Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển hệ mở (OPEN CNG) để điều khiển máy phay 3 trục

1
CHNG 1. M ĐU 12
1.2 Mc tiêu, khách th vƠ đi tợng nghiên cứu. 15
1.2.1 Mục tiêu, khách thể. 15
1.2.2 Đối tợng nghiên cứu. 15
2.3 Nhim v ca đ tài và phm vi nghiên cứu. 15
1.3.1 Nhiệm vụ nghiên cứu: 15
1.4 Phng pháp nghiên cứu 15
CHNG 2. TNG QUAN 17
2.1 Gii thiu b điu khin có cu trúc m. 17
2.1.1 Khái nim v B điu khin có cu trúc m 17
2.1.2 Tm quan trọng ca b điu khin cu trúc m 20
2.1.3 u đim ca cu trúc m: 21
2.1.4 Tình hình nghiên cứu trong nc và th gii 23
2.1.4.1 Các nghiên cứu ngoƠi nc 23
2.1.4.1.1 D ÁN OSACA ( Open Architeture for control within Automation
Systems) 23
2.1.4.1.2 D ÁN OSEC ( Open systems environments for Controllers) 24
2.1.4.1.3 D ÁN OMAC (Open Modular Architecture Controller) 24
2.1.4.1.4 NgoƠi ra các trng đi học cũng có nhiu nghiên cứu v lĩnh vc này. . 25

2
2.1.4.1.5 Các nghiên cứu trong nc. 25
CHNG 3. C S LÝ THUYT 27
3.1 CU TRÚC MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 27
3.1.1 S đ nguyên lý và h thng 27
3.1.2 Kt cu phn cứng máy phay CNC 29
3.1.2.1 Trc vitme bi 29
3.1.2.2  sng lăn 35
3.1.2 Phn điu khin máy phay CNC 39

3.1.2.1 H thng điu khin s 40
3.1.2.1.1 H thng điu khin h 41
3.1.2.1.2 H thng điu khin kín 42
3.1.2.1.3 Cu trúc từng phn ca h thng điu khin s 43
3.1.2.2 Phn mm CNC 44
3.1.2.2.1 Phn mm điu khin 44
3.1.2.2.2 Phn mm ghép ni. 45
3.1.2.2.3 Post Processor. 46
3.1.2.2.4 Phn mm ứng dng. 47
3.1.2.3 Đng c bc 47
3.1.2.3.1 Khái nim 47

3
CHNG 4 PHNG ÁN THIT K MÁY CNC 56
4.1 Các thông s kỹ thut ca máy phay CNC 56
4.1.1 Các thông s chính 56
4.2 Thit k phn c khí 56
4.2.1 Phng án thit k khung máy 56
4.3 Thit k phn điu khin 61
4.3.1Phng án thit k mch điu khin 62
4.3.2Phng án thit k phn mm điu khin 64
CHNG 5. TệNH TOÁN THIT K MÁY VÀ B ĐIU KHIN 67
5.1 Tính toán thit k kt cu và h thng dn đng ca máy 67
5.1.1 Xác đnh lc kéo phn thân máy:. 67
5.1.2 Tính toán đng lc học và chọn đng c cho từng trc 68
5.1.2.1 Tính toán cho trc X 68
Hình 5.2 Lc tác dng lên trc X 68
5.1.2.4 Tính toán cho trc Z 73
5.2 Tính toán chọn sng lăn 74
5.3 Tính toán chọn bc trc vitme bi 76

