讨论：数字总线到底解决了运动控制级这一特定层面中的什么关键技术？ 点击：21983 | 回复：415
这位前辈的原帖关键内容如下：
“数控重在体系”，完全正确!
中科院计箅所李国杰院士说过，“计算机产品越搞越复杂。” “全世界好像只有计算机产业是把事情越做越复杂。”李先生又说“简单易用，千万不可越搞越复杂。产品太复杂，再好的技术也普及不了。”“计算机科学可能更需要建立‘简单性’理论，即如何发现最简单的方法去解决实际问题。” “尽可能用简单方法处理复杂问题是信息技术的生存之道。”
窃以为，李先生之所见切中计算机产品（包括数控系统）之要害。我返回数控之后，发现数控系统越搞越复杂，重蹈计算机的覆辙，这是与开放性背道而驰的。
先生提出“后步进时代”，推崇运动控制级的全数字总线，我想请教的是，从开放性与简单性来看，从数字控制的本质来看，对于运动控制级，全数字总线 的本质是什么？解决了传统运动控制中无法解决的什么技术关键（不是指现场总线的共有优点）？
请先生指教，谢谢。
个人谨将有关回帖整理张贴如下，欢迎业内朋友讨论。
作为“WEDM的英文名之命名者”前辈绝对是晚辈的崇拜对象！前辈开始从事数控的时候，晚辈尚未来到这个世界上。前辈重返数控的时候，晚辈才刚刚进入业内，虽然师从国内第一代数控专家已经将近十年。眼下晚辈无非是在数控的边缘混口饭吃，并非什么数控高手。
至于李院士的高论，晚辈不敢苟同，窃以为李院士混淆了两个概念，就是作为技术类产品的计算机中所必须包含的两个概念：一个是产品，一个是技术，产品自然要主张易用性，而技术则只能追求先进性。作为一名业内工程师，晚辈肯定没有学者的远见卓识。不过本人非常认同一位国外工程师的观点：所谓工程师就是以自己的复杂劳动为别人（主要指用户）提供便利的人群。工程师尚且需要如此，学者们难道就可以偷闲？作为国家最高学术机构的中科院不做越来越复杂的（先进）技术做什么？纳税人的钱不应该被用来养活饭桶。
再回到数控系统上来，从58年我导师那代人搞出国内第一台数控机床（包括系统），到前辈入行的68年，出行的78年，再到所谓改革开放十年后的88年，国内数控技术因为政策起伏已然经历了三起三落，每每不是一哄而上，继而一哄而散，计划经济导致的学院科研和吃饭技改未能造就民族数控产业，苟延残喘下来的机床所在合资后彻底沦为日本人的买办。无独有偶，从90年代初期，靠着吃政府市场饭的华中数控（背靠教育部），航天数控（背靠航空航天口军工企业），蓝天数控（背靠中科院）慢慢起来了，然而时至今日，除了能在政府市场混饭吃，对国内数控产业和市场又有什么实质贡献呢？！
就如PC绝不是计算机科学的代名词一样，数控的内涵也绝不是眼下遍地开花的经济型数控系统，就如计算机要分为大型机、小型机和服务器、PC一样，数控也要分为高端、中端和普及型、经济型，不同的分类，要害自然不同。经济型讲求低价格高可靠，因为经济型拼的就是价格，没有可靠性，根本应付不了高额售后支持和维护的成本消耗。中端和普及型的要害是性价比，在必须提供足够的功能和性能的同时，成本还必须降得下来，因为目前普及型的竞争对手主要是外国人，国产系统除了能为用户节省成本，还没有能力为用户创造价值。高端拼什么？看看“十一五”重大课题就不难发现，拼的是具备高性能的高端功能，目前国人还远不是外国人的竞争对手，高端数控对国人而言首先要解决的是（功能）有没有和（性能）好不好的产品问题，也就是先进技术的集成和产品化问题。
至此，就不难回答前辈的关于数字总线的质疑了，如果仅仅是面向经济型数控系统，后步进时代的脉冲串足以，又简单，又开放，又廉价。如果是面向中端和普及型数控，脉冲串和模拟接口会越来越显得捉衿见肘，毕竟今天的高端不久之后就会成为明后天的中端乃至普及型。面对高端应用，难道还有真的会有谁认为脉冲串足以？！模拟口虽然简单，而且开放，但国际数控业乃至运控业之所以弃之不用，而纷纷走向数字总线的理由早借模拟调节和数字控制之争就已然定论了，而且就每根轴的接入成本而言，抛开复杂线束及其布线成本不谈，高精度高分辨率的模拟接入成本也未必会低于数字总线的节点接入成本。
