概述
數控系統數控系統是數字控制系統簡稱，英文名稱為Numerical Control System，早期是由硬體電路構成的稱為硬體數控（Hard NC），1970年代以後，硬體電路元件逐步由專用的計算機代替稱為計算機數控系統。數控系統是數字控制系統的簡稱，英文名稱為（Numerical Control System），早期是由硬體電路構成，稱為硬體數控（Hard NC），1970年代以後，硬體電路元件逐步由專用的計算機代替稱為計算機數控系統。計算機數控（Computerized Numerical Control，簡稱CNC）系統是用計算機控制加工功能，實現數值控制的系統。CNC系統根據計算機存儲器中存儲的控制程式，執行部分或全部數值控制功能，並配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統。通過利用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一台或多台機械設備動作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和開關量。
發展
我國數控系統雖取得了較大發展，但是我國高檔數控工具機配套的數控系統90%以上的都是國外產品，特別是對於國防工業急需的高檔數控工具機，高檔數控系統是決定工具機裝備的性能、功能、可靠性和成本的關鍵因素，而國外對我國至今仍進行封鎖限制，成為制約我國高檔數控工具機發展的瓶頸。為加快數控技術行業的發展，國家出台了一系列政策，包括國務院批准實施《裝備製造業調整和振興計畫》和《高檔數控工具機與基礎製造裝備》國家科技重大專項計畫，為我國數控技術行業創造了良好的外部環境，《裝備製造業調整和振興規劃》明確提出：“堅持裝備自主化與重點建設工程相結合，堅持自主開發與引進消化吸收相結合，堅持發展整機與提高基礎配套水平相結合的基本原則”，提升數控系統等基礎配套件的市場占有率，是落實裝備自主化的重要內容。國家科技重大專項《高檔數控工具機與基礎製造裝備》也提出，到2020年，國產高檔數控工具機的市場占有率要實現較大程度的提高。
目前我國正處於工業化中期，即從解決短缺為主逐步向建設經濟強國轉變，煤炭、汽車、鋼鐵、房地產、建材、機械、電子、化工等一批以重工業為基礎的高增長行業發展勢頭強勁，構成了對工具機市場尤其是數控工具機的巨大需求。根據《中國數控系統行業發展前景與投資預測分析報告前瞻》所統計的數據顯示，我國工具機消費額從2002年起已經連續8年排名世界第一。2009年，中國工具機消費額大於世界排名第二位的日本和第三位的德國消費額之和。據國家發展改革委副主任張國寶於《在數控系統產業發展座談會上的講話》介紹，未來若干年內，我國數控工具機市場需求量將繼續以年均10-15%的速度增長，市場潛力巨大。隨著中國製造業升級，中國現有普通工具機也亟需改造升級，因此，數控系統行業市場空間廣闊，具備進一步發展的巨大潛力。
“十二五”期間，隨著國民經濟快速的發展，汽車、船舶、工程機械、航天航空等行業將為我國工具機行業提供巨大的需求，前瞻網預計到2015年我國各類數控工具機及數位化機械所需數控系統需求將達到25萬台套以上(不包含進口工具機所配套的數控系統)，產品結構也逐漸向中、高檔轉化，其中高檔數控系統所占比率將提升至10%左右，中檔數控系統所占比重提升至50%左右。而根據國家科技重大專項之一《高檔數控工具機與基礎製造裝備》要求，到2020年，國產中、高檔數控工具機用的國產數控系統市場占有率達到60%以上;國內中高端數控系統市場有12萬台的替代空間，未來行業空間巨大。
構成
數控系統構成目前世界上的數控系統種類繁多，形式各異，組成結構上都有各自的特點。這些結構特點來源於系統初始設計的基本要求和工程設計的思路。例如對點位控制系統和連續軌跡控制系統就有截然不同的要求。對於T系統和M系統，同樣也有很大的區別，前者適用於迴轉體零件加工，後者適合於異形非迴轉體的零件加工。對於不同的生產廠家來說，基於歷史發展因素以及各自因地而異的複雜因素的影響，在設計思想上也可能各有千秋。例如，美國Dynapath系統採用小板結構，便於板子更換和靈活結合，而日本FANUC系統則趨向大板結構，使之有利於系統工作的可靠性，促使系統的平均無故障率不斷提高。然而無論哪種系統，它們的基本原理和構成是十分相似的。
一般整個數控系統由三大部分組成，即控制系統，伺服系統和位置測量系統。控制系統按加工工件程式進行插補運算，發出控制指令到伺服驅動系統；伺服驅動系統將控制指令放大，由伺服電機驅動機械按要求運動；測量系統檢測機械的運動位置或速度，並反饋到控制系統，來修正控制指令。這三部分有機結合，組成完整的閉環控制的數控系統。