5.3.1 Tính toán chọn trc vitme bi cho trc X 77
5.3.1 Tính toán chọn trc vitme bi cho trc Y 77

4
5.3.1 Tính toán chọn trc vitme bi cho trc Z 77
5.4 Thit k phần điu khin 77
5.4.1Thit k mch Breakout 78
5.4.2 Mch Driver đng c bc 79
5.5 Thit k Phn mm điu khin. 79
5.5.1.2 Các giao din ca mach 3: 80
CHNG 6. CH TO VÀ CHY KIM NGHIM 84
6.1 Ch to các b phn ca máy 84
6.1.1 Ch to trc X và kt cu ni trc ca đng c 84
6.1.2 Ch to trc Y và kt cu ni trc ca đng c 85
6.1.2 Ch to trc Z và kt cu ni trc ca đng c 87
6.1.3 Ch to mch Breakout 88
6.1.4 Ch to mch mch driver 3 trc đng c 90
6.1.5 T đin điu khin hoàn chnh 91
6.1.6 Phn mm điu khin 91
6.1.6 Máy hoàn chnh 98
6.1.4 Giao din máy khi đang lƠm vic 100
6.2 Chy kim nghim 100
CHNG 7. KT LUN VÀ KIN NGH 103

5
7.1 ĐÁNH GIÁ KT QA 103
7.2 KT LUN 104
7.3 HNG PHÁT TRIN CA Đ TÀI. 104

6
DANH SÁCH CÁCH CHỮ VIT TT
NGUYÊN GC CH VIT TT
- Intelligent Machining Systems IMS
- Open architecture controller OAC
- Numerical Control Markup Language NCML
- Numerical Control NC
- Adaptive control with optimisation ACO
- Adaptive control with constraints ACC
- Open System Architecture for Controls within Automation systems OSACA
- Open System Environment for Controllers OSEC
- Open Modular Architecture Controller OMAC
- Computer Numerical control CNC
- Automatic Programming Tool APT
- Computer- Aided Manufacturing CAM
- Computer-Aided Design CAD
- Personal Computer PC
- National Instruments NI
- Programmable Logic Controller PLC
- Application Programming Intreface API

7
- Dynamic Link Libraries DLL
- Recursive least square RLS
- Digital Differential Analyse DDA
- Measurement & Automation Explorer MAX
- Open Modular Architecture Controller) OMAC
- Analog to digital converters A/D
- Digital to analog converters D/A

8
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH TRANG
Hình 1.1: Máy phay CNC 8
Hình 2.1: Nhng u đim chính ca cu trúc m máy CNC 14
Hình 2.2: Ba cách m khác nhau ca h thng điu khin 14
Hình 2.3: Nguyên lỦ ắOpen CNC” kt hợp PC 17
Hình 3.1: S đ nguyên lý ca máy phay CNC 20
Hình 3.2: S đ điu khin h thng 21
Hình 3.3: Quan h gia lc và tc đ ca vitme 22
đai c thng vƠ vitme đai c bi
Hình 3.4: Trc vime bi 23
Hình 3.5: Kt cu vitme bi 24
Hình 3.6 : Profil ren na tròn 24
Hình 3.7: Rãnh hi bi kiu ng 25
Hình 3.8: Rãnh hi bi theo l khoan trong đai c 25
Hình 3.9: Hi bi theo rƣnh khoan đng ng 26
Hình 3.10: Chiu moment tác dng lên sng lăn 27
Hình 3.11: H thng điu khin h 30
Hình 3.12: H thng điu khin kín 31
Hình 3.13: Cu trúc từng phn ca h thng điu khin 32

9
Hình 3.14: Mi liên h gia PMC vi cm CNC và máy 34
Hình 3.15: Cu trúc Post Processor 35
Hình 3.16: Đng c bc 36
Hình 3.17: S đ cu to ca đng c bc 37
Hình 3.18: Đng c bc đn cc 38
Hình 3.19: Đng c bc lỡng cc 39
Hình 3.20: Đng c bc nhiu pha 39

Hình 3.21: Đng c bc kiu từ tr 40
Hình 3.22: Đng c bc kiu lai 40
Hình 3.23: S đ điu khin đng c bc 41
Hình 4.1: Phng án 1 42
Hình 4.2: Thanh dn hng 43
Hình 4.3: C cu dn hng ca các trc 43
Hình 4.4: Phng án 2 44
Hình 4.5: Sng lăn bi 45
Hình 4.6: S đ nguyên lỦ phng án 1 46
Hình 4.7: S đ nguyên lỦ phng án 2 47
Hình 4.8: Cu trúc phn mm điu khin 48
Hình 5.1: Lc kéo phn thân máy 50

