的最大加减速能力,加加速度反映了系统的柔性,该参数与系统柔性成反比,若取大,则冲击大,极限情况下取无穷大,S曲线加减速即退化为直线加减速。若取小,则系统的加减速过程时间长,可以根据系统的需要及性能进行选取。
通过对运动控制参数设置窗口的参数进行设置,如表1所示。
采用表1的数据分别对图3中的“CNC”字样进行了仿真,得出的插补点数分别为52 052、56 001、67 969,并输出相应的速度曲线,以反映不同的配置对机床运行速度和运行情况的影响,图4,图5,图6中上半部分为速度总体走势图,下半部分为截取其中( 0.5 ~1.5) ×103区间的局部视图。
由图4与图5可知,在同样的加加速度下,不同的加减速算法得出的速度曲线不同。S型加减速算法所得出的速度曲线较直线型加减速算法得出的速度曲线平滑,而加加速度的降低,虽然可以使得机床运动更加平滑,但加工速度有所降低,如图5和图6所示。
综上,运动控制参数的设置实现了机床运动控制的可配置,验证了文中运动控制配置方式的有效性。
4结语
开放存取式科学交流系统模型研究 篇11
关键词：开放存职科学交流系统模型
中图分类号：G237文献标识码：A文章编号：1009－5853(2011)05－0079－07
自科技期刊诞生以来，以短小、灵活、内容严谨等优势成为科学交流最主流最重要的手段之一。但随着科学出版费用不断攀高以及信息传播技术天翻地覆的变革，源于“期刊危机”(serial Crisis)的传统科学交流危机正日益困扰着科研工作者及其科研工作的开展。于是，20世纪90年代，在“期刊危机”和“许可危机”(Pernissions Crisi)中开放存取(OpenAccess，OA)运动应运而生。它借助互联网这一信息传播媒介，打破了米哈伊洛夫所谓“正式科学交流系统”与“非正式科学交流系统”的界限，简化和缩短了科学交流的信息传递链。它集信息出版的质量把关与信息利用的经济快捷等优势于身，动摇了传统以文献为主体的正式交流在科学交流体系中的核心地位，成为科学出版的一种历史趋势。因此，建立基于OA出版的新的科学交流模型是十分必要的。
1、OA式科学交流系统模型构建原则与构成要素
作为对社会有机系统的一种抽象提炼，OA式科学交流系统结构模型的构建应符合系统的一般特征和规律。因此，在借鉴社会有机系统稳定性、开放性、动态性等一般特征基础上，同时结合OA式科学交流系统的实际情况，我们提出了OA式科学交流系统模型构建的一般原则和建构思路o
1.1建模原则与思路
我们遵循以下原则构建OA式科学交流系统的局部模型和一般模型。
功能化原则。任何一个社会系统的存在，必然有其背后的目标和价值，即系统的功能。
模块化原则，即依据不同活动承担不同的功能职责。科学交流活动过程及系统内部可以划分为若干相互关联的子活动模块。
开放性原则，即系统作为一个整体与外界相互联系、相互影响，并通过从外界吸纳新东西不断充实自己。
稳定性原则，与开放性相对。一个社会子系统较之其他社会系统之所以有明显的界限，就在于不同系统本身有其相对封闭性和稳定性，有自身的核心要素、核心成员、社会建制等。
系统建模有局部建模与分层建模等思路，局部建模是以系统的某一类或几类要素为核心构建系统模型。在局部建模过程中，应根据实际情况添加其他组成要素，并综合描述这些要素之间的关联。本文的局部建模思路是首先从基于OA期刊的科学交流系统过程与角色模型入手建模，此后再补充以基于OA仓储的科学交流系统模型。最后，对前述局部模型进行比较和综合，从而抽取OA式科学交流系统的般模型。
1.2系统模型构成要素分析
OA式科学交流系统模型的主要构成要素为：OA式科学交流主要活动模块、各活动模块相关参与者、系统功能与目标及系统控制机制。
