高档数控系统精编版.docx

1、高档数控系统精编版成果登记登 记 号批准日期科学技术成果鉴定证书鉴字 第号成 果 名 称： GTP8000E系列高档数控系统完 成 单 位：大连光洋科技工程有限公司 清华大学 大连理工大学 鉴 定 形 式： 会议鉴定组织鉴定单位：辽宁省科学技术厅 (盖章)鉴 定 日 期： 2006 年 4 月 8 日鉴定批准日期： 年 月 日辽宁省科学技术厅二年制简 要 技 术 说 明 及 主 要 技 术 性 能 指 标GTP8000E系列数控系统，在硬件上基于工业级PC，软件上基于WindowsNT/2000 的高性能开放式数控系统。采用实时内核及开放式数控系统的软、硬件架构，使用户可以灵活地组态数控系统的

2、功能模块。系统硬件上采用单片大规模FPGA实现4个轴的轴控及I/O点数24/16的控制；用百万门级FPGA实现PCI总线至高速(16Mbps)并行SUPERBUS总线的转换；采用带光电隔离的SUPERBUS总线可扩展至32轴及I/O点数768/512的控制；具有16位D/A模拟量与高速数字伺服闭环控制接口；单独采用低成本的FPGA设计的具有输入/输出为72/48的机床键盘控制卡；采用DC 24V输入的高频(1MHz)隔离高抗干扰开关电源为系统供电；SUPERBUS总线、系统键盘及触摸鼠标均采用光电隔离与CPU主板相连；具有编码器短路、断线报警功能。系统内置的高速软PLC符合IEC-61131-

3、3标准，用户可以使用五种PLC语言：指令表(Instruction List)，结构文本(Structured Text)，顺序功能图(Sequential Function Chart)，功能块图(Function Block Diagram)，梯形图(Ladder Diagram) 编程高效地完成各种复杂的机床逻辑控制；PLC1000条指令执行时间可达40us，最大存储容量可达1MB；独特的多线程的实时内核的实时性可达1s；用户界面可灵活的通过JAVA、XML、DDE、COM等多种接口方式重新配置或定制；逻辑分析仪可提供数字/模拟信号逻辑分析、多路信号记录/打印功能；系统具有网络控制功能。

4、系统具有32轴控制、6通道5坐标联动能力；系统分辨率1m时进给速度可达240m/min。为了提高控制精度，系统采用了为数众多的独特的高精度控制算法，如极坐标、圆柱坐标等插补功能，三次样条规划、平滑过渡等速度控制方式，自适应预读、曲率优化、前馈自适应调节等控制技术使得数控机床在高速进给情况下，获得极高的加工精度；从用户的角度考虑，系统为用户附加了一些实用的功能软件包，如保持刀具与加工轨迹上任意一点的切线夹角恒定的2维路径切线设置功能；保持刀尖与工件表面距离恒定的3维距离调整功能等。GTP8000E系列数控系统的主要性能指标如下：(a) 支持32个轴6个通道(5坐标联动)；(b) 最多可控制6个主

5、轴，3个手轮，可实现主轴定向、主轴-旋转轴切换等；(c) 16位模拟量伺服闭环接口；(d) 具有直线、圆弧、螺旋线、二维样条极坐标和圆柱坐标等插补功能；具有切线圆弧插补、三次样条规划、平滑过渡速度等控制方式；(e) 提供刀具长度、刀具半径及磨损量、间隙、螺距误差等各项补偿；(f) 分辨率1m和0.1m时进给速度分别可达240m/min和100m/min；(g) NC指令预处理速度2000段/秒，PLC指令执行速度40s/1000条，IO点数最多可模块化扩展到768/512；(h) 海量的NC代码存储容量，存储容量可达40GB以上。推 广 应 用 前 景 与 措 施 1从进口机床占有率变化趋势进