10
Hình 5.2: Lc tác dng lên trc X 51
Hình 5.3: Lc tác dng lên trc Y 52
Hình 5.4: Lc tác dng lên trc X 54
Hình5.5: Lc tác dng lên sng lăn 55
Hình 5.6: S đ nguyên lý mch Breakout 57
Hình 5.7: S đ nguyên lý ca mch driver 58
Hình 5.8: Phn giao din ca Mach 3 59
Hình 5.9: Phn giao din menu toolpath 60
Hình 5.10: Phn giao din menu offset 61
Hình 6.1: Trc X 62
Hình 6.2: C cu ni trc ca đng c trc X 63
Hình 6.3: Trc Y 64
Hình 6.4: C cu ni trc ca trc Y 65
Hình 6.5: Trc Z 66
Hình 6.6: Mch Breakout hoàn thành 66
Hình 6.7: Mch driver 3 trc đng c 67

Hình 6.8: T đin hoàn chnh 67
Hình 6.9: Giao din chính ca phn mm 68
Hình 6.10: Giao din menu MDI 69

11
Hình 6.11: Giao din ca menu toolpath 70
Hình 6.12: Menu offset 71
Hình 6.13: Menu Setting 72
Hình 6.14: Menu Dianostics 73
Hình 6.15: Máy sau khi hoàn thành 74
Hình 6.16: Giao din ca máy khi đang lƠm vic 75
Hình 6.17: Bn v kỹ thut 76
Hình 6.18: Kt qu gia công 76







12
CHNG 1. M ĐU
Trong s phát trin ca thi đi hin đi hóa và công nghip hóa ai ai cũng bit
vƠ nghe nói đn nhiu v t đng hóa. Trong ngƠnh c khí cũng vy cm từ CNC(
computer numerical controller) hu nh mọi ngi trong ngƠnh đu bit. Máy CNC là
máy gia công kim loi tinh t có th to ra nhng chi tit phức tp theo yêu cu ca
công ngh hin đi. Phát trin nhanh chóng vi nhng tin b trong máy tính ta có th
bt gặp máy CNC di dng máy tin, máy phay, máy ct laze, máy ct tia nc có
ht mƠi, máy đt dp và nhiu dng máy công nghip hin đi khác.

Hình 1.1 Máy phay CNC
Máy CNC ra đi đƣ gii quyt đợc rt nhiu vn đ sn xut trong c khí, máy
CNC nó có nhng u đim ni bt lƠ năng sut cao có th ch to ra nhng chi tit có

13
đ chính xác cao. Nhng có nhng khuyt đim lƠ giá thƠnh cao vƠ chi phí đ bo trì
bo dỡng thay th thit b khó khăn, do hu ht máy CNC, ngày nay, ch yu lƠ đc
quyn nên vic thay th các thit b và phn cứng rt khó khăn vƠ ph thuc rt nhiu
vào nhà sn xut.
Chính vì lỦ do đó đ tài:“Nghiên cứu thit k b điu khin h m (OPEN
CNC) đ điu khin máy phay 3 trc” là cn thit vƠ đợc tin hành vi mc đích lƠ:
Thit k máy phay CNC 3 trc vi h điu khin có th thay th và sa cha d dàng.
Bn Báo cáo khoa học tng kt đ tài nghiên cứu ngoƠi chng m đu và kt
lun đ ngh, gm 5 chng phn ni dung có theo các ph lc, trong đó:
- Chng 1: Gii thiu phn m đu, trong chng nƠy, tác gi đ cp đn tính
cn thit và lý do chọn đ tài. Từ đó đ ra nhim v, phm vi vƠ phng pháp nghiên
cứu cho đ tài.
- Chng 2: Trình bày tng quan v lĩnh vc nghiên cứu. Trong chng 2, tác gi
gii thiu chung v lĩnh vc nghiên cứu, các công trình nghiên cứu  trong và ngoài
nc- Chng 3: C s lý thuyt, tp trung trình bày phn c s lý thuyt phc v
cho quá trình tính toán  chng 5, lƠ phn thit k tính toán v c khí vƠ phn điu
khin.
- Chng 4: Nêu Ủ tng vƠ phng án thit k. Trong chng nƠy, tác gi đ
cp đn các phng án ch to khung máy CNC từ đó chọn ra khung máy ti u vƠ
phù hợp nht đ ch to
- Chng 5: Tính toán và thit k máy và b điu khin
Từ phng án thit k đƣ đợc chọn, tác gi tin hành tính toán thit k từng chi
tit ca máy nh: Tính toán vƠ chọn đng c cho 3 trc, thit k b điu khin và phn
mm cho máy phay CNC.

