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：22591 | 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。
对：波恩 关于
合单头每分钟20个，每个3秒；双头每分钟33.3个，每个1.8秒，负荷均摊，每头每个3.6秒，实际可能还是3秒；
如果XYZ同动，走点位，单程时间1.5秒；如果XY允许完全允许同动，但Z必须适当独立，则单程时间必须有所缩短。按最大移动距离600mm计，移最大动速度很可能需要高达0.8～1米/秒，加速度至少0.5g以上，以这样的速度和加减速要求实现0.01mm的动态定位精度不太容易，加减速能力和加减速策略很关键！
其实600mm行程内做到0.01mm的静态精度已有一些工艺难度。
以上纯属推断，并非经验。
内容的回复：不是像波恩说的那样的，这种机械的设计思路都是多工位，把一个工序分成几步来做的，这样速度就快了，0.001的精度不是什么问题，在电子行业每小时72K的机器，精度达到这个的也不少见。
对：ysx317 关于
波恩、刘版主、征等，是我特别欣赏和敬佩的年轻有为的后起之秀，并且十分爱国，有一股激情，中国发展的希望就寄托在一大批具有这种精神的后起之秀身上。
野夫，也是一个知识面十分丰富，十分执着，并敢于创新的、敢于挑战传统的奇才，老夫十分敬仰，我不懂控制，但我也非常支持野夫的探索精神，我希望野夫能将几十年的经验系统总结出来，从中找出一条捷径，如自己有能力，就努力实现，如自己没能力，就让年轻人去实现。
我估计比野夫大几岁，但与野夫有许多相同的经历和想法，所以有一些共同语言，我原来不懂液压，在70年代初一个偶然的机会进入了液压，我就发明了自调式同步阀（已产业化并上了教科书和手册），并获得国家发明奖，从哪以后，我就发现，液压被外国哪些大公司越搞越复杂，高水平的液压系统门槛越来越高，尤其是伺服液压系统，搞成了专家系统，一般的研究生也玩不好，所以，中国的高端液压系统几乎都是引进，中国也花巨资引进过多次外国生产技术，但始终不能与外国公司抗衡，严重制约了中国主机的发展水平。后来，我另辟蹊径，不走国外复杂道路，抓住数字液压研究不放，经过近30年的努力，终于突出重围，以世界最权威的德国力士乐公司为例，他们为德阳东方提供的筒形阀升降多缸同步伺服系统，采用了近百个液压元件，5米的阀台，5吨重量，调试时间很长，国内也有厂家跟着此路走，效果都不很好，价钱还极贵。后来，我们采用全新的数字液压思路，只用了几个元件，设备重量只有几百公斤，根本没有阀台，可效果大大超过世界权威公司的水平。现在东电大量采用我们技术，形成双赢。我举这个例子就是说，有时候另辟蹊迳说不定能找到出路。我在研制数字液压的过程中也一直有个问题，为什么外国公司不走这条路？后来我终于明白了，除了有一定的技术难度外，如果外国公司也走这条路，那么液压技术就再也没有神秘感了，他们也不可能设置高门槛了，并且，后来发展的国家还有可能走到他们前面，买卖总不能自断后路吧，所以，有时候为了商业利益，故意把技术门槛提高，搞复杂，也是有可能的。如冶金领域的连铸液压振动，我们开发出了非常简单的技术，为了买个好价钱，并且要设置一定的技术门槛，有时候本来可以简化的控制系统，也要搞的花花碌碌，用户才觉得值。
我认为，野夫们的经验+波恩等后起之秀的水平，是否可以找出中国数控的崛起之路？
内容的回复：
杨老您说的产品与国外的产品一样，在所有行业应用都是一样的效果么，还是说特定的行业。
对：通讯网 关于滚珠螺杆预拉的目的和预拉量。
螺杆预拉就是在装配时用螺杆两端的锁紧螺母按要求对螺杆的长度方向施加一定的拉力以调整螺杆正反螺母的反向紧度，原因是螺杆在运行中温升时，热应力效应会使螺杆伸长，使螺杆的长度变得不稳定。目的是为了有效消除该部件的弹性变量以期获得平稳的运动精度。否则在微量进给时当滑鞍或工作台的阻尼力大于螺杆及螺母的弹性力矩时工作台不发生位移，随着不断的进给螺杆及螺母的累积弹性力矩超过工作台阻尼力矩此时的工作台产生冲动位移。虽然总的进给量可能不受影响、但实际的步数、每步的进给量与控制器的输出产生误差，其后果是严重影响加工精度。