控制系統主要由匯流排、CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、可程式序控制器邏輯控制單元以及數據輸入/輸出接口等組成。最新一代的數控系統還包括一個通訊單元，它可完成CNC、PLC的內部數據通訊和外部高次網路的連線。伺服驅動系統主要包括伺服驅動裝置和電機。位置測量系統主要是採用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。
1、硬體結構
數控系統的硬體由數控裝置、輸入/輸出裝置、驅動裝置和工具機電器邏輯控制裝置等組成，這四部分之間通過I/O接口互連。
數控裝置是數控系統的核心，其軟體和硬體來控制各種數控功能的實現。
數控裝置的硬體結構按CNC裝置中的印製電路板的插接方式可以分為大板結構和功能模組（小板）結構；按CNC裝置硬體的製造方式，可以分為專用型結構和個人計算機式結構；按CNC裝置中微處理器的個數可以分為單微處理器結構和多微處理器結構。
（1）大板結構和功能模板結構
1）大板結構
大板結構CNC系統的CNC裝置由主電路板、位置控制板、PC板、圖形控制板、附加I/O板和電源單元等組成。主電路板是大印製電路版，其它電路板是小板，插在大印製電路板上的插槽內。這種結構類似於微型計算機的結構。
2）功能模組結構
（2）單微處理器結構和多微處理器結構
1）單微處理器結構
在單微處理器結構中，只有一個微處理器，以集中控制、分時處理數控裝置的各個任務。
2）多微處理器結構
隨著數控系統功能的增加、數控工具機的加工速度的提高，單微處理器數控系統已不能滿足要求，因此，許多數控系統採用了多微處理器的結構。若在一個數控系統中有兩個或兩個以上的微處理器，每個微處理器通過數據匯流排或通信方式進行連線，共享系統的公用存儲器與I/O接口，每個微處理器分擔系統的一部分工作，這就是多微處理器系統。
2、軟體結構
CNC軟體分為套用軟體和系統軟體。CNC系統軟體是為實現CNC系統各項功能所編制的專用軟體，也叫控制軟體，存放在計算機EPROM記憶體中。各種CNC系統的功能設定和控制方案各不相同，它們的系統軟體在結構上和規模上差別很大，但是一般都包括輸入數據處理程式、插補運算程式、速度控制程式、管理程式和診斷程式。
（1）輸入數據處理程式
它接收輸入的零件加工程式，將標準代碼表示的加工指令和數據進行解碼、數據處理，並按規定的格式存放。有的系統還要進行補償計算，或為插補運算和速度控制等進行預計算。通常，輸入數據處理程式包括輸入、解碼和數據處理三項內容。
（2）插補計算程式
CNC系統根據工件加工程式中提供的數據，如曲線的種類、起點、終點等進行運算。根據運算結果，分別向各坐標軸發出進給脈衝。這個過程稱為插補運算。進給脈衝通過伺服系統驅動工作檯或刀具作相應的運動，完成程式規定的加工任務。
CNC系統是一邊插補進行運算，一邊進行加工，是一種典型的實時控制方式，所以，插補運算的快慢直接影響工具機的進給速度，因此應該儘可能地縮短運算時間，這是編制插補運算程式的關鍵。
(3)速度控制程式
速度控制程式根據給定的速度值控制插補運算的頻率，以保預定的進給速度。在速度變化較大時，需要進行自動加減速控制，以避免因速度突變而造成驅動系統失步。
(4)管理程式
管理程式負責對數據輸入、數據處理、插補運算等為加工過程服務的各種程式進行調度管理。管理程式還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進行處理。
(5)診斷程式
診斷程式的功能是在程式運行中及時發現系統的故障，並指出故障的類型。也可以在運行前或故障發生後，檢查系統各主要部件（CPU、存儲器、接口、開關、伺服系統等）的功能是否正常，並指出發生故障的部位。
分類
全閉環數控系統1、按被控工具機的運動軌跡分類
（1）點位控制數控系統
控制工具相對工件從某一加工點移到另一個加工點之間的精確坐標位置,而對於點與點之間移動的軌跡不進行控制，且移動過程中不作任何加工。這一類系統的設備有數控鑽床、數控坐標鏜床和數控沖床等。
（2）直線控制數控系統
不僅要控制點與點的精確位置，還要控制兩點之間的工具移動軌跡是一條直線，且在移動中工具能以給定的進給速度進行加工，其輔助功能要求也比點位控制數控系統多，如它可能被要求具有主軸轉數控制、進給速度控制和刀具自動交換等功能。此類控制方式的設備主要有簡易數控車床、數控鏜銑床等。
（3）輪廓控制數控系統
這類系統能夠對兩個或兩個以上坐標方向進行嚴格控制，即不僅控制每個坐標的行程位置，同時還控制每個坐標的運動速度。各坐標的運動按規定的比例關係相互配合，精確地協調起來連續進行加工，以形成所需要的直線、斜線或曲線、曲面。採用此類控制方式的設備有數控車床、銑床、加工中心、電加工工具機和特種加工工具機等。
2、按伺服系統分類
按照伺服系統的控制方式，可以把數控系統分為以下幾類：
（1）開環控制數控系統
這類數控系統不帶檢測裝置，也無反饋電路，以步進電動機為驅動元件，如圖3所示。CNC裝置輸出的指令進給脈衝經驅動電路進行功率放大，轉換為控制步進電動機各定子繞組依此通電／斷電的電流脈衝信號，驅動步進電動機轉動，再經工具機傳動機構(齒輪箱，絲槓等)帶動工作檯移動。這種方式控制簡單，價格比較低廉，被廣泛套用於經濟型數控系統中。