6、行市场预测在我国机床总拥有量中进口机床占有率为5，数量达19万台。其中，役龄在5年以内的进口机床已占43.4，数量达8万多台，平均每年进口 165万台。役龄在 615年的进口机床占 27.l，数量为 5万多台，平均每年进口 5158台。 5年内比过去10年增长60，每年净增11382台，年均增长25.5。1994年以来进口机床中，按金额计算数控机床为年平均值的50%，即每年约为10亿美元，按台数计算平均每年进口一万台左右。由此可见，进口机床拥有量的增长速度，远远超过总拥有量的增长速度，特别是高技术含量的数控机床，市场需求很大。2从拥有量役龄结构变化进行市场预测旧机床的更新换代、数控化改造，为数

7、控机床、数控系统提供了很大的市场空间。在1995年工业普查中，我国机床拥有量为383.9万台，其中金切机床拥有量为298.4万台，数控机床拥有量为7.28万台，机床数控化率只有1.9%，其中数控金切机床为6.4万台，仅占拥有量的2.15%。五年来我国自行制造和进口的数控机床增长很快，到1999年末数控机床的数控化率已经上升到4%左右，不过与美国1989年的10.9%、日本1994年的20.8%相比差距明显。在我国 380万的机床拥有量中，数控化率每增加一个百分点就是近4万台机床，如果要在2010年前达到10%的数控化率，就需要更新和增添约 30 万台数控机床。从总体上说我国拥有量的数控化率相当

8、于国外20世纪80年代的水平，因此随着新技术的发展对数控机床需求的步伐将会加快。这是一个极大的潜在市场，数控系统是数控机床发展的灵魂和关键所在，要满足我国庞大制造业的数控化改造，不可能依靠国外的系统，特别是在当前复杂的国际环境下，高档的数控系统对于我国仍是进行限制的产品。在第二次全国工业普查的机床拥有量调查（简称“二普”）中，70年代及以前的机床约有26.87万台，在“三普”中70年代及以前的拥有量约有13.36万台，说明有13.51万台的机床被更新报废，平均每年更新13.5万台。同时“三普”比“二普”总量增加了47万台，年均净增4.7万台。另外役龄在5年以内的机床比重，“三普”比“二普”提高

9、了5%（年平均增长30），其中数控机床提高了15%。可见增长速度是较快的，特别是技术含量高的数控机床和高精度机床增速更快。目前役龄在16年以上的机床比例和绝对数与“二普”相比没有减少，这说明除了60年代的机床更新速度必然要加快外，70年代的机床也将逐步进入更新期。统计表明，十年来我国机床结构向合理化转变的趋势明显。役龄结构趋向年轻化，表明增添设备速度加快，但16年以上役龄的机床设备比重增大了，说明更新淘汰老设备的速度较慢，这给数控化改造和数控化配套提供了很大的市场空间。据以上分析，国内机床市场的消费量，10年来每年约在1618万台。考虑到今后增添和更新机床技术含量的提高，每年消费量将不少于13

10、15万台，其中数控机床的消费量和所占比例都将不断提高。据有关部门预测，由于国内轿车产量的迅速增长，中国数控机床的消费量，将以20%的速率增长。目前全世界机床拥有量共约1500万台，其中役龄不满10年、10年20年和服役20年以上的约各占1/3。有的国家设备更新较快，如日本20年以上役龄的机床约占20%25%，有的国家设备更新较慢，在中国20年以上役龄的机床超过50%。所以旧机床的更新换代、数控化改造，将为数控机床、数控系统提供很大的市场空间。3从拥有量品种结构变化进行市场预测由于数控机床的综合效益远远高于普通机床，因此各国机床工业无不把它放在优先发展的地位，机床（产量、产值、品种、拥有量）数控

11、化率已成为各国机床工业发展水平的重要衡量指标。数控机床已成为机床的主导产品，其所占比重在增加，工业发达国家和地区机床生产中的产量和产值数控化率已达到很高比例。1998年日本生产金切机床96927台，产值约101.1亿美元，其中NC金切机床53853台，87.7亿美元，其产值数控化率达86.76%。1997年台湾生产金属切削机床954854台，产值54.71亿美元，其产值数控化率达57.38%；1990年德国机床产值数控化率达57%，美国机床产值数控化率达50.1%。1999年我国累计生产金切机床90273台，合46.31亿元，其中数控金切机床5974台，合10.88亿元，产值数控化率达23.5