过大的预拉会烧坏支撑轴承，在此建议采用小于5℃的预拉值，但若是滚珠螺杆的直径超过50mm时不适合做预拉，螺杆直径大就需要大的预拉力，此时就会导致轴承发热而烧坏。因此建议以3℃的温升做为补偿值T的基准（螺杆每1000mm，-0.02—— -0.03mm）。不同的应用需要不同的T值，有关T值的取值请查阅产品技术手册。
滚珠螺杆安装完后反向间隙的检测
用手动脉冲发生器移动相关轴（X,Y,Z），（将手脉倍率定为1×100的挡位，即每变化一步，电机进给0.1mm），配合千分表观察相关轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动，手脉每变化一步，机床该轴运动的实际距离d=d1=d2=d3…=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：①机床运动距离d1＞d=0.1mm(斜率大于1);②表现出为d=0.1mm＞d2＞d3 (斜率小于1)；③机床机构实际未移动，表现出最标准的反向间隙；④机床运动距离与手脉给定值相等(斜率等于1)，恢复到机床的正常运动。 内容的回复：
现在丝杠的反向间隙都能做到几个微米，没有人测量0.1mm级别的了，都是测量0.001mm的测量级别。
虽然此文开头是讨论通讯的，但后面的论点也扩大到了国人与世界水平的问题，看到大伙这么踊跃发言，感到十分欣慰，虽然本人喜好潜水，也忍不住说两句。本人学艺不精，技术方面也就不说了。
至于野夫老先生的哲学应用到研发上，感觉野夫老先生是否中文革的毒太深了，我记得那年的课本上包括我现在手里还有197几年的电工手册，总是不时的出现伟大的领袖毛主席教导我们。。。，现在虽然野夫老先生不谈那个了，但现在的语气依然离不开那时的背景，现在好像还没有哪家哪怕是世界级的企业将哲学的思想应用在研发上，因为哲学的缘故开发出了高端的系统等等，其他自然科学家例如牛顿，爱因斯坦好像也没怎么谈哲学，也可能是我孤陋寡闻吧，当然我并非否认哲学，但只是觉得好像没用对地方。
至于那年有先进的图纸确而制作不出来，现在应该不是问题了吧，那时可能有管理的问题，导致产品参差不齐，现在国内代工的大厂基本上都代工国际品牌的产品了，现在主要缺的是优秀的设计问题。
至于那个把简单问题复杂化，要那么说，我还说什么机械什么电气也就是是物理数学的事，什么计算机程序不就是0和1么，什么伺服，不就是交流电机加个变频器编码器或直流电机加个直流驱动器编码器的再加上个控制方式，但问题不是这样，说到此处我又想到以前看的一个典故，就是初中生毕业的人用电风扇吹肥皂盒借以讽刺那些工程师专家教授的故事，这个故事让我真的挺悲哀的，如果真讨论白猫黑猫逮到老鼠就是好猫的话，大家也别读书，省的都读傻了，还要技术人员干嘛，如果不是肥皂盒，而是铁盒子，如果速度非常快的话，你的电风扇还好使么，你是如何保证风量刚好把空肥皂盒吹掉，而有肥皂的盒子不动一丝，从而不影响前方的操作呢。
唉，话扯远了，也是有感而发吧。野夫老先生的所谓简单问题复杂化，那啥也别说拿出个好产品说话才是真的，你是怎样简单的开发出的伺服系统，而让它工作的又如此精密，功能上也非常的好用呢。
大家都知道苹果的手机是如此的好用，但背后的研发做了多少呢谁又能清楚呢。谁能再造出比苹果还好用的手机呢。
中国有句老话化繁为简这是真理。但并不是代表复杂的问题就能够简单就处理了的，例如保证加工精度还要考虑温度的等问题，我想没有那些为我们开发简单易用的编程语言，我们恐怕还得用汇编，连寄存器读写什么的都要编写吧，整数浮点运算还要转16进制，甚至现在连窗口都要重新编写吧，难道甚至还要回复过去那种用纸带输入程序的时代吗，嘿那时的手段是挺简单的。
至于后面有位杨老先生，我也不知道你的产品怎么样，但如果通用性不是很好的话，只能在某个行业应用的起来，也不见得会有多大的市场，老外的好东西不光在于先进性，同时通用性也有保证，从而能保证有广大的市场。这样企业才有生命力，在这方面中国还有很长的路还要走，估计你也冤枉力士乐做那么复杂了，估计他们的产品也是不断升级而来的，所以现在看起来那么复杂吧，现在什么西门子，三菱的哪个不是百年企业。老美的高科技企业存在时间短点，但其人才力量是国内无法比拟的，要承认差距，正视现实，学好老外先进的东西，最后再转化自己的东西，先赶上人家再提超越的事情，日本这方面做的比较好，其产品在某些方面确实也超越了欧美，是值得我们学习的。
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