14
- Chng 6: Ch to và kim nghim.
- Chng kt lun vƠ đ nghị.
Phụ lục





15
1.2 Mc tiêu, khách th vƠ đối tợng nghiên cứu.
1.2.1 Mục tiêu, khách thể.
Từ nhng phân tích trên ta thy vic ắNghiên cứu, thiết kế bộ điều khiển hệ
mở (OPEN CNC) để điều khiển máy phay 3 trục” lƠ cn thit, đóng vai trò quan trọng
trong vn đ c khí hóa, hin đi hóa nn sn xut  nc ta.
1.2.2 Đối tượng nghiên cứu.
- B điu khin ca máy phay 3 trc
2.3 Nhim v ca đ tài và phm vi nghiên cứu.
1.3.1 Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu tng quan nhng khái nim và s phát trin và tình hình ứng dng ca
b điu khin cu trúc m;
- Xây dng phn cứng ca mô hình máy phay CNC;
- Xây dng phn mm điu khin dng cu trúc m;
- Nghiên cứu th nghim hot đng ca mô hình tng th.
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu.
Đ tài tp trung nghiên cứu thit k b điu khin h m (Open CNC) cho máy
phay 3 trc. Các công vic tính toán thit k và ch to đợc trin khai chi tit. Các
thit b liên quan khác không thuc phm vi nghiên cứu ca đ tài.
1.4 Phng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu, phân tích lý thuyt.

- Phng pháp tham kho tài liu: Tài liu v điu khin t đng, tài liu v công
ngh CNC, tài liu v thit k mô phng, tài liu v lp trình vi điu khin, tài liu v
đng c bc, đng c Servoầ

16
- Tham kho mt s máy CNC có cu trúc tng t và giá thành ca chúng trên th
trng.
- Tham kho mt s tài liu v thit k máy phay CNC trc đơy.
- Tham kho các tài liu v thit k b điu khin cho máy CNC.
- Nghiên cứu kt cu ca các loi máy CNC trên th trng có tính năng tng t,
ci tin nhng khuyt đim.
Phng pháp thc nghim: Lp ráp và thí nghim các mch điu khin đng c DC
Step, b điu khin chính.



17
CHNG 2. TNG QUAN
2.1 Gii thiu b điu khin có cu trúc m.
B điu khin có cu trúc m OAC (Open Architecture Controller) hin là mt
thut ng đang đợc nhc nhiu đn trong lĩnh vc điu khin, ni mƠ h thng phn
cứng và phn mm đợc thit k theo cu trúc m đ có th m rng đợc rt nhiu
ứng dng cho ngi dùng chọn la. Chính điu nƠy cho phép ngi s dng điu chnh
và thêm vào nhng kỹ thut mi. Mt ví d d thy nht là có th gn thêm vào
Mainboard các Card m rng thông qua các rãnh cm hoặc có th b hoặc cƠi đặt phn
mm khác d dàng, tính m ca h thng máy tính đƣ khuyn khích rt nhiu công ty
cũng nh các nhƠ nghiên cứu phát trin và cung cp phn mm, phn cứng cũng nh
dch v h trợ cho máy tính điu nƠy lƠm tăng tim năng ca sn phẩm cung cp và do
đó đáp ứng đợc nhu cu ca khách hàng, lợi nhun thu ngày càng cao.
Vì nhng thành công to ln mà cu trúc m đƣ đt đợc trong ngành máy tính và