诚然，数字总线技术只是数控和运控系统中的数据传输载体，解决的关键问题在于高数据传输率、高数据刷新率和高指令同步性，数字总线本身并不直接解决数控和运控最本质的关键问题，但是这并不妨碍数字总线成为高端数控系统的关键特征（之一）。而且开放性也并非片面地意味着简单，没有经过良好封装的开放性，只能增加用户的使用难度和复杂性，使产品成为所谓的专家型系统（专家型用户才具备使用能力的系统），而封装的太好，开放可能也就无从谈起了。开放式系统是一个过于复杂的问题，晚辈无力揣度。关于数字总线的开放性，毋庸置疑的是，任何一种开放性数字总线的技术实现复杂度肯定都远高于脉冲串和模拟接口，而在这个问题上，恰恰是国人的软肋，不要说创立和起草全新的数字总线协议，就连拿现成的舶来品集成进自己的产品，国内数控和运控业内又有几家企业能够驾轻就熟，信手拈来呢？
以上就是晚辈对于国内数控技术发展和数字总线一点浅薄看法，恭请前辈不吝赐教。
本人身在企业，除了读书时为了凑指标写过两三篇上不了台面的东西，还真不曾写过任何学术论著，论坛上的文字，个人以为无需过分追求学术上的严谨，纰漏也就时处可见，让“野夫”见笑了！
欣见“野夫”“并非排斥总线，也并非‘一概而论地说数字总线华而不实’，更非坚持‘模拟接口’或‘脉冲串+方向’之颃固守旧派。”的表白与陈述，以此为出发点，也许可以取得更多共识。
如果“贯彻执行‘只要是有效的，就是可行的’这一基本原则”，那么在有效性的适应面上就难免出现分歧，因而以产品档次为分类依据也就成为必不可少的需要。
关于数字总线概念和范围的界定，个人倾向于采用：适用于运动控制的串行实时总线，全数字可以去掉不用，用了反而显得罗嗦。
至于适用于运动控制的串行实时总线是不是异步串行总线，个人不熟悉计算机和通讯，所以缺乏判断。
目前适用于运动控制的串行实时总线绝大多数都有时间同步机制，但未必都是采用时间触发协议方式予以实现，有的只是在（上电）初始化阶段对网络延时进行了侦测和补偿，后续运行期间也就不再管了。
所谓“统一的总线体系”，在此“统一”只是狭义的统一，而非施耐德的Modbus TCP和罗克韦尔的Ethernet/IP 那般透明工厂式的“e网到底”的大统一。只是在现场设备内部，比如单台数控机床内部所有智能装置间的互联，包括智能驱动器（伺服、电主轴驱动器），智能I/O（数字、模拟），智能传感器（含专用智能数据采集和处理）、智能量仪等智能从站节点与上位控制器（数控系统、运动控制器、PLC）主站节点之间的互联。虽然有些适用于运动控制的串行实时总线也号称可以进行现场设备之间的互联。（注：上述论述中默认现场设备中包含现场装置，现场装置隶属于现场设备，未必严谨！）
最后，智能伺服控制系统的位置环响应数控系统发送的位置设定值的响应时间受到位置设定量和位置环带宽的影响，较小信号的响应时间更多地取决于位置环带宽，稍大一些的位置信号的响应时间则更多地受到系统最高速度和加速能力的限制。
引用野夫 的回复内容：T0 波恩
采用全数字一词，实因大连光洋之故。一、两年前，本人曾致电大连光洋求教全数字一词之内涵，由前台转至一位陈姓博士（不知是否为Chen Hu先生）、因讯号不好而不了了之。本人则同意先生之简略界定：适用于运动控制的串行实时总线。
“位置环带宽”，是否指的是在1秒内从位置环的起点到终点所能通过的最高脉冲数？在数字传输时，“小信号”与“大信号”指的是什么？
“系统最高速度”，是否指的是伺服控制系统因采样周期之限所能控制的轴的最高运动速度？
“位置环带宽”，是否指的是在1秒内从位置环的起点到终点所能通过的最高脉冲数？
