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。
有关精度，并不是说要0.001mm就是高精度，在现实的加工中，那中要求应该不能考虑用机床来做了；而现实中的精度都是设计者决定的，如果一个设计者纯粹理想状态设计，那只能被别人耻笑，呵呵（曾经碰到个哥们，他就要加工者给他钻个拐弯的空）。例如：一台发动机箱体，它需要上百种刀具来做加工，而且这些刀具里还有很特殊的刀具（有的刀比一台普通机床还贵），很多方面它的要求顶多到丝级别，但最后测量的标准是每个加工过的地方都要达到精度，这个说老实话就比较考验机床了，而且这些东西是批量生产的，一个箱体要有好几台床子来做（我调试一次是柴油机的缸，4卧4立），而且即有立式又有卧式，最后出来的箱体要拿去测量，任何一个地方尺寸不合格，就报废，一个缸2000钱。因此这样只有做这样加工的机床才能算到中高档里去。
特殊行业的加工我也听我的同事碰到过，说是那个材料很珍贵，用来做导弹的，报废了就是一百多万，搞的他们没人敢去启动机床加工，呵呵，但最后还是搞定了。
至于5轴联动，我只知道只是刀补的处理就是个很大的麻烦，但那东西绝对是高科技，因为任何地方的不得当，都造成严重的后果。我曾经调试了2个月，加工出来的蜗轮几个不规则的小坑，刚开始一看到就是莫名其妙，而且每次再重新加工还有点不一样；后来就把所有的参数都开起来，各种功能都用上（什么加加速度，自动拐角加减速等等）还把伺服的钢性调到最好，其中Y轴的伯德图和理论上的都没什么差别了，加工完了还真的有改善；后来公司的加工高手又把UG的加工程式重新搞了一同（也花了不少时间），最后还是有痕迹，但比以前好很多，但是客户急着要床子，就没再搞了。
其实系统的好坏（一般市场上使用的），最直接应该是拿实际加工来说事。FANUC、MELDAS每次出了新系统，都是加工一个弧面来仔细分析的。
我总结了个简单的经验，一台机床机械组装的好坏，就是看直线轴的伯德图，而系统的好坏，就看用雷射仪做出的ballbar图，不要简单看圆度，把图形放大了看锯齿状的程度，还有如果能看到背隙和打定位精度时补进去的参数最好，那些补进去的参数越大，床子越烂，就这些，不对之处请指出。
“冒险竞争”曾是数字电路中的一个热门话题之一。控制信号经过不同时滞的传输路径到达组合逻辑运算单元时产生的时序差异谓之竞争，经过组合逻辑运算后，其输出产生干扰脉冲即“毛刺”谓之冒险，统称“冒险竞争”。
由于时滞（delay）是绝对的，竞争也是绝对的。因而，由竞争而产生的冒险是不能消除的，只能将其分而化之或者避而远之。
最简单最可靠的方法是避而远之，即采用同步电路。将控制信号视为控制电平，以同步脉冲作为控制脉冲，对控制电平整形。对于触发器等存储资源，控制电平充分稳定之后才能产生时钟脉冲的前沿。
至于分而化之，也就是按你所说的信源、信道、信宿那一套，采用一些工艺措施；不外乎用电容吸收一些小“毛刺”或降低一些大“毛刺”的高度以及改变delay分布的种种措施。
对于delay的影响，一级门的门延迟便可能产生极为严重的冒险竞争。这种数量级的概念很重要，在示波器上很难得到，供你参考。
刚才我仔细看了下主题，“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。”
军事迷都知道，老美的B2和F117按一般空气学的理论是不可能飞的起来的，但人家老美就是借助复杂的计算机系统控制飞起来了，那个B2听说操作十分复杂，飞行员大多数情况都是自动驾驶状态，一旦切到手动的时候，一点大意都不能有；但问题是B2人家全天候执行任务，世界的任何一个地方它都是平平安安来去。
我不知道有多少人知道人工智能是个啥意思？呵呵。
1952年，在美国诞生了第一台数控机床。数控技术历经电子管时代、晶体管时代和中小规模集成电路时代之后迈入计算机数字控制时代。在计算机数字控制时代又历经小型计算机时代、单片机时代与PC时代。1974年微处理器被应用于数控系统。此后，数控技术从根本上解决了可靠性低，价格昂贵，应用复杂等面向市场的关键问题。经过近三十年的发展之后，数控技术于80年代终于走向普及应用。
20世纪80年代末90年代初，产生了开放式数控系统的概念，这源于IEEE关于开放式系统的定义。1989年，在美国政府资助的下启动下一代控制器研究计划 (Next Generation Controller，NGC)，NGC计划的首要目标是开发“开放式系统体系结构标准规范”(Specification for an Open System Architecture Standard, SOSAS)。1991年，欧盟启动OSACA计划(Open System Architecture for Control within Automation System，OSACA)。1994年，日本启动OSEC计划(Open System Environment for Controller，OSEC)。
开放式作为下一代数控系统的基本标志已成共识。开放式数控系统应基于PC，以便拥有PC的丰富的软硬件资源、友好的人机界面与全开放的网络平台。由此开创了数控系统的PC时代。
OSEC认为，没有先进的控制算法的下一代数控系统只是进化性的非革命性的。NC嵌入PC的所谓基于运动控制器的开放式数控系统成为现有开放式数控系统的主流，运动控制器成为一个高新技术产业并风靡全球。基于PC的开放式运动控制器在美国被誉为新一代的工业控制器，在日本被认为是将来的第三次工业革命。
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