（2）半閉環控制數控系統
位置檢測元件被安裝在電動機軸端或絲槓軸端，通過角位移的測量間接計算出工具機工作檯的實際運行位置(直線位移)，並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行控制，其控制框圖如圖4所示。由於閉環的環路內不包括絲槓、螺母副及工具機工作檯這些大慣性環節，由這些環節造成的誤差不能由環路所矯正，其控制精度不如閉環控制數控系統，但其調試方便，可以獲得比較穩定的控制特性，因此在實際套用中，這種方式被廣泛採用。
（3）全閉環控制數控系統
位置檢測裝置安裝在工具機工作檯上，用以檢測工具機工作檯的實際運行位置(直線位移)，並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行控制。這類控制方式的位置控制精度很高，但由於它將絲槓、螺母副及工具機工作檯這些大慣性環節放在閉環內，調試時，其系統穩定狀態很難達到。
3、按數控系統功能水平分類
（1）經濟型數控系統
又稱簡易數控系統，通常僅能滿足一般精度要求的加工，能加工形狀較簡單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件，採用的微機系統為單板機或單片機系統，如：經濟型數控線切割工具機，數控鑽床，數控車床，數控銑床及數控磨床等。
（2）普及型數控系統
通常稱之為全功能數控系統，這類數控系統功能較多，但不追求過多，以實用為準。
（3）高檔型數控系統
指加工複雜形狀工件的多軸控制數控系統，且其工序集中、自動化程度高、功能強、具有高度柔性。用於具有5軸以上的數控銑床，大、中型數控工具機、五面加工中心，車削中心和柔性加工單元等。
工作流程
工作流程1、輸入：零件程式及控制參數、補償量等數據的輸入，可採用光電閱讀機、鍵盤、磁碟、連線上級計算機的DNC 接口、網路等多種形式。CNC裝置在輸入過程中通常還要完成無效碼刪除、代碼校驗和代碼轉換等工作。
2、解碼：不論系統工作在MDI方式還是存儲器方式，都是將零件程式以一個程式段為單位進行處理，把其中的各種零件輪廓信息(如起點、終點、直線或圓弧等)、加工速度信息(F 代碼)和其他輔助信息(M、S、T代碼等)按照一定的語法規則解釋成計算機能夠識別的數據形式，並以一定的數據格式存放在指定的記憶體專用單元。在解碼過程中，還要完成對程式段的語法檢查，若發現語法錯誤便立即報警。
3、刀具補償：刀具補償包括刀具長度補償和刀具半徑補償。通常CNC裝置的零件程式以零件輪廓軌跡編程，刀具補償作用是把零件輪廓軌跡轉換成刀具中心軌跡。目前在比較好的CNC裝置中，刀具補償的工件還包括程式段之間的自動轉接和過切削判別，這就是所謂的C刀具補償。
4、進給速度處理： 編程所給的刀具移動速度，是在各坐標的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據合成速度來計算各運動坐標的分速度。在有些CNC裝置中，對於工具機允許的最低速度和最高速度的限制、軟體的自動加減速等也在這裡處理。
5、插補：插補的任務是在一條給定起點和終點的曲線上進行“ 數據點的密化 ”。插補程式在每個插補周期運行一次，在每個插補周期內，根據指令進給速度計算出一個微小的直線數據段。通常，經過若干次插補周期後 ，插補加工完一個程式段軌跡，即完成從程式段起點到終點的“數據點密化”工作。
6、位置控制：位置控制處在伺服迴路的位置環上， 這部分工作可以由軟體實現， 也可以由硬體完成。它的主要任務是在每個採樣周期內，將理論位置與實際反饋位置相比較， 用其差值去控制伺服電動機。在位置控制中通常還要完成位置迴路的增益調整、各坐標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償，以提高工具機的定位精度。
7、I/0 處理：I/O 處理主要處理CNC裝置面板開關信號，工具機電氣信號的輸入、輸出和控制(如換刀、換擋、冷卻等) 。
8、顯示：CNC裝置的顯示主要為操作者提供方便，通常用於零件程式的顯示、參數顯示、刀具位置顯示、工具機狀態顯示、報警顯示等。有些CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態和動態圖形顯示。
9、診斷： 對系統中出現的不正常情況進行檢查、定位，包括在線上診斷和脫機診斷。
套用舉例
常用的數控系統有發那科、西門子、三菱、廣數、華中等數控系統。
發那科系統1、發那科（FANUC）系統簡介
FANUC系統是日本富士通公司的產品，通常其中文譯名為發那科。FANUC系統進入中國市場有非常悠久的歷史，有多種型號的產品在使用，使用較為廣泛的產品有FANUC 0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在這些型號中，使用最為廣泛的是FANUC0系列。
