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。
这一回合讨论的相当精彩！在此谨为“参数错误”、“征”、“想起时正是忘记”和“通讯网”等仁兄贤弟喝彩了！
并冒昧地借用“通讯网”的一段文字“中国人在数控机床方面死不开窍”来表达本人在拜读了“野夫”于“161楼”的鸿论之后的感想，如果中国的数控，或者说数控技术真的是在按“野夫”的思路发展的话，恐怕才真真正正的是跑偏了！
由于本人没有深入研究和开发数控的经历，所以无力系统阐述个中原委了，总的一句话：数控技术是以插补为中心，但不仅仅是插补，数控与最新计算机硬件平台和实时操作系统的结合也并非无休止地被动适应计算复杂性和占用资源的指数膨胀，而恰恰是符合了开放性原则，选用了被商用市场验证过的最新式、最可靠、最具性价比的软硬件支撑和开发平台。试想全世界一年的PC出货量数以亿计，嵌入式CPU更是数以百亿计，可全世界用于数控的主CPU能有几颗？个人以为不会大于30万颗，这么一点点量，如何验证可靠性？如何降低开发、制造和维护成本？这是摆在数控企业面前的非常现实的问题，尤其是所谓的中高端系统平台，这类系统在单一供应商处一年的出货量也就千把套，撑死了万把套，就这点量的支撑，怎么做？所以中高端数控，换而言之数控技术的软硬件支撑平台走向通用计算机硬件平台、操作系统平台和软件开发环境/平台是数控这个特殊行业的必由之路！
它山之石，可以为错。仪器行业全面走向Wintel体系的PC平台的例子还少吗？难道仪器行业也跑偏了不成？非也，高端仪器也同样面临产量与质量可靠性的矛盾，面临产量与开发制造成本之间的矛盾。也许有那么一天，目前蓬勃发展，势不可挡的Android+ARM的平台技术足够发达之后，仪器和数控行业也会拿来用。毕竟数控也好，仪器也好，通用计算机硬件平台、操作系统平台和软件开发环境/平台核心只是各自的软硬件支撑平台，各自的核心技术并不在此。所以，不必拘泥于采用什么样的平台，关键还在于把握住自己的核心技术和发展方向，对于数控系统而言，数控的功能实现和性能保障才是重中之重。
最后，以纳米插补为例，Fanuc和三菱都是在64位系统上完成，之所以需要64位，个人以为仅仅是为了适应针纳米插补运算针对米级应用尺度时的字长需求，至于CPU的主频，就目前商用系统而言也就是1～3GHz，Fanuc和三菱也变不出花来，至于它们有没有用多核处理器就不得而知了。不知“野夫”会如何看待纳米插补？
本人原来参入《数控(CNC)》“强烈支持国产数控系统”之贴，波恩先生有意开此新帖，况且参入此贴的朋友也都是强烈主张数控系统国产化的。本人在上贴中已分析说明，“当今数控技术的竞争，在本质上是芯片技术的竞争。”
本人还认为，目前公认的一些核心技术，如陈虎先生所指出的，“复杂运动规律的控制技术”、“多轴耦合关系运动控制”、以“高精度、快速响应的电流环设计”为核心的“高精度伺服控制”与数字控制技术的融合，特别是其中公认为最尖端的五轴联动控制技术以及纳米插补、NURBS插补等等，在现有数控系统的架构中，没有64位超高速处理器与64位实时操作系统，是难以实现的。
本人还认为，在国际巨头主导下形成的所谓业界共识即数控系统的发展方向，大有刻意为之之嫌。在世界上最大的市场上卖升级是一件多么令人陶醉的事！
本人还认为，鉴于我国芯片技术的现状、软硬件平台的现状、数控技术的现状，按照现有数控系统的发展方向，不拥有“中国芯”，国产数控系统就只能跟在国际巨头后面爬行，只能买到人家已淘汰的或准备淘汰的技术与产品，陷入通讯网先生所说“看着别人远去的背影，长吁短叹，望洋兴叹”之处境。这就是“中国芯”与国产数控系统的发展之间的必然关系。
“商业利益才是终极动力”———数控亦然！这是解读现有数控系统发展方向的钥匙之一。
