开放式数控系统是什么？

开放式数控系统是以模块化、标准化为特征的数控系统类型，具有开放性、可移植性、可扩展性、互换性和相互操作性，支持不同厂商软硬件模块通过标准化接口协同工作。IEEE定义强调其需具备跨平台应用集成能力，通过软件层次化（驱动层/内核层/应用层）、功能模块化和界面组态化实现用户定制开发，关键技术包括基于PC的硬件平台和可扩展软件架构 [1] [5] [9]。

自1952年第一台数控机床诞生以来，数控技术经历了硬件数控（NC）、计算机数控（CNC）、微型计算机数控（MNC）、直接数控（DNC）及柔性制造系统（FMS）等阶段。随着市场全球化发展，制造商面临价格、质量、交货时间及个性化需求的多重压力，传统封闭式数控系统难以适应快速变化的市场需求，促使开放式控制系统成为转型方向。该概念于20世纪80年代提出，1987年美国启动NGC计划并成立国家制造科学中心，推动规范化进程。欧共体OSACA计划、日本OSEC计划等国际合作项目相继开展。中国于2000年启动新一代开放式数控系统平台研发，2001年完成基于OSACA的技术规范制定 [2-4]。

技术实现采用“PC+NC”途径，通过商用硬件与可扩展软件构建数控功能模块，典型方案包括PC机+数控专用模板、PC机+可编程运动控制器等形态 [1] [7]。德国倍福TwinCAT3、华中8型等系统通过开放式架构实现多轴同步控制与二次开发功能 [6] [8] [10]。

概念

开放式数控系统还没有统一的定义，IEEE对其定义为“开放式控制系统应提供这样的能力：来自不同厂商的，在不同操作平台上运行的应用程序都能够在系统上实现，并且该系统能够和其他应用系统协调工作。”

根据这一定义，开放式数控系统应具有以下基本特征。

（1）开放性：提供标准化环境的基础平台，允许不同功能和不同开发商的软、硬件模块介入。

（2）可移植性：一方面，不同的应用程序模块可以运行于不同供应商提供的系统平台之上；另一方面，系统的平台可运行于不同类型、不同性能的硬件平台之上。而整个系统也表现出不同的性能。

（3）可扩展性：增添或减少系统的功能仅表现为特定功能模块的装载或卸载。

（4）相互替代性：不同性能、不同可靠性和不同能力的功能模块可以相互替代，而不影响系统的协调运行。

（5）相互操作性：提供标准化的接口、通信和交互模型。不同的应用程序模块通过标准化的应用程序接口运行于系统平台之上，不同的模块之间保持平等的相互操作能力，协调工作。