系統在設計中大量採用模組化結構。這種結構易於拆裝、各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便於維修、更換。FANUC系統設計了比較健全的自我保護電路。
PMC信號和PMC功能指令極為豐富，便於工具機廠商編制PMC控制程式，而且增加了編程的靈活性。系統提供串列RS232C接口，乙太網接口，能夠完成PC和工具機之間的數據傳輸。
FANUC系統性能穩定，操作界面友好，系統各系列總體結構非常的類似，具有基本統一的操作界面。FANUC系統可以在較為寬泛的環境中使用，對於電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應性很強。
鑒於前述的特點，FANUC系統擁有廣泛的客戶。使用該系統的操作員隊伍十分龐大，因此有必要了解該系統的一些軟、硬體上的特點。
我們可以通過常見的FANUC 0系列了解整個FANUC系統的特點。
（1） 剛性攻絲
主軸控制迴路為位置閉環控制，主軸電機的鏇轉與攻絲軸（Z軸）進給完全同步，從而實現高速高精度攻絲。
（2）複合加工循環
複合加工循環可用簡單指令生成一系列的切削路徑。比如定義了工件的最終輪廓，可以自動生成多次粗車的刀具路徑，簡化了車床編程。
（3）圓柱插補
適用於切削圓柱上的槽,能夠按照圓柱表面的展開圖進行編程。
（4）直接尺寸編程
可直接指定諸如直線的傾角、倒角值、轉角半徑值等尺寸，這些尺寸在零件圖上指定，這樣能簡化部件加工程式的編程。
（5）記憶型螺距誤差補償 可對絲槓螺距誤差等機械系統中的誤差進行補償，補償數據以參數的形式存儲在CNC的存儲器中。
（6）CNC內裝PMC編程功能
PMC對工具機和外部設備進行程式控制
（7）隨機存儲模組
MTB(工具機廠)可在CNC上直接改變PMC程式和宏執行器程式。由於使用的是快閃記憶體晶片，故無需專用的RAM寫入器或PMC的調試RAM。
西門子數控系統2、西門子（SINUMERIK）數控系統簡介
西門子（SINUMERIK）數控系統是德國西門子公司的產品。西門子憑藉在數控系統及驅動產品方面的專業思考與深厚積累，不斷製造出工具機產品的典範之作，為自動化套用提供了日趨完美的技術支持。SINUMERIK 不僅意味著一系列數控產品，其力度在於生產一種適於各種控制領域不同控制需求的數控系統，其構成只需很少的部件。它具有高度的模組化、開放性以及規範化的結構，適於操作、編程和監控。 主要包括：控制及顯示單元、PLC 輸入/輸出單元（PP）、PROFIBUS 匯流排單元、伺服驅動單元、伺服電機等部分。
主要數控系統類型有：
（1）SINUMERIK 802S/C系統
SINUMERIK 802S/C系統專門為低端數控工具機市場而開發的經濟型CNC控制系統。802S/C兩個系統具有同樣的顯示器，操作面板，數控功能，PLC編程方法等，所不同的只是SINUMERIK 802S帶有步進驅動系統，控制步進電機，可帶3個步進驅動軸及一個±10V模擬伺服主軸；SINUMERIK 802C帶有伺服驅動系統,它採用傳統的模擬伺服±10V接口,最多可帶3個伺服驅動軸及一個伺服主軸。
（2）SINUMERIK 802D系統
該系統屬於中低檔系統，其特點是：全數字驅動，中文系統，結構簡單(通過PROFIBUS連線系統面板、I/O模組和伺服驅動系統)，調試方便。具有免維護性能的SINUMERIK 802D核心部件-控制臺單元（PCU）具有CNC、PLC、人機界面和通訊等功能，集成的PC硬體可使用戶非常容易地將控制系統安裝在工具機上。
（3)SINUMERIK 840D/810D/840Di系統
840D/810D是幾乎同時推出的，具有非常高的系統一致性，顯示/操作面板、工具機操作面板、S7-300PLC、輸入/輸出模組、PLC程式語言、數控系統操作、工件程式編程、參數設定、診斷、伺服驅動等許多部件均相同。
SINUMERIK 810D是840D的CNC和驅動控制集成型，SINUMERIK 810D系統沒有驅動接口，SINUMERIK 810D NC軟體選件的基本包含了840D的全部功能。
採用PROFIBUS-DP現場匯流排結構西門子840Di系統，全PC集成的SINUMERIK 840Di數控系統提供了一個基於PC的控制概念。
(4)SINUMERIK 840C系統
SINUMERIK 840C系統一直雄居世界數控系統水平之首，內裝功能強大的PLC 135WB2，可以控制SIMODRIVE 611A/D模擬式或數字式交流驅動系統，適合於高複雜度的數控工具機。
交流驅動系統
（1）SIMODRIVE611A：模擬式伺服，配合1FT5系列進給驅動電機(600V)和1PH7主軸電機, 可控制主軸，進給軸，及普通異步電機。
（2） SIMODRIVE 611D：數字式伺服，配合1FT6/1FK6系列進給驅動電機和1PH7主軸電機，可控制主軸，進給軸等，只能配合810D、840D、840C數控系統。