主要活动模块。一项复杂活动往往由承担不同职能和作用的子活动模块组成，由此形成科学交流活动的社会分工。科学知识生产的源头在于以前科研工作者的知识创造与有待解答的新科学问题的出现。与般社会科学交流系统样，OA式科学交流离不开知识生产、传播、利用等最基本环节。但它对某些活动顺序进行了灵活调整以便为科学交流提速。这点主要体现在它对科学论文的质量控制环节。它一改传统纸质期刊先把关后发表的活动顺序，出现刊前质量控制与刊后质量控制并存的现象。因此，我们将OA式科学交流的般过程和阶段划分为：科学知识生产的引发、知识生产、刊前质量控制、知识组织传播、知识利用、刊后质量控制六大阶段。
各活动模块相关参与者。任何一项社会互动的行为主体必然是人，人是一项活动最为核心的要素。
系统功能与目标。借鉴J.G.Kircz和H.E.Rosedaal的科学交流系统功能分类思想，我们将OA式科学交流的功能概括为注册(registration，申请科学发明优先权)、认证(certificahon，确认已注册科学发明的优先权)、告知(awgtrcncss，使学者知道新的发现和声明)、存档(m+clfiving，长期保存学术记录)。
控制机制。任何种文明、常规的社会活动都离不开相应的社会制度予以合理引导和约束。控制机制是OA式科学交流系统的制度支撑。《布达佩斯开放存取倡议》《贝塞思达开放存取出版宣言》《开放存取柏林宣言》等文件、OA网络安全协议、知识产权保护、反剽窃、作家职业道德等都属于OA控制机制范畴。
2、基于OA期刊的科学交流过程模型及其相关参与者
OA资源主要包括OA期刊和OA仓储。截至2011年5月，开放存取期刊目录(Directcry of Open AccessJoumals，DOAJ)所收录支持同行评审的OA期刊已达6568种。OA期刊既继承了传统期刊稿件采集、编辑加工、同行评审、制作出版等一般流程和质量控制机制，同时也有自己的流程创新。基于OA期刊的科学交流较之运行机制相对简单的OA仓储来说更加复杂。因此，以下拟从基于OA期刊的科学交流系统模型研究入手、推而广之研究OA式科学交流系统的综合模型。
2.1OA期刊科学交流过程模型分解
科学交流本身是一项复杂的社会活动。心理學家加维(Garvey)和格里菲斯Griffith站在科学家的角度对科学研究过程殛其伴随的信息交流活动进行了详尽描述，即科学交流行为主线为：研究开始呻初始报告→研究完成→手稿投稿→预印本→期刊出版→被引用。希勒(shearer)和赛奥(Birdsall)认为科学交流是一个从知识生产、流通到利用的生命周期，围绕这一周期，科研人员、编辑、出版者、发布者、图书馆员、读者各自扮演着自己的角色，从而促进科学知识不断增长。我国学者周庆山提出文献从生产者手中传递到消费者手中，这过程包括文献生产、文献服务、文献利用三个领域。
借鉴已有研究，同时考虑到科学交流理论中“正式系统”与“非正式系统”的划分已经蕴含着信息内容质量控制这一界限，本文主张基于OA期刊的科学交流一般过程从已有科学知识和新科学问题出发，经历新科学知识生产、刊前质量控制、知识组织与传播、知识利用、刊后质量控制五个基本活动模块，最后回到新轮科学知识生产，循环往复，从而推动科学知识不断增长和人类文明不断进步。同时，每一活动模块内部又由一系列具体活动构成。基于OA期刊的科学交流般过程模型见图1，包括6个阶段和14个活动序列。
引发阶段从(1)已有科学知识或新的科学问题
开始。一定时期内，人类的认知能力是有限的。随着时间推移与环境、条件的变迁，研究对象本身也发生了相应变化，已有的科学知识难以解答事物出现的新变化，于是新科学问题产生。从次具体科学生产的源头来看，到底是先有科学知识还是先有科学问题’根据科研活动的实际情况，二者先后顺序并非绝对固定，在此我们将二者视为同步并列关系。