又及，通讯网先生在131楼说，看看那位院士”李世杰“，分明就是看着别人远去的背影，长吁短叹，望洋兴叹的感觉，这还是貌似代表我国最高水平的，悲哀啊！！
窃以为，通讯网先生所谓“看着别人远去的背影，长吁短叹，望洋兴叹”可能是针对本人在21楼所说（本人曾有幸听到慈云桂、张效祥、康鹏等计算机真正前辈的感叹，设计时绝对是国际先进水平，图纸还未画出来就落后了。何故？并非纳税人的钱养活饭桶，而是许许多多细微处不行，只能以“出师未捷身先死，长使英雄泪满襟”的悲剧谢幕。）以及在23楼所说（一位前辈曾说，我们瞄着人家的背影埋头追赶，汗流浃背，猛一抬头，人家的影子都不见了。）这些与那位院士”李世杰 “（应为李国杰）无关。李先生系70年代末期进入计算机领域并于90年代崛起的计算机资深人士，其主持开发的曙光系列并行计算机就是明证。窃以为，以李先生之成就当不至于产生“看着别人远去的背影，长吁短叹，望洋兴叹”之感叹。故在此说明，以正视听，以免以讹传讹，累及李先生。
李国杰院士：有可能把计算机技术推倒重来- CNET科技资讯网
李国杰语出惊人：迄今为止也只有5%左右的人拥有PC，完全有可能重新考虑、设计更合理的计算机，来满足大众的真正需求。“我们完全有可能推倒重来！”
www.cnetnews.com.cn/.../0,3800055190,39515563,00.htm - 网页快照 - 类似结果
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李国杰：计算机技术要拐弯了
2006年8月15日 ... 李国杰是第九届、第十届全国人大代表，全国先进工作者，第三世界科学院院士。 ... 李国杰：我刚做了题为《21世纪初期的计算机技术》的报告。 ...
www.ciw.com.cn/News/coverage/2006-08.../7459.shtml - 网页快照 - 类似结果
国杰院士我不熟悉，你说起来，我就查查看看。呵呵
确实有些语言惊人。呵呵
现在一些事情，还真不好说。
江公子江绵恒还是中科院副院长，上海科学院院长，还是中国载人航天工程副总指挥呢！呵呵呵
反正中科院所有的成果，他都可以挂名，神5，6，7，8，9都有他的份。
现在有些事情还真不好说，呵呵呵
关于FANUC的NC，它的控制从APC、AIAPC、AICC、AI NANO CC、AI HPCC、AI NANO HPCC,我个人认为人工智能这个概念的进入使得加工的精度上了个台阶，还有先行轮廓控制（AICC）的出现真是一个很大的台阶，这个功能的出现彻底把国产系统抛到了后面，而使得它和欧洲系统可以真正抗衡，至于后来NANO插补和NANO编码器的出现，以我实际加工的经验到还真没什么进步，我觉的是它的噱头，也或许是更适用于更高档的机械体，至少大陆和台湾的机械用了它和没用它是没什么差别。64RISC应该不是用来运算纳米插补的，因为NANO只需要把CPU从386升级到奔腾就可以。RISC是用来实现它的高精度控制（HPCC)的，下面是它的部分调整参数：
8420 180 预读单节数目（0：120个单节）
8451#4 0/1 当使用基于切削负载时来比例调整的机能，就需要设定为1。（当机器的Z轴为低钢性时，才需要使用。）
8456 80 基于切削负载来减速的机能时，区域2的调整率
8457 70 基于切削负载来减速的机能时，区域3的调整率
8458 60 基于切削负载来减速的机能时，区域4的调整率
8475#2 1 转角时自动减速机能有效
8475#3 1 在圆弧补间时，依照加速度来决定速度机能有效
有关欧洲的西门子和海德汉的高档系统，从它的各种资料里，都看不到什么新功能的出现，但它们在精度这块就是高日系一头，我个人认为是欧系的NC要落后于日系，而伺服和电机（包括编码器）侧远远高于日系，而且从几个大品牌的对比也能看的出，编码器这个东西的重要性，日系的高档用的还是海德汉的（但FANUC的有NANO的就是自己的）。