（3）SIMODRIVE 611U：通用型伺服，可接收模擬信號或數位訊號（PROFIBUS）,可以進行位置控制、速度控制及轉矩控制。配合1FT6/1FK6和1PH7電機，是理想的驅動系統解決方案之一。
（4） SIMODRIVE 611UE：通用E型伺服，通過PROFIBUS接連，其餘同611U。
3、三菱（MITSUBISHI）數控系統簡介
1873年，三菱造船廠更名為三菱商會。三菱開始涉足採礦、造船、銀行、保險、倉儲和貿易。隨後，又經營紙、鋼鐵、玻璃、電氣設備、飛機、石油和房地產。現在，三菱建立了一系列的企業，在日本工業現代化的過程中扮演著舉足輕重的角色。三菱電機自動化一直致力於為客戶在工業自動化、電力控制及其他相關業務上提供專業產品設備和解決方案，產品被廣泛套用於機械、冶金、電力等多個領域。
三菱數控系統的技術特點
(1)M64A / M64SM CNC 控制器 標準配備了RISC 64位CPU（與M64相比，整體性能提高了1.5倍）；高速高精度機能對應，尤為適合模具加工；內藏對應全世界主要通用的12種多國語言操作界面；可對應內含乙太網絡和IC卡界面；內藏波形顯示功能，工件位置坐標及中心點測量功能； 緩衝區修正機能擴展：可對應IC卡/計算機連結B/DNC/記憶/MDI等模式；簡易式對話程式軟體（使用APLC所開發之Magicpro-NAVI MILL對話程式）；可對應Windows95/98/2000/NT4.0/Me的PLC開發軟體；特殊G代碼和固定循環程式，如G12/13 、G34/35/36、 G37.1等。
（2) EZMotion-NC E60 內含64位CPU的高性能數控系統，採用控制器與顯示器一體化設計，實現了超小型化；伺服系統採用薄型伺服電機和高解析度編碼器（131,072脈衝/轉），增量/絕對式對應；由參數選擇車床或銑床的控制軟體，簡化維修與庫存； 全部軟體功能為標準配置；標準具備1點模擬輸出接口，用以控制變頻器主軸； 可使用三菱電機MELSEC開發軟體GX-Developer，簡化PLC梯形圖的開發；可採用新型2軸一體的伺服驅動器MDS-R系列，減少安裝空間；開發伺服自動調整軟體，節省調試時間及技術支援之人力。
（3）MELDAS C6 滿足生產線部件加工要求，提高了可靠性，縮短了故障時間；對應多種三菱FA網路：MELSECNET/10、乙太網和CC-LINK，實現了以10M/100Mbps的速度進行高速、大容量的數據通訊，進一步提高生產線的加工效率； NC內藏PLC機能強化：GX-Developer對應；指令種類充實；多個PLC程式同時運行；運行中PLC程式修改；多系統PLC接口信號配置等；專機用PLC指令擴充：增加了ATC、 ROT、 TSRH、 DDBA、 DDBS指令，簡化了PLC程式設計；數控功能強化、多軸、多系統對應。
廣州數控系統4、廣州數控(GSK)系統簡介
中國南方數控產業基地，廣東省20家重點裝備製造企業之一，中國國家863重點項目《中檔數控系統產業化支撐技術》承擔企業，擁有中國最大的數控工具機連鎖超市。公司秉承科技創新、追求卓越品質，以提高用戶生產力為先導，以創新技術為動力，為用戶提供GSK全系列工具機控制系統、進給伺服驅動裝置和伺服電機、大功率主軸伺服驅動裝置和主軸伺服電機等數控系統的集成解決方案，積極推廣工具機數控化改造服務，開展數控工具機貿易。GSK擁有國內最大的數控系統研發生產基地，中國一流的生產設備和工藝流程，科學規範的質量控制體系保證每套產品合格出廠。GSK產品批量配套全國五十多家知名工具機生產企業，是中國主要工具機廠家數控系統首選供應商。
（1）GSK980T車床數控系統（CNC），於1998年推出的普及型數控系統。作為經濟型數控系統的升級換代產品，GSK980T具有以下技術特點：
採用高級處理器（CPU）和可程式門陣列（PLD）進行硬體插補，實現高速μm級控制
採用四層線路板，集成度高，整機工藝結構合理，可靠性高
液晶（LCD）中文顯示、界面友好、操作方便
加減速可調，可配套步進驅動器或伺服驅動器
可變電子齒輪比，套用方便
（2）GSK928TC車床數控系統
GSK928TC為經濟型μm級車床數控系統，採用大規模門陣列（CPLD）進行硬體插補，真正實現了高速μm級控制。
使用圖形液晶顯示器（LCD），中文選單及刀具軌跡圖形顯示，界面友好。加減速時間可調，可適配反應式步進系統、混合式步進
系統或交流伺服系統構成不同檔次的車床數控系統。
（3）GSK980i車床數控系統
GSK980i車床數控系統（CNC）為新近推出的中高檔數控系統，該系統率先採用以DSP運動控制晶片為核心、以嵌入式結構PC為平台（PC-BASED）的新一代數控系統。該系統採用DSP和主CPU並行處理機制，具有較高的動態跟蹤精度和良好的加工性能，可作為經濟型數控的升級換代產品。GSK980i系統具有以下特點：
四個獨立的伺服電機連線口可實現兩軸聯動和四軸的全閉環控制