nhng u đim ca nó, các công ty và nhà nghiên cứu mun áp dng nó vƠo lĩnh vc
điu khin. Máy công c điu khin s CNC, h thng PLC, robot là nhng h thng
đang đợc quan tâm nghiên cứu đ áp dng vào cu trúc m.
2.1.1 Khái nim v B điu khin có cu trúc m
Có nhiu đnh nghĩa khác nhau v cu trúc h m ( hay h thng m) tùy theo
cách hiu và s quan tâm, nhn mnh đn khía cnh nƠo đó. Tiêu chuẩn ca Hip hi
Đin t quc t IEEE đƣ đnh nghĩa h thng m nh sau:
1

ắ Một hệ thống mở cung cấp khả năng có thể b sung những ứng dụng chạy trên
nhiều nền khác nhau từ những nhà cung cấp khác nhau, liên kết hoạt động với những
hệ thống ứng dụng khác, và thể hiện kiểu tơng tác phù hợp với ngời sử dụng ”.


(
1
) TS.Thái Th Thu HƠ đề tài KC-03 trang 85

18
Nhng đnh nghĩa trên khá rng đ nêu lên nhng đặc đim ca h thng điu
khin m. Mi nhóm nghiên cứu đƣ có đnh nghĩa riêng vƠ có liên quan gn hn đn
lĩnh vc sn xut. Giáo s Koren ca đi học Michigan đnh nghĩa nh sau: ắ Bộ điều
khiển có cấu trúc mở là bộ điều khiển đợc thiết kế và chế tạo nhằm tích hợp thiết bị
đo lờng, điều khiển mới và những mođun phần mềm bằng cách cho phép truy cập đến
tập hợp định sẵn những biến điều khiển bên trong bộ điều khiển”
2

Trong khi đó đnh nghĩa ca OSACA, mt d án nghiên cứu v cu trúc m ca
Châu Âu li nhn mnh đn tm quan trọng ca vic giao tip gia các môđun phn
mm :

ắMột hệ thống điều khiển mở theo quan niệm của OSACA, bao gm những tập
hợp hợp lý những thành phần rời rạc.Việc giao tiếp giữa những thành phần này với
nền hệ thống đợc thiết kế sao cho những thành phần từ nhà cung cấp khác nhau , có
thể kết hợp với nhau để tạo nên chức năng điều khiển hoàn chỉnh và chính xác.Các
chức năng điều khiển này có thể chạy trên nhiều nền khác nhau và thể hiện một dao
diện phù hợp cho ngời dùng cũng nh có thê giao tiếp tốt với hệ thống khác”(
3
)
Mt đnh nghĩa khá chi tit v điu khin ca cu trúc m ca Shotfield trong
lun văn tin sĩ, Ông đnh nghĩa nh sau : ắMột bộ điều khiển cấu trúc mở phải có tính
linh hoạt trong phần cứng và phần mềm. Nó cho phép phần cứng thaỔ đi cấu hình cơ
bản , phần mềm thaỔ đi ở các cấp điều khiển, điều này cho phép những nhà phát triển
phần cứng và phần mềm bên ngoài tham gia, do đó tạo ra một nền phát triển rộng lớn
cho công nghệ mới”
4



(
2
) TS.Thái Th Thu HƠ đề tài KC-03 trang 85
(
3
) TS.Thái Th Thu HƠ đề tài KC-03 trang 85
(
4
) TS.Thái Th Thu HƠ đề tài KC-03 trang 85

