90年代初期，數(shù)控系統(tǒng)進入基于PC機的階段�；赑C機的數(shù)控系統(tǒng)（CNC）又以WINDOWS CE操作系統(tǒng)為實時性最高，CE是一款硬實時性高可靠性操作系統(tǒng)，國外的高級數(shù)控系統(tǒng)大多都是基于CE，比如FANUC310，三菱720等。
眾所周知，目前最常用的Windows桌面操作系統(tǒng)是多線程、搶先多任務的32位操作系統(tǒng)，實時性比較差。而實時控制又是數(shù)控系統(tǒng)的關鍵所在，它決定了數(shù)控機床的加工速度和加工精度。因此有些數(shù)控系統(tǒng)采用原始的DOS操作系統(tǒng)作為軟件平臺，可以滿足一般的實時性要求。但是，運行在實模式下的16 位單任務的DOS操作系統(tǒng)沒有發(fā)揮出32位PC機的優(yōu)勢，而且應用程序受640k內(nèi)存限制，并可直接對硬件操作，系統(tǒng)可靠性也很難保證。
實時操作系統(tǒng)WindowsCE. NET是嚴格的硬實時系統(tǒng)，硬實時系統(tǒng)是一個如果沒有達到它的計時需要就會失敗的系統(tǒng)，本文介紹的大蘭M720i是基于WindowsCE. NET嵌入式高標準的數(shù)控系統(tǒng)，內(nèi)核來自日本數(shù)控系統(tǒng)，操作全面兼容FANUC操作員�？蓮V泛應用于各種數(shù)控機床、加工中心及一些特殊用途。
M720系列數(shù)控系統(tǒng)是按照工業(yè)級標準，應用嵌入式技術制造的高性能CNC。系統(tǒng)采用WindowsCE. NET4.2操作系統(tǒng)，及吸取FANUC技術，使用戶可以擁有操作方便的窗口人機界面，而且從串行口到復雜的通信網(wǎng)絡都能應用。
圖1 M720系列數(shù)控系統(tǒng)外形結(jié)構圖
主控制器是一臺鏡像了WindowsCE. NET4.2操作系統(tǒng)的工業(yè)嵌入式主機，可以通過主板上標準的PC104插槽和PC104總線連接系統(tǒng)需要的器件，如軸控卡，數(shù)字或模擬量輸入/輸出（I/O）接口、通信網(wǎng)卡等。M720系統(tǒng)通過PC104總線配置了可控制4個模擬量（或脈沖）軸和1個主軸的控制卡；32個數(shù)字量輸入和32個數(shù)字量輸出及2路模擬量輸出通道。用戶還可以根據(jù)需要通過多軸擴展板卡，或I/O擴展模塊，實現(xiàn)控制更多軸和更多I/O的功能。
M720系列操作系統(tǒng)還配置1個以太網(wǎng)卡（TCP/IP協(xié)議）；3個串行通信接口（其中1個可配置為RS-485接口 ）；1個CAN通信接口和1個USB通信接口，可以靈活地實現(xiàn)網(wǎng)絡化控制。同時連接TFT（ CRT）的顯示卡。系統(tǒng)采用8.4″三菱500高亮度超薄液晶顯示器和薄膜按鍵，更適合于工業(yè)現(xiàn)場應用。可在其可視化界面內(nèi)很專業(yè)、很方便的監(jiān)控和實現(xiàn)各種操作，如：加工過程曲線圖形和加工件零件的各種信息；根據(jù)用戶需要編寫的PLC程序、在線監(jiān)控PLC和CNC信號和在線程序修改等；可以觀察加工過程中的機械坐標、程序坐標等一些重要的操作信息，有各種信號的診斷功能。
NC操作面板可用于控制系統(tǒng)和程序的起停操作，還可以通過它實現(xiàn)控制對象（如機床）的手動控制，如X、Y、Z軸的手動進給；主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制；潤滑、冷卻系統(tǒng)控制等，便于機床調(diào)試。WindowsCE. NET4.2實時內(nèi)核使數(shù)控系統(tǒng)可以以固定的時間間隔執(zhí)行實時任務，而且在執(zhí)行實時任務時，禁止其他非實時任務的執(zhí)行，并能夠直接獲得系統(tǒng)相關的硬件資源。系統(tǒng)CNC軟件包含與運動控制有關的所有功能，如對用戶的NC程序進行編譯、解釋代碼；運動軌跡的插補運算；軸的位置環(huán)控制及與軟件PLC和外部設備的通信等。