知识生产阶段涵盖以下四种活动。(2)科学研究，带着已有知识储备和新的疑惑，科学家开始新的科学探索。(3)撰写数字手稿，科学家在新一轮科学研究活动中形成对尚存在争议的科学问题的个人看法，并将观点进行概念化表达，同时借用科学家共同认可的文字符号系统加以整理和表示，从而形成科研成果手稿。(4)数字手稿修改，科研人员在参考外界意见(如出版社审稿意见、读者阅读后的反馈意见等)后，对稿件中存在且认同的问题进行纠正。由此可见，手稿修改这一活动发生在刊前质量控制和刊后质量控制过程之后。但由于手稿修改必须经由作者本人完成，属于作者科研活动的一部分，因此，我们仍然将其纳入科学知识生产模块当中。(5)提交手稿，OA期刊社网站一般设有专门的在线投稿系统，登录注册后，允许作者提交原稿、修改稿或图片、视频、动画等文件。
刊前质量控制阶段包括如下三类活动。(6)编辑初审，对来稿质量和发表价值作出初步评价，决定是否送编委或专家复审。(7)同行评议，为了保证稿件质量，OA期刊一般沿袭同行评审的审稿机制，将初审通过的稿件送往审稿专家，对稿件质量和发表价值进行再次确认。(主编或编委会终审，综合同行评审专家意见，主编或编委会决定稿件去留。
稿件组织与传播阶段涉及三种活动。(9)制作出版，对稿件内容进行校对、版面设计、稿件分类、分配稿件网络存取地址、建立与稿件相关信息(如参考文献、引用文献、相关主题、作者机构等)的链接、根据读者订阅要求提供稿件自动推送服务等、为读者提供更多增值服务。(10)存档，将所有已发表论文进行登记，以便知识的回溯查询、利用与保存。(11)索引，随着OA论文数量不断增多，需要为已有文档进行编目和建立索引，提供尽可能多而实用的检索入口和检索途径，以便读者对所需信息快速准确定位。
知识利用阶段包括两类活动。(12)阅读论文，可以对文章从前到后进行通篇阅读，也可以只选取其中片段进行跳跃式阅读。(13)利用或弃用，通过对已有知识的阅读与学习，形成自己对科学问题的理解。
刊后质量控制阶段主要指一类活动。(14)读者接触一篇文章后，有对文章作出评议或不予评议的自由。正是由于读者评议的随意性，凸显了在OA期刊出版中沿袭传统论文同行评议及审稿机制的必要性。
从以上论述可以看出，图1基于OA期刊的科学交流过程是理想化步骤(实线箭头表示)。实际上，某些活动出现的先后顺序并非绝对。这些活动可能以不同顺序进行、同时进行或根据评议反馈重复执行(虚线箭头表示)。OA期刊出版作为一种新兴的科学出版模式，有时甚至可能将不同模块颠倒，如将同行评审、编委会或主编终审放在刊后进行，中国科技论文在线就有这样的实例。它采用论文“快速发表”与“正式发表”相结合的方式，“先公布、后评审”，其科学交流实际步骤为(1)→(2)→(3)→(4)→(5)→(9)→(10)→(11)→(12)→(13)→(14)→(6)→(7)→(8)。
2.2基于OA期刊的科學交流过程的相关参与者角色分析
从行为学角度来说，一项复杂的社会活动离不开行为主体。我们将分阶段分模块对基于OA期刊的科学交流活动过程所涉及的相关参与者进行详细分析提炼。
引发阶段相关参与者(见图2)。科学研究是一项强连续性的社会事业。主要表现为新老科学家或者同科学家在不同时期的科学研究活动在时间上的连贯性。这种连贯性从科学计量学角度看主要表现为引用或自引用，从而形成前期科学家与后来科学家，或者科学家与以前的自己之间一种垂直知识输出/辅入关系。而新科学问题的提出主要靠作者本人完成，他充当着科学问题早期质疑者的角色。