19
Tính linh hot liên quan đn khía cnh bên trong ca b điu khin cu trúc m,

nó yêu cu b điu khin phi có tính môđun vƠ m rng. Đ có phn cứng linh hot
thì b điu khin phi có cu trúc chức năng ca bus máy tính, có th tham gia hoặc
bt đi phn cứng d dàng. Nhng phn cứng này có th là các cm bin, c cu chp
hành hay b x lý mnh hn đ tha mãn mt ứng dng chuyên bit nƠo đó. Cu trúc
này phi tuân theo chuẩn công nghip nh VME bus hoặc PC bus.Tính linh hot ca
phn mm th hin bằng vic s dng ngôn ng tiêu chuẩn cho lp trình, ngi s
dng có th truy xut đn các cp ca chng trình có tính môđun đ d dàng sa đi.
Ngôn ng lp trình cũng phi tuân theo chuẩn công nghip nh ngôn ng C/C++ chẳng
hn.
Tính tích hợp s dng di 2 dng:
- Thứ nht, phi có kh năng tích hợp thit b cùng cp ( ví d nh liên kt vi
robot và thit b vn chuyn phôi.
- Thứ 2 là dng tích hợp  mức cao hn, lên k hoch tin trình và thit k h
thng. Dng tích hợp nƠy đôi khi không đợc chú ý nhiu khi thit k b điu khin
cu trúc m.
Tóm li ngợc vi tính linh hot, tính tích hợp liên quan đn phn bên ngoài ca
b điu khin. Bi vì không có bt kỳ h thng ca nhà cung cp nào có th tha mãn
tt c các tác v yêu cu nên kh năng tích hợp hiu qu vi thit b khác là rt cn
thit ca b điu khin cu trúc m.
Tính tiêu chuẩn là kh năng xơy dng sn phẩm có th tích hợp tt vi h thng
ln hn, liên kt hot đng vi nhng sn phẩm khác và có th chy trên nn phn
cứng máy tính khác nhau da trên mt tiêu chuẩn chung.Tuy nhiên vic thc thi tính
tiêu chuẩn cho b điu khin cu trúc m là rt khó khăn ví vn cha có s thng nht

20
và nhiu tr ngi vì khi lp ra tiêu chuẩn mi thì nhng h thng cũ lƠ h thng không
đt tiêu chuẩn
2.1.2 Tầm quan trọng ca b điu khin cu trúc m
Thông thng nhng nhà sn xut phn cứng máy tính và các công ty vit phn
mm là riêng bit nhau. Nhng công ty điu khin hƠng đu cũng nh nhƠ phn cứng

truyn thng li mun phát trin h thng ca mình bằng cách nhúng phn mm vào
phn cứng (chng trình đợc cƠi đặt sẵn trong IC chuyên dng). Vì vy mun chy
mt ứng dng nƠo thì ngi s dng phi cn phn cứng đc quyn ca ứng dng đó.
Do đó các nhƠ sn xut ra sức bo v th phn ca mình và tránh ti đa tính m ca h
thng. Nhng bt tin s gặp phi khi s dng cu trúc đóng, đc quyn là :
Các máy công c CNC thông thng có nhng phn cứng và phn mm đc
quyn, nên đi vi ngi s dng, chúng ging nh nhng chic hp đen. Nhng
ngi s dng buc phi làm vic vi nhng th vic có chức năng gii hn. Nhng
th vin chức năng nƠy có th đáp ứng nhu cu ca ngi s dng trong quá trình sn
xut, nhng mun m rng mt s tính năng mi ( ví d nh thêm vƠo h thng mt s
cm bin mi đ kim soát mt thông s nƠo đó trong quá trình sn xut) thì không th.
Nhng h thng CNC này có tính linh hot b gii hn vƠ không đáp ứng nhng yêu
cu ngƠy cƠng tăng cao ca khách hàng.
Trên th gii có rt nhiu máy công c CNC h thng c khí còn s dng tt
nhng b điu khin đƣ li thi và ch có th vn hành vi hiu sut kém so vi b điu
khin mi nht. Có th làm gì vi nhng máy CNC nƠy khi chúng không đ hiu sut
làm vic và rt khó bán đợc, chi phí nâng cp thì quá cao. Đơy chính là mt bt cp
ca máy CNC thông thng có cu trúc đóng vi yêu cu nâng cp thng xuyên ca
nhà sn xut.

