自1952年诞生第一台数控机床，数控机床的发展经历了数字控制(nc)、计算机数字控制(cnc)两个阶段。数控系统也从第一代采用电子管起，历经了采用晶体管、小规模集成电路、小型计算机技术到1974年左右发展到采用微处理器的专用nc阶段。90年代初期，数控系统进入基于pc机的阶段。基于pc机的数控系统(cnc)又分为以下几种类型:
(1)pc机嵌入nc型
在传统的专用nc中简单地嵌入pc技术，nc可以共享一些计算机的软硬件资源，而计算机只参加辅助编程、分析、监控、生产管理和工艺编制等工作。由于这种数控系统的nc部分仍是专用结构，用户无法进入数控系统的核心，所以属于初步开放的数控系统。
(2)nc嵌入pc型
这是完全采用pc机为硬件平台的数控系统，运动控制(包括轴控制和机床逻辑控制)功能由配有专用控制芯片的独立的运动控制器完成，通常以pc插件(符合isa或pci总线标准)形式的硬件或通过网络连接的嵌入式系统实现。运动控制软件由nc生产厂商设计，用户无法修改。只是nc的上层软件(数控语言解释器/人机界面等)以pc操作系统(例如windows)为平台，因此这种数控系统只是在上位机层面上实现了开放性。
(3)全软件型
这是完全采用pc机软件控制的一种数控系统，它把运动控制器以应用软件的形式实现，这是一种最新开放体系结构的数控系统，能够提供给用户最大的选择和灵活性，已经成为新一代cnc的主流。
众所周知，目前最常用的windows桌面操作系统是多线程、抢先多任务的32位操作系统，实时性比较差。而实时控制又是数控系统的关键所在，它决定了数控机床的加工速度和加工精度。因此有些数控系统采用原始的dos操作系统作为软件平台，可以满足一般的实时性要求。但是，运行在实模式下的16位单任务的dos操作系统没有发挥出32位pc机的优势，而且应用程序受640k内存限制，并可直接对硬件操作，系统可靠性也很难保证。而目前市场上基于windows的实时操作系统(或软件)，如windowsce.net等的价格又比较昂贵，不利于在数控机床行业的普及。本文介绍的香港海德盟数控技术有限公司开发的hi-800系列基于pc的数控系统引入德国powerautomation(以下简称pa)公司的实时控制内核，弥补了windows桌面操作系统实时性差的不足，是一种真正的全软件型开放式数控系统，可广泛应用于各种数控机床、加工中心及一些特殊用途机床的复杂控制中。
hi-800数控系统组成
hi-800系列数控系统是按照工业级标准，应用pc技术制造的高性能cnc。系统采用windowsnt操作系统及pa实时内核(realtimekernel)，使用户可以拥有操作方便的窗口式人机界面，同时使得利用硬盘作为nc内存成为可能。而且从简单的串行口到复杂的通信网络都能得到应用。
hi-800数控系统硬件设计
由于运动控制和逻辑控制功能都由软件实现，因此hi-800系列数控系统硬件只有控制器、键盘和显示器、nc操作面板和相应的扩展版卡等部件组成，其外形结构如图1所示。
图1hi-800系列数控系统外形结构图
主控制器是一台安装了micrsoftwindowsnt操作系统的工业标准pc机，可以通过pc机主板上标准的插槽和总线连接系统需要的器件，如轴控卡，数字或模拟量输入/输出(i/o)接口、通信网卡等。hi-800系统通过pci总线配置了可控制4个模拟量轴和1个主轴的控制卡;16个数字量输入和输出及5路模拟量输出通道。用户还可以根据需要通过多轴扩展板卡，或i/o扩展模块，实现控制更多轴和更多i/o的功能。与hi-800主控制器相连接的典型外部设备如图2所示。
图2cnc控制器外部设备接口
hi-800系列操作系统还配置1个以太网卡(tcp/ip协议);4个串行通信接口(其中1个可配置为rs-485接口);1个并行通信接口和1个usb通信接口，可以灵活地实现网络化控制。还有1个可实现双声道立体声控制的声卡和1个可同时连接tft和crt的显示卡。用户还可以根据需要选择其它硬件配置。
系统采用10.4″超薄液晶显示器和薄膜按键，更适合于工业现场应用。可在其可视化界面内很专业、很方便的监控和实现各种操作，如:加工过程曲线图形和加工件零件的各种信息;根据用户需要编写的plc程序、在线监控plc和cnc信号和在线程序修改等;可以观察加工过程中的机械坐标、程序坐标等一些重要的操作信息。
nc操作面板可用于控制系统和程序的起停操作，还可以通过它实现控制对象(如机床)的手动控制，如x、y、z轴的手动进给;主轴的正转、反转控制;润滑、冷却系统控制等，便于机床调试。
系统软件结构
hi-800数控系统的软件结构如图3所示。由于系统内嵌pa的nt实时内核，因此，对实时性要求比较高的运动控制任务和逻辑控制任务都由cnc软件和软件plc完成，并直接控制相关的硬件设备，也可以满足数控系统实时控制的要求。而其他对实时性要求不高的任务，如人机接口(hmi)、计算机辅助制造(cam)等需要由pc机实现的任务，仍由windowsnt操作系