獨立主軸通道可連線模擬量主軸（0-10V）或伺服主軸
具有一個可帶512點的串列I/0接口
完全的速度環控制系統，高速、高精度、高效率
中、英文界面可選
圖形、坐標、代碼實時跟蹤
全功能代碼編輯器，編輯大小不受限制
直觀的MDI輸入控制
方便直接的系統參數配置
PLC梯形圖輸入（選配）
線上代碼幫助體系故障診斷
華中數控系統5、華中數控系統簡介
華中數控系統有限公司成立與1995年，由華中理工大學，中國國家科技部，湖北省，武漢市科委，武漢市東胡高新技術開發區，香港大同工業設備有限公司等政府部門和企業共同投資組建。近幾年來，公司都以300%的速度迅猛發展。
公司在“八五”期間，承擔了多項國家數控攻關重點課題，取得了一大批重要成果。其中“華中I型數控系統”在中國率先通過技術鑑定，在同行業中處於領先地位，被專家評定為“重大成果”、“多項創新”、“國際先進”。該項目同時還獲得了中國國家863的重點支持。1997年，華中I型數控系統被國家科技部列入1997年度中國國家新產品計畫（742176163004）”和“九五國家科技成果重點推廣計畫指南項目（98020104A）”。
（1）華中I型(HNC-1)高性能數控系統主要特點：
1）以通用工控機為核心的開放式體系結構
系統採用基於通用32位工業控制機和DOS平台的開放式體系結構，可充分利用PC的軟硬體資源，二次開發容易，易於系統維護和更新換代、可靠性好。
2）獨創的曲面直接插補算法和先進的數控軟體技術
處於國際領先水平的曲面直接插補技術將目前CNC上的簡單直線, 圓弧差補功能提高到曲面輪廓的直接控制，可實現高速、高效和高精度的複雜曲面加工。採用漢字用戶界面，提供完善的線上幫助功能，具有三維仿真校驗和加工過程圖形動態跟蹤功能，圖形顯示形象直觀。
3） 系統配套能力強
公司具備了全套數控系統配套能力。系統可選配本公司生產的HSV-11D交流永磁同步伺服驅動與伺服電機、HC5801/5802系列步進電機驅動單元與電機、HG.BQ3-5B三相正弦波混合式驅動器與步進電機和國內外各類模擬式、數字式伺服驅動單元。
（2）華中-2000型高性能數控系統
是面向21世紀的新一代數控系統 華中-2000型數控系統 (HNC-2000) 是在國家八· 五科技攻關重大科技成果----華中I型(HNC-1)高性能數控系統的基礎上開發的高檔數控系統。該系統採用通用工業PC機、TFT真彩色液晶顯示器，具有多軸多通道控制能力和內裝式PLC，可與多種伺服驅動單元配套使用。具有開放性好、結構緊湊、集成度高、可靠性好、性能價格比高、操作維護方便的優點，是適合中國國情的新一代高性能、高檔數控系統。
（3）HNC-1M銑床、加工中心數控系統
HNC-1M銑床、加工中心數控系統採用以工業PC機為硬體平台，DOS及其豐富的支持軟體為軟體平台的技術路線，使得系統具有可靠性好，性能價格比高，更新換代和維護方便，便於用戶二次開發等優點。系統可與各種3~9軸聯動的銑床、加工中心配套使用。系統除具有標準數控功能外，還內設二級電子齒輪、內裝式可程式控制器、雙向式螺距補償、加工斷點保護與恢復、故障診斷與顯示功能。獨創的三維曲面直接插補功能，極大簡化零件程式信息和加工輔助工作。此外，系統使用漢字選單和線上幫助，操作方便，具有三維仿真校驗及加工過程動態跟蹤能力，圖形顯示形象直觀。
（4）HNC-1T車床數控系統
可與各種數控車床、車削加工中心配套使用。該系統以32位工業PC機為控制機，其處理能力、運算速度、控制精度、人機界面及圖形功能等方面均較目前流行的車床數控系統有較大的提高。系統具有類似高級語言的宏程式功能，可以進行平面任意曲線的加工。系統操作方便，性能可靠，配置靈活，功能完善，具有良好的性能價格比。
發展趨勢
高速複合數控工具機1908年，穿孔的金屬薄片互換式數據載體問世；19世紀末，以紙為數據載體並具有輔助功能的控制系統被發明；1938年，香農在美國麻省理工學院進行了數據快速運算和傳輸，奠定了現代計算機，包括計算機數字控制系統的基礎。數控技術是與工具機控制密切結合發展起來的。1952年，第一台數控工具機問世，成為世界機械工業史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發展。
現在，數控技術也叫計算機數控技術，目前它是採用計算機實現數字程式控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程式來執行對設備的控制功能。由於採用計算機替代原先用硬體邏輯電路組成的數控裝置，使輸入數據的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現，均可通過計算機軟體來完成。
數控技術的套用不但給傳統製造業帶來了革命性的變化，使製造業成為工業化的象徵，而且隨著數控技術的不斷發展和套用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數位化已是現代發展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。