12、%,为历年最高，这与发达国家仍相距甚远。近十年来我国数控机床发展很快，机床拥有量数控化率年均增长率达到183，已超过日、美、英的增长速度。但总拥有量的数控化率却大大低于这些国家，截止1997年我国机床拥有量超过410万台，其中金属切削机床约占78%，产量数控化率仅为2.2%，这说明我国的制造能力和水平还有较大距离。所以为满足国内外市场的需求，提高我国机械制造业的能力和水平，更好地为国民经济各行业服务，技术含量较高数控机床将会得到优先发展。另外世界加工中心总年产量约4万台，美国、德国、日本、中国四国加工中心消费量在全世界是数量较大的国家，加在一起约为2万台，约占50%。据国外有关刊物预测：到20

13、00年全世界加工中心消费额将达到65亿美元，台数将达到5.5万台。亚洲将是对加工中心消费额最高的地区，中国将是一个特别“具有吸引力的市场”。综上可见，中国的数控机床、数控系统，尤其是受到国外发达国家在功能、性能和应用场合限制的高档数控系统存在很大的潜在市场。主 要 技 术 文 件 目 录 及 来 源1. 科技成果申请表 2. 项目研制技术报告3. 项目研制工作总结报告 4. 科技查新报告 5. 经济效益分析报告 6. 用户使用意见7. 附件材料 (1) 产品样本、照片、操作说明书、编程说明书(2) 主要工艺装置、专用设备及测试仪器、仪表清单(3) 质量标准(4) 相关的检测检验报告(5) 分析

14、测试报告和主要实验、测试记录报告鉴 定 委 员 会 专 家 测 试 报 告2006年4月8日受鉴定委员会委托，在大连光洋科技工程有限公司，专家测试组根据“GTP8000E系列高档数控系统”测试大纲，对系统进行了全面测试，测试结果如下：1、 在CNC硬件方面(1) 4个轴的轴控及I/O点数24/16的控制采用单片大规模FPGA实现；(2) 用百万门级FPGA进行PCI总线至高速(16Mbps)并行SUPERBUS总线的转换；(3) 采用带光电隔离的可扩展至32轴控制及I/O点数768/512的SUPERBUS总线；(4) 具有16位D/A模拟量与高速数字伺服闭环控制接口；(5) 单独采用低成本的

15、FPGA设计的具有输入/输出为72/48的机床键盘控制卡；(6) 采用DC 24V输入的高频(1MHz)隔离高抗干扰开关电源为系统供电；(7) SUPERBUS总线、系统键盘及触摸鼠标均采用光电隔离与CPU主板相连；(8) 具有编码器短路、断线报警功能 2、 在CNC软件方面(1) 系统内置的高速软PLC符合IEC-61131-3标准，用户可以使用五种PLC语言：指令表，结构文本，顺序功能图，功能块图，梯形图编程。PLC1000条指令执行时间可达40us，最大存储容量可达1MB；(2) 用户界面可灵活的通过JAVA、XML、DDE、COM等多种接口方式重新配置或定制； (3) 逻辑分析仪可提供

16、数字/模拟信号逻辑分析、多路信号记录/打印功能；(4) 系统具有网络控制功能3、 在CNC控制方面(1) 系统具有32轴控制、6通道5坐标联动能力；(2) 具有极坐标、圆柱坐标等插补功能；(3) 具有三次样条规划、平滑过渡等速度控制方式；(4) 具有自适应预读、曲率优化、自适应调节技术(A2RT)等控制技术；(5) NC代码的预处理速度高达2000段/秒；(6) 具有高速高精度控制能力：分辨率为1m和0.1m时进给速度分别可达240m/min和100m/min； 4、 在整个测试过程中，系统运行正确、稳定、可靠，能适应工业现场的使用环境。5、 安全性能经测试符合国家数控系统的规定。测试组查阅了

17、该系统文档，一致认为该系统文档齐备，符合要求。测试组认为上述功能完全覆盖了设计说明书中的技术要求，测试组一致同意通过对该系统的测试。测试组长： 签字 成员： 年 月 日鉴 定 意 见2006年4月8日，辽宁省科技厅组织召开了“GTP8000E系列高档数控系统”科技成果鉴定会。鉴定委员会听取了该项目的研制技术报告、研制工作总结报告、科技查新报告、经济效益分析报告、用户使用意见、相关的检测检验报告和测试报告，查看了设计图纸及有关设计文件，并现场观看了系统运行。经认真讨论形成鉴定意见如下：1. 提供的技术资料齐全、完整，符合科技成果鉴定要求；2. 用百万门级FPGA实现PCI总线至高速(16Mbps