因为在实际的切削过程中，最大的误差因素来自机械，自控是要去干涉掉这些误差，所以发展方向还是取决于机械的发展，我个人认为机床的精度30%是系统50%是机械20%是人（程式等方面），现在的系统我个人认为在精度和速度方面已经快到头了，剩余的只是人机性和价格方面的文章了，而机械方面由于特殊的原因，可以说没怎么发展过，所以数控系统的发展突破还的看机械。
"“当今数控技术的竞争，在本质上是芯片技术的竞争。”
本人还认为，目前公认的一些核心技术，如陈虎先生所指出的，“复杂运动规律的控制技术”、“多轴耦合关系运动控制”、以“高精度、快速响应的电流环设计”为核心的“高精度伺服控制”与数字控制技术的融合，特别是其中公认为最尖端的五轴联动控制技术以及纳米插补、NURBS插补等等，在现有数控系统的架构中，没有64位超高速处理器与64位实时操作系统，是难以实现的。 "
没搞明白到底在说什么？ SIEMENS或FANUC用的芯片， 我们买不到还是西方国家不卖？
给你个中国龙芯你就能搞定吗？
至于实时操作系统， vxworks只要付费就可以实用， 难道这个还满足不了？
我们提倡有自己的芯片和操作系统， 并不代表目前商用的芯片和操作系统满足不了当前的需要。当前的芯片和操作系统是已经商用的， 是经过实践检验的， 是能够稳定运行的！
即便有了自己的芯片和操作系统， 这些产品的质量如何保证？一个新开发的产品和操作系统，只有经过市场的检验才能说明其可用性和稳定性。从市场的角度来说， 如果盲目的采用这些未经验证的产品，不出问题则罢， 如果出现问题， 丢失的是整个市场， 失去的是信誉， 浪费的可能是一代人的青春！！
我们支持自己的芯片和操作系统， 但是我们更希望的是从市场的角度来支持， 一个产品只有适应市场的需要才能发展壮大！
呵呵呵呵，上面那个图好耍~~~~~~~呵呵呵呵，
，
是院士还是西红柿，都不大紧，逻辑上起码，得经得住推敲
“设计时绝对是国际先进水平，图纸还未画出来就落后了。何故？。。。是许许多多细微处不行”
，
连细节都没搞定呢，图纸还没画完呢，就号称设计（方案）是“绝对国际先进水平”，，，
，
嘿嘿黑嘿嘿黑，够精彩~~~~~~~~~~~~~（眼泪都能笑出来，，，俄傻怂也歇咧，，，）
“细微处不行” 充分说明了人浮于事， 整天说的头头是理， 结果东西做不出来或者是做出来的东西有问题。
还有一点， 凭什么自己说设计的东西是国际先进水平？
没有贬低专家的意思， 但是遇到问题总是说“设计时绝对是国际先进水平”， 结果做出来就不行。这是不是说明在设计的时候就存在问题， 是否真的达到了国际先进水平？
在高新技术产业上， 我比较佩服华为、中兴。
如果说系统的复杂度， 抛除数控算法之外， 数控系统系统架构的复杂度应该没有通讯系统复杂。中兴、华为同样采用的摩托罗拉的powerpc等处理器， 在vxworks嵌入式操作系统上运行通讯软件， 实现了通讯设备的国产化。
如果没有中兴、华为， 恐怕国内的通讯设备都是国外产品的天下。如果靠学者、专家等， 恐怕目前情况和数控系统差不多， 同样也会存在某些人高喊通讯设备的发展方向出现了问题！
同样中国人自己提出了3G标准TD－SCDMA， 从严格上来说跟WCDMA、CDMA2000相似的一种协议标准， 难道你也说发展方向出现了问题？ 通讯设备过度依赖了计算机技术？ 难道也是“全世界好像只有计算机产业是把事情越做越复杂”？
事实上是， 如果没有计算机技术的发展， 你的手机只能回去的过去的大砖头状态， 出门抗大砖头防身吧！
“本人还认为，目前公认的一些核心技术……等等，在现有数控系统的架构中，没有64位超高速处理器与64位实时操作系统，是难以实现的。”———这也许是事实，但是不等于“野夫”关于 “当今数控技术的竞争，在本质上是芯片技术的竞争” 的论断，数控仅仅是把最适用的计算机领域的新技术拿来用，数控的关键还在于数控本身的问题，“野夫”的观点未免过于唯武器论了！
