目前,数控系统的发展主要包括开放式、网络化、智能化等方面。其中,开放式是数控系统的一个主要发展方向。根据开放程度的不同,国外将开放式控制系统分为三类:1.人机接口开放;2.控制内核接口开放;3.控制内核层全开放。其中控制内核是指根据控制系统功能和性能的要求,完成指定任务的软件单元。在我国的国家标准中,将控制内核层全开放定义为可重构,要求满足:(1)具有可配置功能、开放的人机界面的通信接口及协议;(2)控制装置在明确固定的拓扑结构下允许替换、增加NC核心中的特定模块以满足用户的特殊要求;(3)实现拓扑结构完全可变的“全开放”的控制系统。为实现控制内核可重构,满足人们对开放式控制系统的需求,本论文主要对组件技术和开放式系统结构框架进行研究。首先,通过对数控系统进行分析,确定数控系统对组件有以下要求:采用数据流进行系统信息传输;需要定时周期执行,完成指定的操作;根据不同的应用环境,需要不同的初始化参数;要有相应的控制算法,完成数控系统的相应功能。根据以上要求,本论文提出了适合数控系统的组件模型。每一个组件模型,都需要一种系统结构框架进行支持与实现。本论文根据OSACA计划中对控制系统结构框架的研究,提出了CML层的设计,其功能主要包括:系统功能函数的封装,组件间通信方法的选择,组件接口的定义,组件的配置等。实现了CML层的功能后,就可以根据数控系统的主要功能,采用组件方法进行实现,从而构造基于组件的开放式控制系统。为对所设计的组件模型和CML层功能进行测试,搭建了基于Mechatrolink现场总线的数控系统实验环境。最后,对控制内核拓扑结构的可重构进行验证,通过对组件间拓扑结构的配置,分别生成基于模拟接口和基于总线环境的数控系统,进行测试与实验。