知识生产阶段相关参与者(见图3)。知识生产阶段是科学活动的开始。研究活动的开展、数字手稿的撰写、修改和提交等工作或由科研人员单枪匹马进行，或由多位研究者联合参与。他(们)是科研生产的执行者。
刊前质量控制阶段相关参与者(见图4)。与传统期刊一样，实行论文刊前审核的OA期刊一般设有编辑部、评审专家、主编或编委等部门或职务。编辑初审合格的论文通常要联系两到三位合适的评审专家进行评审，论文最终的取舍决策往往由主编或编委会定夺。编者、审者在OA期刊社的统一管理下，彼此协作以完成OA论文的刊前质量把关工作。
知识组织与传播阶段相关参与者(见图5)。当论文进八正式出版阶段时，产品的包装设计工作正式开始。这部分工作主要由出版者承担，价值主要由两类工作体现出来：一是对论文质量把关；二是对知识的加工、制作、存档与传播。网络使得数字论文从作者到读者手中所经历的环节大大缩减，读者可直接从OA期刊出版者手中获取某篇论文。但当数以干计的OA期刊出现时，为了防止在浩瀚的数据海洋中被淹没，于是OA指南如“开放存职期刊指南”(DOAJ)、图书馆OA集成平台如西安交通大学图书馆开放存取期刊共享集成平台、搜索引擎如谷歌等在0A出版者与读者之间充当了数据中介角色。
知识利用阶段相关参与者(见图6)。知识利用是OA出版物价值实现的根本途径。对现有知识存在不满足感的知识需求者即读者，理所当然地充当了知识吸收者和知识价值实现者的角色。
刊后质量控制阶段相关参与者(见图7)。基于OA期刊的开放性和网络的互动性，在0A论文出版后，0A期刊网站一般设置供读者讨论和评价的区域，以便读者发表对学术问题以及对该出版物的评价和感想等内容。作者、出版者等可以吸收读者的反馈、建议，改进和提高出版物。由于OA及网络的开放性，当OA式科学交流场所达到一定规模时，可能将吸引更多旁观者注意，甚至就某一问题发表他们的看法。由此，读者和热心围观者构成的0A期刊刊后质量控制机制形成。也有的OA出版如中国科技论文在线采取论文快速发表模式，审稿专家在论文公开发布后开始论文质量评审，由主编或编辑部决定论文是否最终被淘汰。
读者没有义务一定对OA出版物进行评价。我们将那些没有留下实质性痕迹如转载、引用、参与评论的读者称为消极读者。其消极反应和态度将使他们逐渐远离该系统。同时，与传统纸质期刊不同，由于摆脱了时空等物理限制，不同读者尤其是活跃读者与围观者之间借助0A这一开放式平台进行直接交流将完全成为可能。
3、基于OA仓储的科学交流简要模型分析
OA仓储包括个人仓储与机构仓储，指通过个人或机构将未曾正式发表(刊前本)或已经正式发表(已刊本)的论文作为开放式电子档案进行储存和传
播。个人仓储与机构仓储除文档储存传播主体不同外，另一个重要差别在于质量把关机制不同。前者主要凭作者个人自律和读者监督，机构仓储则给予相对严格的把关，如arXiv对作者的资格认证、审核以及反剽窃等行动。基于OA仓储的科学交流过程模型见图8。
作者将科研成果提交OA机构仓储或自行发布，OA机构仓储审核提交的0A出版物质量，一旦通过直接向公众发布。这里需要指出的是0A机构仓储对OA出版物的质量审核并不像OA期刊那么严格，般无需同行评审。直接对作者身份进行控制而对内容本身不予审查是机构仓储的常用做法，如arXivv将注册者邮件地址是否为“edu”后缀作为筛选作者的依据之。这种质量控制方式固然存在很多漏洞，但简单易操作，且质量控制成本大为降低。OA仓储与一般数据中介一样，都是发挥资源整台、索引与传播的功能。读者与作者、OA机构仓储管理者、OA数据中介等的频繁交流互动是OA式科学交流系统中的常规活动。读者在与OA生产者和传播者的互动中有了更多发言权，并在OA科学交流系统中充当知识利用者和民间监督者角色。由于个人典藏的存在，0A机构仓储、OA数据中介等在OA科学交流中并非不可或缺(图8中用虚线表示)。