21
Mặt khác khi có máy hng hóc cn thay th ph tùng, ngi s dng phi ph
thuc hoàn toàn vào nhà cung cp máy. Thi gian ch nhân viên bo trì sa cha hoặc
đặt mua nhng ph tùng đc quyn s kéo dài gây thit hi ln v kinh t. Dch v sa
cha bo trì thng tng đi cao.
2.1.3 u đim ca cu trúc m:
- D dàng nâng cp, gim chi phí. Vòng đi ca máy CNC cũ có th đợc kéo dài
vi 1 chi phí thp;
- Tăng thi gian s dng máy (gim thi gian ngừng máy do không ph thuc vào
nhà cung cp đc quyn), nh đó sn phẩm có tính cnh tranh cao;

- Có th điu khin đợc thông qua mng INTERNET mng LAN. Đơy lƠ xu
hng mi trong thi đi công ngh thông tin;
- Chuẩn đoán tình trng ca máy trong thi gian thc.
Tính m ca CNC khuyn khích các nhà sn xut phn cứng cũng nh phn mm
ca máy ging nh ngƠnh máy tính.
Vi u đim trên nên nhng ngi cn đn cu trúc m bao gm nhng nhà tích
hợp h thng, nhng ngi s dng cui cùng, nhng công ty phát trin phn cứng và
phn mm, điu nƠy đợc minh họa nh hình 2.1

22

Hình 2.1: Nhng u đim chính ca cu trúc m máy CNC
Có 3 cách m trong mt chng trình điu khin đợc trình bày  hình 2.2

Hình 2.2: 3 cách m khác nhau ca h thng điu khin

23
Cách thứ 1 có giao din ngi- máy m. Đơy lƠ cách thông dng và cn thit hin
nay (Human machine interface-HMI). Hu ht các nhà cung cp ( nh GE Fanuc
Sienmens) đa ra đặc đim da trên nn PC vƠ môi trng Window kt hợp vi điu
khin đ gii quyt nhim v chuyn đng trong thi gian thc.
Cách thứ 2 là nhà cung cp đa ra phng pháp m đi vi giao din và c phn
điu khin s (NC kernel). Có nhiu nhà sn xut nh có gii pháp da trên máy tính
và card x lý tín hiu s đ điu khin chuyn đng. Mt s nhà cung cp khác chy h
điu hành thi gian thc song song vi h điu hành Windows trên cùng mt vi x lý.
Có th hiu ngn gọn là nhà cung cp to ra mt th vin các hàm API cho khách hàng
mình s dng vào nhng ứng dng riêng vào từng nhu cu.
Cách m thứ 3 là cách m là nhà cung cp trung gian. Trong trng hợp này, mt
tp hợp các công ty, t chức liên hip li vƠ xác đnh tt c các phng thức giao tip
ca nhng môđun phn mm điu khin khác nhau, bao gm c phn thi gian thc (

nh điu khin chuyn đng, điu khin trc).
2.1.4 Tình hình nghiên cứu trong nc vƠ th gii
2.1.4.1 Các nghiên cứu ngoƠi nc
Hin nay trên th gii có các d án khác nhau v b điu khin cu trúc m nh
OSACA, OSEC, OMAC và HOAM.
2.1.4.1.1 D ÁN OSACA ( Open Architeture for control within Automation
Systems)
D án nƠy đợc các nc Pháp, Đức, Italia, Tây ban nha và Thy sỹ bt đu thc
hin từ năm 1992. D án nƠy đợc Liên minh Châu âu tài trợ (EC) vi thành phn
tham gia lƠ các trng đi học và các công ty cung cp gii pháp điu khin và máy
công c.  d án này mc tiêu đặt ra là phát trin mt b điu khin m ca nhà cung
cp trung gian, nhằm nâng cao tính cnh tranh và linh hot ca mt b điu khin.