等到中国有好用的本土CPU和实时操作系统的时候，相信国产数控不至于傻到非得把银子送给洋鬼子吧？！（除了国有机构和官员）
关键是，有了自己的芯片和操作系统， 就一定能把数控系统做好， 就一定能超过欧美的企业？
中兴、华为没有自己的芯片（某些微码芯片不算）和操作系统， 一样做出高性能的通讯设备，打入国际商场， 搞得西门子通讯破产！
应该要反思了！
关于FANUC的NC，它的控制从APC、AIAPC、AICC、AI NANO CC、AI HPCC、AI NANO HPCC,我个人认为人工智能这个概念的进入使得加工的精度上了个台阶，还有先行轮廓控制（AICC）的出现真是一个很大的台阶，这个功能的出现彻底把国产系统抛到了后面，而使得它和欧洲系统可以真正抗衡，至于后来NANO插补和NANO编码器的出现，以我实际加工的经验到还真没什么进步，我觉的是它的噱头，也或许是更适用于更高档的机械体，至少大陆和台湾的机械用了它和没用它是没什么差别。64RISC应该不是用来运算纳米插补的，因为NANO只需要把CPU从386升级到奔腾就可以。RISC是用来实现它的高精度控制（HPCC)的，下面是它的部分调整参数：
8420 180 预读单节数目（0：120个单节）
8451#4 0/1 当使用基于切削负载时来比例调整的机能，就需要设定为1。（当机器的Z轴为低钢性时，才需要使用。）
8456 80 基于切削负载来减速的机能时，区域2的调整率
8457 70 基于切削负载来减速的机能时，区域3的调整率
8458 60 基于切削负载来减速的机能时，区域4的调整率
8475#2 1 转角时自动减速机能有效
8475#3 1 在圆弧补间时，依照加速度来决定速度机能有效
有关欧洲的西门子和海德汉的高档系统，从它的各种资料里，都看不到什么新功能的出现，但它们在精度这块就是高日系一头，我个人认为是欧系的NC要落后于日系，而伺服和电机（包括编码器）侧远远高于日系，而且从几个大品牌的对比也能看的出，编码器这个东西的重要性，日系的高档用的还是海德汉的（但FANUC的有NANO的就是自己的）。
因为在实际的切削过程中，最大的误差因素来自机械，自控是要去干涉掉这些误差，所以发展方向还是取决于机械的发展，我个人认为机床的精度30%是系统50%是机械20%是人（程式等方面），现在的系统我个人认为在精度和速度方面已经快到头了，剩余的只是人机性和价格方面的文章了，而机械方面由于特殊的原因，可以说没怎么发展过，所以数控系统的发展突破还的看机械。
“数控系统的发展突破还的看机械。”
这个有道理， 国产机床机械设计就不太好！
在俺看来，不仅仅是系统结构，一般的数控算法，都不会比一般的通讯算法复杂——俺指的是无线通讯。
机械传动部分影响精度的大部分，这点上是大家一致。
而机械传动部分跟不上，俺觉得原因也很简单。其中一个原因有点搞笑：大伙看看大学的录取成绩，机械专业与电子电气自动化专业的区别还是有的。还有政治历史原因：改革开放以后，我看到的大趋势是，机械行业产品质量越来越差，国企工厂设备卖给个人，民企从方方面面降低成本，机械行业技术人员素质普遍相对低下，技术越来越得不到尊重，做业务做“管理”的收入遥遥Ｎ倍于技术人才。在旧机床买卖场我们看到，２、３０年前甚至４０年前的机床仍然常被小老板们青睐，那些老机床导轨一擦，锃亮如新，甚至比如今用过几年的床子都好。这是怎么回事？如今私有化老板多是唯近利小利是图，无民族世界长远大观，对质量的关注程度，差太多了。当然俺看到的主要是地方特色，也许以偏概全了
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