4、OA式科学交流系统一般模型
OA式科学交流系统应囊括OA期刊与0A仓储两种交流手段，本文综合二三节对两种OA形式科学交流模型及其相关参与者的详细解析，构建OA式科学交流的一般系统模型，并揭示该模型所具有的特征。
4.1OA式科学交流系统模型框架
OA式科学交流系统模型框架见图9。以下对框架中前科研作者在新系统中的角色和与其他科研作者的关系、系统中最稳定和相对稳定的要素、新加入者与退出者、系统输出以及控制机制分别加以说明。
前科研作者在新系统中的角色与其他科研作者的关系。新知识往往是对以前科学知识的继承与发展。这种知识的历史继承性在一篇论文中通常通过参考文献体现出来。论文与参考文献的引用与被引用关系，归根结底是论文背后创作者之间的一种延时信息流动，即前科研作者通过被引用与当下作者建立起输出/辅入的知识传输关系。作为知识输出者的前科研作者可能发现或者永远也不会发现与当下作者存在这种关系，或者即使发现也并不定参与新关系。他们在新科学交流系统中呈现不稳定的弱联系，用虚线加以标注。
系统中最稳定和相对稳定的要素。OA网站将各个参与者连接为一个系统，作者、读者及OA网站是该系统中不可或缺的最核心要素。OA平台使作者与读者在科学交流系统中直接对话成为现实，但由于科学家的科学发现优先权需要通过制度化途径得到社会承认，可以预见，只要科学的制度化社会认可机制不变，将来OA个人仓储式科学交流仍难以成为科学交流的主流形式o OA期刊出版者、OA机构仓储、OA中介仍将是OA式科学交流系统中稳定的要素。
新加入者与退出者。OA对全球用户开放，读者可以随时加入或退出，积极读者驻足于此成为系统中稳定的员，消极读者远离该交流圈。积极读者与作者、编者、审者等的积极互动形成人与人之间直接思想碰撞的交流场。当这一交流场的磁力够大时，将吸引越来越多的网民到此处驻留并参与讨论，从而成为系统中的新成员。由此可见，OA式科学交流系统中的参与者并不绝对固定，有读者退场，也有后来者加入。
系统输出。即系统的功能与目标，本文2.2节已有论述。
控制机制。本文2.2节已有论述。
4.2OA式科学交流系统模型的特色
OA式科学交流系统作为一种新型科学交流系统，与传统科学交流系统相比有其自身特色。
首先，OA式科学交流物的基本单位是论文。传统文献受制作与流通成本等限制，决定了它只能以“整本期刊”为单位进行交易。读者要想获取期刊中某篇文章或文章中某个章节，只能通过复印或摘抄等方式。这种做法既不经济也不环保。网络彻底颠覆了这一传统。用户按篇获取成为现实，同时通过拷贝就能摘录文章片段。以篇为单位不光节省读者的知识获取成本，同时也大大提高了科学交流速度。
其次，科学交流形式更加灵活。OA打破了传统正式与非正式科学交流之间泾渭分明的格局，将正式(如沿袭传统期刊质量控制的OA期刊)、非正式(如OA个人典藏)、半正式(如OA论文执行刊后质量控制的快速发表，快速发表后与正式发表之间的科学交流)的科学交流方式融为体。
再次，系统的稳定性与开放性协调互补。稳定性主要体现在知识生产者、传播者、利用者等在OA平台支持以及相应制度保障下，经过长期积淀发展形成相对稳定的交流圈(见图9圆环所示部分)。开放性体现为OA是完全开放的网络交流平台，其成员尤其是读者、作者的去留完全取决于他们个人的意愿和努力。OA式科学交流系统的稳定性是系统持续存在的根本，而开放性是系统招揽新成员从而为其注入新活力的不竭动力。
又次，OA使得科学交流速度大大提高。网络这一便捷的信息交流平台以及免费开放获取理念为OA式科学交流速度提升作出了积极贡献。
最后，作者与读者地位大大提升，逐渐掌握了科学交流的主动权，出版者与数据中介更多充当科学交流系统规范者与服务者的角色。