24
Kt qu đt đợc gm 2 đim chính:
- To ra đợc mt giao din lp trình ứng dng API chung, đc lp vi nhng b
phn hợp thƠnh khác nh phn cứng, h điu hành, kênh giao tip mà tp hợp chúng li
tt c gọi là mt nn (Platform);
- Mt cu trúc đnh nghĩa tt c nhng môđun OSACA c bn (nhng hp nh
phía trên hình 1.2) vi chức năng chuyên bit ca chúng.
D án này có nhiu áp dng th nghim quan trọng vƠ đợc nhiu công ty ln 
châu âu áp dng nh BM, Mercedes.
2.1.4.1.2 D ÁN OSEC ( Open systems environments for Controllers)
D án này bao gm các công ty ln ca Nht nh Toshiba, Toyota, Yamazaki,
IBM Japan, Mitsubishi, đƣ liên kt thành mt nhóm đ phát trin mt b điu khin cu
trúc m đ điu khin các thit b s. Mc đích nghiên cứu ca d án này là to ra b
điu khin có cu trúc m trên nn máy tính cá nhơn đ điu khin các thit b sn xut.
2.1.4.1.3 D ÁN OMAC (Open Modular Architecture Controller)
VƠo năm 1994, 3 hƣng sn xut xe hi ln ca Mỹ (Chysler, Ford, General) đƣ
nêu ra và yêu cu mt b điu khin có cu trúc m áp dng cho ngành công nghip ô

tô.
Nhóm nghiên cứu này tp trung vào vic xây dng nhng b điu khin khác
nhau trên c s kinh nghim ca các nhà s dng phn mm cũng nh ca các nhà ch
to máy. OMAC, 1999 có tt c 14 modun API phức tp. Các môđun nƠy đợc xác
đnh bi ngôn ng đnh nghĩa giao tip (Interface Definition Language ậIDL) và phn
ln trong s chúng đu có các phn nh cp di (Subpart). Nhng đặc tính chi tit ca
các môđun nƠy, ví d môđun Axis có tt c 10 phn ph cp di vi hn 400 phng
thức.

25
2.1.4.1.4 NgoƠi ra các trng đi học cũng có nhiu nghiên cứu v lĩnh vc nƠy.
Đi học Michigan là mt trong nhng trng đu tiên nghiên cứu v cu trúc m
vi d án v máy phay CNC có cu trúc m. Trong giai đon đu ca d án (1986-
1993) các môđun điu khin cho mt máy phay CNC thông thng đƣ đợc phát trin
và chy trong môi trng MS-DOS trên máy tính Intel 486. Giai đon 2 phát trin ca
d án (từ năm 1993) ch yu tp trung vào kỹ thut phn mm. Tuy vy áp lc ca th
trng vƠ xu hng phát trin ca công ngh, nhng nhà sn xut đƣ thay đi theo
ngi s dng đ phát trin và tn ti. Vi cu trúc m b điu khin có th đợc xây
dng từ nhng b phn cu thành tt nht ca nhng nhà cung cp tt nht chứ không
ph thuc vào mt nhà cung cp chuyn từ ắcu trúc đóng, bo v th trng” sang
ắcu trúc m , đa dng th trng”. Điu này phá b s đc quyn, khuyn khích s tp
trung nghiên cứu và phát trin trong lĩnh vc máy công c điu khin s CNC ging
nh ngƠnh công nghip máy tính.
2.1.4.1.5 Các nghiên cứu trong nc.
 nc ta, vn đ cu trúc m cho máy CNC s đem li nhng ngun lợi ln. Các
máy CNC thông thng có giá thành rt cao, chi phí bo trì sa cha ln vì ph thuc
vào nhà cung cp đc quyn. Vi cu trúc m ta có th tn dng nhng máy công c
NC hin có, gim giá thành, vic thay th nâng cp d dƠng hn nhiu.
Hin ti trong nc cũng có rt nhiu các nghiên cứu v h thng điu khin CNC
vƠ đu ly Ủ tng chính là Open CNC là kh năng s dng PC và các chuẩn ca PC 

phm vi đu vào CNC, nhằm tăng thêm kh năng tích hợp vƠ đng thi gim giá thành
cho b điu khin CNC. Điu này dn đn vic to nên phn t mang đặc đim ắlõi
CNC”