1、高速、高精加工技術及裝備的新趨勢
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代製造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來採用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來製造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
2、數控系統向開放式體系結構發展
20世紀90年代以來，由於計算機技術的飛速發展，推動數控技術更快的更新換代。世界上許多數控系統生產廠家利用PC機豐富的軟、硬體資源開發開放式體系結構的新一代數控系統。開放式體系結構使數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、可擴展性，並可以較容易的實現智慧型化、網路化。近幾年許多國家紛紛研究開發這種系統，如美國科學製造中心(NCMS)與空軍共同領導的“下一代工作站/工具機控制器體系結構”NGC，歐共體的“自動化系統中開放式體系結構”OSACA，日本的OSEC計畫等。開放式體系結構可以大量採用通用微機技術，使編程、操作以及技術升級和更新變得更加簡單快捷。開放式體系結構的新一代數控系統，其硬體、軟體和匯流排規範都是對外開放的，數控系統製造商和用戶可以根據這些開放的資源進行的系統集成，同時它也為用戶根據實際需要靈活配置數控系統帶來極大方便，促進了數控系統多檔次、多品種的開發和廣泛套用，開發生產周期大大縮短。同時，這種數控系統可隨CPU升級而升級，而結構可以保持不變。
3、數控系統向軟數控方向發展
現在，實際用於工業現場的數控系統主要有以下四種類型，分別代表了數控技術的不同發展階段，對不同類型的數控系統進行分析後發現，數控系統不但從封閉體系結構向開放體系結構發展，而且正在從硬數控向軟數控方向發展的趨勢。
傳統數控系統，如FANUC 0系統、MITSUBISHI M50系統、SINUMERIK 810M/T/G系統等。這是一種專用的封閉體系結構的數控系統。目前，這類系統還是占領了製造業的大部分市場。但由於開放體系結構數控系統的發展，傳統數控系統的市場正在受到挑戰，已逐漸減小。
“PC嵌入NC”結構的開放式數控系統，如FANUC18i、16i系統、SINUMERIK 840D系統、Num1060系統、AB 9/360等數控系統。這是一些數控系統製造商將多年來積累的數控軟體技術和當今計算機豐富的軟體資源相結合開發的產品。它具有一定的開放性，但由於它的NC部分仍然是傳統的數控系統，用戶無法介入數控系統的核心。這類系統結構複雜、功能強大，價格昂貴。
“NC嵌入PC”結構的開放式數控系統 它由開放體系結構運動控制卡和PC機共同構成。這種運動控制卡通常選用高速DSP作為CPU，具有很強的運動控制和PLC控制能力。它本身就是一個數控系統，可以單獨使用。它開放的函式館供用戶在WINDOWS平台下自行開發構造所需的控制系統。因而這種開放結構運動控制卡被廣泛套用於製造業自動化控制各個領域。如美國Delta Tau公司用PMAC多軸運動控制卡構造的PMAC-NC數控系統、日本MAZAK公司用三菱電機的MELDASMAGIC 64構造的MAZATROL 640 CNC等。
SOFT型開放式數控系統 這是一種最新開放體系結構的數控系統。它提供給用戶最大的選擇和靈活性，它的CNC軟體全部裝在計算機中，而硬體部分僅是計算機與伺服驅動和外部I/O之間的標準化通用接口。就像計算機中可以安裝各種品牌的音效卡和相應的驅動程式一樣。用戶可以在WINDOWS NT平台上，利用開放的CNC核心，開發所需的各種功能，構成各種類型的高性能數控系統，與前幾種數控系統相比，SOFT型開放式數控系統具有最高的性能價格比，因而最有生命力。通過軟體智慧型替代複雜的硬體，正在成為當代數控系統發展的重要趨勢。其典型產品有美國MDSI公司的Open CNC、德國Power Automation公司的PA8000 NT等。
4、數控系統控制性能向智慧型化方向發展
智慧型化是21世紀製造技術發展的一個大方向。隨著人工智慧在計算機領域的滲透和發展，數控系統引入了自適應控制、模糊系統和神經網路的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態補償等功能，而且人機界面極為友好，並具有故障診斷專家系統使自診斷和故障監控功能更趨完善。伺服系統智慧型化的主軸交流驅動和智慧型化進給伺服裝置，能自動識別負載並自動最佳化調整參數。
世界上正在進行研究的智慧型化切削加工系統很多，其中日本智慧型化數控裝置研究會針對鑽削的智慧型加工方案具有代表性。