18、)并行SUPERBUS总线的转换；设计单片大规模FPGA实现4个轴的轴控及24/16点I/O控制，能扩展至32轴及768/512点I/O控制；具有16位D/A模拟量伺服闭环控制接口；设计了DC 24V输入的1MHz高频隔离抗干扰开关电源；设计的72/48点I/O的机床键盘控制卡、SUPERBUS总线、系统键盘及鼠标与CPU主板等，均采用光电隔离等抗干扰技术；3. 系统为基于Windows NT的高性能高档数控系统，具有32轴控制、6通道5坐标联动能力；具有极坐标、圆柱坐标等插补功能；具有三次样条规划、平滑过渡等速度控制方式；设计的自适应预读、曲率优化、前馈自适应调节等控制技术提高数控机床的高速

19、加工精度，NC代码的预处理速度高达2000段/秒，分辨率为1m和0.1m时进给速度分别可达240m/min和100m/min； 4. 系统内置的高速软PLC符合IEC-61131-3国际标准，可以使用指令表、结构文本、顺序功能图、功能块图和梯形图五种PLC语言编程，最大存储容量可达1MB，指令执行速度达到40s/1000条；5. 系统具有开放性，允许用户重新配置或定制用户界面；具有多路数字/模拟信号逻辑分析功能；系统具有网络控制功能；系统运行稳定可靠，操作使用方便。该项目在引进、消化、吸收国外高档数控系统核心技术的基础上，在系统结构、控制方法、制造工艺和可靠性保障等方面有创新。所研制的GTP8

20、000E数控系统产品具有多轴联动和高速、高精度的运动控制功能，系统总体性能达到国际先进水平。鉴定委员会一致同意通过鉴定。希望进一步加快GTP8000E高性能高档数控系统的产业化进程，加大市场推广力度，为国防、航空、航天等重大制造装备提供配套的控制系统。鉴定委员会主任： 副主任： 、 年 月 日主 持 鉴 定 单 位 意 见探究学习法新课改的教师观日本语言学校学费主管领导签字： (盖章) 年 月 日数学教师读书笔记教学资源网站组 织 鉴 定 单 位 意 见有趣的线造型美术教案教案的教学反思怎么写材料科学概论试题方城县育才学校电话探究学习法主管领导签字： (盖章) 年 月 日科 技 成 果 完 成

21、 单 位 情 况序号完 成 单 位 名 称邮政编码所在省市代码详 细 通 信 地 址隶属省部单位属性1大连光洋科技工程有限公司1166000411大连经济技术开发区龙泉街6号辽宁省52清华大学100084110清华大学精仪系教育部23大连理工大学1160240411大连理工大学机械工程学院教育部24 5678注：1、完成单位序号超过8个可加附页，其顺序必须与鉴定证书封面上的顺序完全一致；2、完成单位名称必须填写全称，不得简化，与单位公章完全一致，并填入完成单位名称的第一栏中，其下属机构名称则填入第二栏中；3、所在省市代码由组织鉴定单位按省、自治区、直辖市和国务院各部门及其他机构代码填写；4、详

22、细通讯地址要写明省(自治区、直辖市)、市(地区)、县(区)、街道和门牌号码；5、隶属省部是指本单位的行政关系隶属于哪一个省、自治区、直辖市或国务院部门主管，并将其名称填入表中。如果本单位有地方/部门双重隶属关系，请按主要的隶属关系填写；6、单位属性是指本单位在1.独立科研机构 2.大专院校 3.工矿企业 4.集体或个体企业 5.其他 五类性质中属于哪一类，并在栏中选填1. 2. 3. 4. 5. 即可。主 要 研 制 人 员 名 单序号姓 名性别出生年月技术职称文化程度(学位)工作单位对成果创造性贡献1汪劲松男1964.4教授博士清华大学项目的总体规划2郭东明男1959.04教授博士大连理工大