在传统科学出版中，“不签署版权转让协议，文章不予发表”的霸王条款使作者不得不将版权拱手让渡给出版者。而OA出版版权政策更灵活，作者可以完全保留版权、共享版权或部分让渡版权等，从而使作者对成果具有全部或部分占有权和支配权。
读者地位的提升主要体现为OA网站为读者开设交流讨论区域，鼓励读者积极表达意见或意愿并对其作出回应。读者可以对刊载的文章给出评论意见供作者参考，并与作者互动。在OA平台中，读者不再是消极被动的知识接收器，他们通过OA交流互动平台在OA式科学交流系统中起到监督作用。读者资源是OA平台运营的根基，平台往往最大程度地听取用户的声音，根据其需求提供并改进服务。这些显示出版者、傳播者“读者至上”的服务理念得到落实。
5、结语
开放式数控系统 篇12
进入21世纪, 在国家经贸委的支持下, 国内的大型数控系统生产企业 (如华中数控、航空数控等) 均提出了开放式数控系统 (Open Numerical Control, 简称ONC) 技术规范, 制定了其系统技术标准, 并在Linux系统平台上, 开发了基本符合该技术规范的开放式数控系统验证样机, 具有一定的可移植性、互操作性和相容性等开放性特征。其实, 在1988年前后就出现了“开放式结构控制器 (Open Architecture Controller) ”的概念, 1989年～1990年, 由美国国防部先后开始了“下一代工作站/机床控制器NGC”计划和OASYS项目 (作为NGC计划的后续项目) 。其后许多关于此项研究的计划在世界各地相继启动。其中影响较大的有OMAC开发计划 (美国的Chryler、Ford和GM等公司在NGC计划的指导下联合提出) 、OSEC计划 (日本的三菱、丰田等14家企业联合提出) 和OSACA计划 (欧洲的德、法、意等国于1995年联合启动) 等[1], 这些工作已进入了工业试用阶段并逐步走上了联合垄断道路。上述研究计划的启动, 使数控系统体系结构发生了革命性的变化, 即从封闭转向开放, 这种新型体系结构为数控系统网络化提供了条件, 同时数控系统的网络化正是其开放性的有力体现。
当前, 数控系统的网络化应用技术也随之发展起来, 并被广泛应用于实际工业生产, 其中欧洲CNC制造商在其产品中广泛应用一种适于高速伺服控制的网络接口协议SERCOS (Serial Real-time Communication System, 于1995年成为IEC1491国际标准) , 这种标准以现场总线作为与数字驱动单元的接口, 通常采用Profibus等现场总线作为与I/O逻辑控制单元的接口, 所以把它称为现场总线网络 (内部网络) ;另外随着现代通信技术和IT业的进一步发展, 世界上一些著名的数控系统公司都相继推出了具有网络集成能力和一定智能化水平的控制系统, 如由日本大隈 (Okuma) 机床公司研制的“IT plaza” (信息技术广场, 简称“IT广场”) 、由日本Mazak (山崎) 公司开发的“Cyber Production Center” (智能生产控制中心, 简称CPC) 、由GE Fanuc公司开发的“Open Factory CNC” (开放工厂CNC) 以及由Siemens公司研制的“Open Manufacturing Environment” (开放制造环境) 等, 这些控制系统对设备的远程控制和无人化操作、远程加工程序 (特别是大容量程序) 传输、远程诊断和远程维修服务等技术服务都是通过网络实现的, 在很大程度上提高了机床的生产率。
2开放式网络化数控系统的技术内涵