位置环带宽不是这样理解的， 是指一个控制系统的带宽！
请理解一下带宽的含义！！！！！
在这个问题“采样频率和数控系统的带宽有什么关系？“中已经代提到了带宽。
建议翻翻自控原理的书， 理解控制系统的传递函数的本质， 然后你就会知道带宽是什么意思了！
一番论战看到此处，方觉“工控人生论坛”上的一篇《咸菜》("花瓣女人"所著)实在是妙不可言啊……
《咸菜》
在坛子里泡久了，就成了一种菜，咸菜。
泡得久，资格就比较老，这坛子有我才能称为“坛子”。新来的咸菜，除了你坛子，也需要我帮忙泡呢。
新来的咸菜很懵懂。刚来的啊，大哥你要照顾啊。有啥子被泡得那么好的经验，传授给兄弟一把啊。
老咸菜就很牛，小兄弟别着急，都是一点一点被泡大的。
个别基因特别的新咸菜，就很不服气，你牛什么啊牛，多泡了几天就指手划脚，我天生基因就很好，不需要你帮忙，自己就可以泡大。
不信？你打开我的肚子，看看我装了多少墨水。虽然泡大后不好吃还可能有害健康，可我天生就是黑社会，不服气你告我啊。
“大家让着点，对个别咸菜要给予个别照顾，我们要允许求同存异，创建和谐社会。”很多很多咸菜如是说，偷偷咧嘴乐，有人冒泡还不好？否则闷在这里多寂寞？
异类咸菜们终于找到了自我：我得意地笑，我得意地笑，什么资格，什么老少，统统给我让道，我这洞察秋毫的双眼闪着绿光，充满智慧。就不允许你们这些老家伙们泡得好，搅得满坛浑水，搅得不见阳光，我睡觉才舒坦。
坛子的主人叹口气，不以为然：
“泡与被泡，如何泡，都不过是咸菜一根。”
在本人所接触的数控业界内，数控系统的任务仅限于将用户程序所给定的确定性的数学问题，例如，正交与非正交坐标系中零件的几何结构（包括函数形式与列表形式及公差带），机械系统的离散运动学特性（逼近）与动力学特性（加减速），在顾及种种误差的情况下，向驱动系统发送机械系统所要求的数字化数据流与数字化控制流，即数字化位置/速度信息（运动控制）与数字化开关信息（PLC控制）。
因而，在数控系统领域，通常将驱动系统，包括步进电机驱动系统、伺服电机驱动系统、“准步进”驱动系统（即脉冲串加方向的伺服电机驱动系统），视为一个功能部件，拿来便用，最喜欢“点个点，打个勾”。换言之，位置伺服控制系统并未列入数控系统的范畴。
本人倒是觉得，自动控制理论（伺服控制）的一些概念、术语，甚至是定义尚未“数字化”，与“数字化”的浪潮不符。
在概念、术语、定义等“观念接口”上，数控系统与伺服控制系统尚未统一。数控系统已全面“数字化”，“模拟”一词几乎成为无知与守旧的代名词。遗憾的是，伺服控制系统在“观念接口”的“数字化”方面似乎没有受到应有的重视。例如，带宽、小信号、大信号等术语是否可“数字化”？
本人认为，伺服控制系统在“观念接口”上的全面“数字化”，并非外行人所说的外行话，不知诸位伺服俊杰意下如何？
本人还认为，从哲学上讲，观念的更新是更本质的。鉴于离散、不连续乃客观世界之本质，伺服控制系统在“观念接口”上的全面“数字化”或许是一种新思路的平台。不知“想起时正是忘记”先生意下如何？作为一个例子：人分九等的观念只能产生专制社会，人人生而平等的观念则必然孕育民主宪政。
正是基于此，故有本人在312楼上之问。
- 伺服电机定位精度、指令脉冲当...
[6706] - Windows系统下的实时性问题[8045]
- 伺服电机的几种制动方式分析[10847]
- 如何实现精确定位[5899]
- 请教:伺服电机在速度控制模式...[10510]
- 步进电机驱动器电源指示灯亮...[15632]
- 请教;步进电机驱动器的作用[6746]
- 关于伺服电机和步进电机的28...[10916]
- 请教高手，伺服参数自整定？[9448]
- 如何判断步进电机的好坏？[6001]
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