23、学机械工程学院系统规划、设计3于德海男1951.4高工本科大连光洋科技工程有限公司系统整体规划、设计，硬件设计4叶佩青男1963.11副教授博士清华大学系统研究5高波男1969.7高工博士深圳海德盟有限公司工程应用技术支持6吴 超男1977.5工程师硕士大连光洋科技工程有限公司硬件开发7陈伟华男1978.5工程师本科大连光洋科技工程有限公司项目总体规划、硬件设计、应用开发8徐道明男1976.4工程师博士大连光洋科技工程有限公司项目总体设计、算法设计、软件开发9游华云男1974.1工程师博士大连光洋科技工程有限公司项目总体设计、算法设计、软件开发10贾振元男1963.07教授博士大连理工大学机械

24、工程学院系统设计11张赞秋男1982.8工程师本科大连光洋科技工程有限公司硬件开发12高德峰男1973.2工程师本科大连光洋科技工程有限公司结构设计13刘轶燮男1975.7工程师大专大连光洋科技工程有限公司工艺设计14阮叁芽男1976.1工程师本科大连光洋科技工程有限公司系统整体协调管理15曲永强男1974.10工程师本科大连光洋科技工程有限公司硬件开发注：主要研制人员超过15人可加附页主 要 研 制 人 员 名 单16刘士宏男1977.11工程师本科大连光洋科技工程有限公司硬件开发17张文峰男1977.4工程师硕士大连光洋科技工程有限公司系统应用18吴香山男1981.7工程师本科大连光洋科技

25、工程有限公司硬件开发19李文庆男1981.6工程师本科大连光洋科技工程有限公司硬件开发20连国华男1977.7工程师大专大连光洋科技工程有限公司工艺设计21林宏伟男1983.3工程师本科大连光洋科技工程有限公司结构设计22包义双男1981.8工程师大专大连光洋科技工程有限公司工艺设计23杨立波男1981.12工程师本科大连光洋科技工程有限公司硬件开发24叶东国男1981.7工程师本科大连光洋科技工程有限公司硬件开发25周国锋男1976.3工程师本科大连光洋科技工程有限公司系统应用26孙福政男1981.4工程师本科大连光洋科技工程有限公司硬件开发27冯 吉男1980.7工程师本科大连光洋科技工程

26、有限公司硬件开发28冯兆冰男1980.3工程师硕士大连光洋科技工程有限公司硬件开发29何兴家男1982.7工程师本科大连光洋科技工程有限公司硬件开发30王大伟男1982.6工程师本科大连光洋科技工程有限公司软件开发31耿文剑男1980.5工程师本科大连光洋科技工程有限公司软件开发32林 猛男1983.4工程师本科大连光洋科技工程有限公司软件开发注：主要研制人员超过15人可加附页主 要 研 制 人 员 名 单33董大鹏男1981.10工程师本科大连光洋科技工程有限公司软件开发34张洪波男1980.11工程师本科大连光洋科技工程有限公司软件开发35白彦庆男1981.5工程师本科大连光洋科技工程有限

27、公司软件开发36汤洪涛男1982.1工程师本科大连光洋科技工程有限公司软件开发37李 鹏男1976.1工程师中专大连光洋科技工程有限公司系统测试38苏升力男1957.8工程师大专大连光洋科技工程有限公司协调管理注：主要研制人员超过15人可加附页鉴 定 委 员 会 名 单序 号鉴定会职务姓 名工 作 单 位所 学 专 业现 从 事 专 业职 称 职 务签 名1主 任王立鼎大连理工大学机械工程学院机械制造机械工程院士2副主任王越超中科院沈阳自动化所机械制造制造自动化与机器人教授/所长3副主任黄田天津大学机械学院院长机械制造及自动化机械制造及自动化教授/博导4委 员唐 宁 中国航天科工集团 第二研究院208所自动控制机械制造及自动化研究员/高工5委 员周云飞华中科技大学机械学院机械制造及自动化机械制造及自动化教授/博导6委 员段广洪清华大学精密仪器与机械学系机械制造机械制造及自动化教授/博导7委 员刘惠严大连机床集团自动化机械制造及自动化正高工/副总