开放式数控系统的本质是数控系统的开发可以在统一的运行平台上, 面向客户形成系列化, 并可将用户的特殊应用集成到控制系统中, 以实现不同产品、不同档次的开放式数控系统;而网络数控就是通过网络将制造单元和控制部件相连, 或将制造过程所需资源 (如加工程序、机床、工具、监测监控仪器等) 共享, 完成车间乃至企业内的制造设备的有机集成, 支持ISO-OSI网络互联规范, 不需要其他的接口部件或者上位机, 通过标准网络设备实现联网功能[2]。
开放式网络化数控系统与开放式数控系统并不是对立的, 只是对开放式数控系统的进一步丰富。网络功能只是为了更多、更快和更准确地传递信息, 具体讲, 开放式网络化数控系统应该具有以下几种能力:功能模块可用于不同控制系统的可移植性;功能相似模块之间可互相替换, 并可随技术进步更新软、硬件的可扩展性;有即插即用功能, 根据需求变化, 具有能方便有效地重新配置的可缩放性;使用标准I/O和网络功能, 容易实现与其他自动化设备互连的互操作性。开放式网络化数控系统与传统数控系统的区别见表1。
3关键技术分析
3.1 TCP/IP协议
传输控制协议/因特网协议 (简称TCP/IP协议) 是一个协议簇, 其中TCP是传输层协议, 提供网间可靠的数据流传输;IP是网络层协议, 通过网络传输报告, 其内容包括数据传输源地址和目的地址、服务类型信息、用户数据以及校验信息。在传输层中, 主要是UDP和TCP, 由于测控系统要求系统是可靠的传输, 所以在此选用TCP协议, 即提供一种面向连接的、可靠的字节流服务[3]。TCP通过下列方式来提供可靠性:TCP将对收到的数据进行重新排序, 并以正确的顺序交给应用层;TCP将应用数据分割成它认为最适合发送的数据块;TCP通过发送一个确认, 保证收到发自TCP连接另一端的数据的正确;TCP还能提供流量控制。
3.2 WinSocket编程
3.2.1 接口规范
WinSocket是得到广泛应用的、开放的、支持多种协议的网络编程接口, 定义并记录了如何使用API与Internet协议族 (IPS, 通常我们指的是TCP/IP) 连接, 其应用程序调用Windows Sockets的API实现相互之间的通讯, 可以将套接字看作不同主机间的进程进行双向通讯的端点, 一个套接口是通讯的一端, 它存在于通讯域中。网络通讯层次结构如图1所示[4]。
3.2.2 WinSocket网络编程原理
字节流套接口提供了双向的、有序的、无重复并且无记录边界的数据流服务。数据报套接口支持双向的数据流, 但并不保证是可靠、有序、无重复的。所以这里选择字节流套接口, 其工作过程如下:服务器首先启动, 通过Socket () 建立一个套接口, 然后调用Bind () 将该套接口和本地网络地址联系在一起, 再调用Listen () 使套接口做好侦听的准备, 之后当用客户机发出请求时, 调用Accept () 来接收连接;一旦客户用Connect () 建立起与服务器之间的套接口时, 客户机和服务器之间就可以发送和接收数据了, 一旦结束, 可以用Close () 关闭套接[5]。
4结束语
网络技术的飞速发展, 使得数控系统的结构产生了巨大的变化, 同时制造业也突破了地域空间的限制。未来数控系统的发展趋势必然是更加开放化、软件化、网络化、智能化, 总体目标则是要达到快速设计、快速制造、快速检测、快速响应和快速重组。数控系统的研究、实施与应用对于充分利用制造业优势资源、改造传统制造业、推动制造业网络应用软件产业的发展、建立我国现代企业创新体系等方面产生巨大影响, 从而提升我国制造业企业水平。
参考文献
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