M720內(nèi)置的高速軟PLC符合IEC-1131-3標準，用戶可以使用梯形圖、功能程序段、指令表、流程圖及結(jié)構文本等多種PLC語言編程，完成各種復雜的機床邏輯控制。系統(tǒng)還內(nèi)置機床參數(shù)編輯器和邏輯分析儀（非常有用的調(diào)試工具），使得機床控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和保養(yǎng)非常簡便。
M720的“自適應預讀功能”可以在實時情況下，預處理幾百個NC程序段，并且可以根據(jù)相應的進給速率自動調(diào)整加、減速控制。自適應預讀功能速度變化曲線如圖4所示，圖中橫坐標是NC程序段，縱坐標F表示執(zhí)行速度。用灰色曲線表示的沒有預讀功能，因此每個程序段都要執(zhí)行加速和減速操作；而黑色曲線表示的G5.1的速度是連續(xù)變化的，這樣不僅增強了機床的效率，也提高了加工工件的表面光潔度。
系統(tǒng)的“曲率優(yōu)化功能”，可以使大量連續(xù)微小線段加工達到最佳效果，更好地保證加工過程的快速性、連續(xù)性和平穩(wěn)性。同時快速的 WindowsCE. NET4.2實時內(nèi)核能夠完成各種實時操作，滿足快速性要求。
系統(tǒng)采用“自適應調(diào)節(jié)技術”，可以在實時狀態(tài)下根除伺服滯后并且抑制由速度變化導致的共振干擾。能夠自動為每根軸選擇最佳參數(shù)，然后在運行過程中補償這些參數(shù)。精確停止插補功能及拐角平滑處理功能，能有效防止拐角處發(fā)生過切現(xiàn)象，可以獲得良好的加工精度。
良好的人機界面 操作人員可以通過功能鍵選擇5種不同的操作模式，菜單式操作簡單易學。界面類同F(xiàn)ANUC，操作全面兼容FANUC操作員。
數(shù)控系統(tǒng)直接配置通用網(wǎng)絡接口，使其具有強大的網(wǎng)絡通信功能，容易實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制，及分散化網(wǎng)絡加工，使現(xiàn)代化管理成為可能。
建立在WindowsCE. NET4.2實時內(nèi)核平臺上的M720數(shù)控系統(tǒng)具備柔性、開放性和不斷擴展的特性。通過簡單的系統(tǒng)參數(shù)及功能設定，便可實現(xiàn)各種先進的控制技術，滿足復雜加工和幾乎所有應用，如各種高速高精度車、銑、雕、磨、線切割及激光加工設備；復雜加工中心；5軸聯(lián)動機床等。為用戶提供一流的專家解決方案。
如：M720所獨有的曲率優(yōu)化功能，能對連續(xù)小線段加工軌跡進行平滑處理，進一步提高加工快速性，并獲得更好的表面光潔度。自適應預讀功能夠根據(jù)進給速度和加工軌跡處理加減速，避免小線段頻繁加減速，保證加工速度穩(wěn)定，實現(xiàn)快速加工。特別適用于高速雕銑機的控制。
M720系統(tǒng)還能夠根據(jù)加工距離、加工時間的變化對激光能量進行控制。距離調(diào)整功能可以控制激光頭（Z方向）與加工表面保持恒定距離。對于三維切割，可以保證切割的平整性，避免過切現(xiàn)象。非常適用于激光切割機的控制應用，兩個高分辨率的DA可高準的控制振鏡。
另外M720操作界面與FANUC完全相同，系統(tǒng)豐富全面的控制功能和卓越的性能，可以使學生更多地了解數(shù)控領域的先進技術和發(fā)展方向。
與傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)相比， WindowsCE. NET4.2實時內(nèi)核數(shù)控系統(tǒng)可以充分利用Windows平臺和CNC的開放式軟件工具開發(fā)所需的各種功能，使用戶可以靈活的組態(tài)CNC功能模塊，構成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)。以滿足普通機床、加工中心及各種特殊類型機床的復雜控制。這種實現(xiàn)形式上的變革使得系統(tǒng)可以更方便、更廣泛地應用計算機技術的先進成果，大幅度提升數(shù)控系統(tǒng)的控制性能，簡化系統(tǒng)實現(xiàn)難度，縮短研發(fā)周期；大大增強了系統(tǒng)的伸縮性和可擴展性。因此，WindowsCE. NET4.2實時內(nèi)核數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價格比，最有很強的生命力