多軸聯動數控系統5、數控系統向網路化方向發展
數控系統的網路化，主要指數控系統與外部的其它控制系統或上位計算機進行網路連線和網路控制。數控系統一般首先面向生產現場和企業內部的區域網路，然後再經由網際網路通向企業外部，這就是所謂Internet/Intranet技術。
隨著網路技術的成熟和發展，最近業界又提出了數字製造的概念。數字製造，又稱“e-製造”，是機械製造企業現代化的標誌之一，也是國際先進工具機製造商當今標準配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量採用，越來越多的國內用戶在進口數控工具機時要求具有遠程通訊服務等功能。
數控系統的網路化進一步促進了柔性自動化製造技術的發展，現代柔性製造系統從點(數控單機、加工中心和數控複合加工工具機)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立製造島、FA)、體(CIMS、分散式網路集成製造系統)的方向發展。柔性自動化技術以易於聯網和集成為目標，同時注重加強單元技術的開拓、完善，數控工具機及其構成柔性製造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯結，向信息集成方向發展，網路系統向開放、集成和智慧型化方向發展。
6、數控系統向高可靠性方向發展
隨著數控工具機網絡化套用的日趨廣泛，數控系統的高可靠性已經成為數控系統製造商追求的目標。對於每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內連續正常工作，無故障率在P(t)＝99%以上，則數控工具機的平均無故障運行時間MTBF就必須大於3000小時。我們只對某一台數控工具機而言，如主機與數控系統的失效率之比為10:1(數控的可靠比主機高一個數量級)。此時數控系統的MTBF就要大於33333.3小時，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的MTBF就必須大於10萬小時。如果對整條生產線而言，可靠性要求還要更高。
當前國外數控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅動裝置達30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。
7、數控系統向複合化方向發展
在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了儘可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一台工具機上，因此，複合功能的工具機成為近年來發展很快的機種。
柔性製造範疇的工具機複合加工概念是指將工件一次裝夾後，工具機便能按照數控加工程式，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個複雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鑽、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。
普通的數控系統軟體針對不同類型的工具機使用不同的軟體版本，比如Siemens的810M系統和802D系統就有車床版本和銑床版本之分。複合化的要求促使數控系統功能的整合。目前，主流的數控系統開發商都能提供高性能的複合工具機數控系統。
8、數控系統向多軸聯動化方向發展
由於在加工自由曲面時，3軸聯動控制的工具機無法避免切速接近於零的球頭銑刀端部參予切削，進而對工件的加工質量造成破壞性影響，而5軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單，並且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，因此，各大系統開發商不遺餘力地開發5軸、6軸聯動數控系統，隨著5軸聯動數控系統和編程軟體的成熟和日益普及，5軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發熱點。
最近，國外主要的系統開發商在6軸聯動控制系統的研究上已經取得和很大進展，在6軸聯動加工中心上可以使用非鏇轉刀具加工任意形狀的三維曲面，且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。
電子技術、信息技術、網路技術、模糊控制技術的發展使新一代數控系統技術水平大大提高，促進了數控工具機產業的蓬勃發展，也促進了現代製造技術的快速發展。數控工具機性能在高速度、高精度、高可靠性和複合化、網路化、智慧型化、柔性化、綠色化方面取得了長足的進步。現代製造業正在迎來一場新的技術革命。
