数控系统一般由3大部分组成：控制系统、伺服系统和位置测量系统。其中，控制系统是数控机床的“大脑”，是一个具有计算能力的控制元件或者计算机，负责向伺服系统发送运动控制指令。位置测量系统负责检测机械的运动位置和速度，并将信息反馈到控制系统和伺服系统，达到精确控制的目的。伺服系统将来自控制系统的控制指令和测量系统的反馈信息进行比较和调节后，通过控制电流驱动伺服电机，再由伺服电机驱动机床部件的运动，所以“伺服”是将电能转化为机械运动的过程。控制系统和伺服系统之间由现场总线连接，总线负责传递信息数据，是整个系统的“神经网络”。数控系统的结构如图2所示。 智能制造装备数控系统具备传统数控系统的基本硬件，以及基于PC控制的全软件式结构。其体系结构从嵌入式向开放式系统转变，从专用封闭式转变为通用开放式，不仅能使机床实现数控，而且能使机床与移动互联网无缝连接，其核心技术为信息通信技术（ICT）。 智能制造装备数控系统除了使机床具备感知、自学习、自诊断、自判断能力外，还增加了从用户角度定义的智能化功能。例如，三维仿真功能：使操作人员预览加工轨迹，提升管理效率，分辨后续加工问题；工艺支持功能：把操作经验转换为程序代码，指导经验匮乏人员；特征编程功能：系统根据三维图纸调用后台工艺支持功能，直接生成加工程序，并完成校对测量等任务；图形诊断功能：使智能设备可以自动诊断故障，生成三维图片引导用户解决问题，在网络支持下，可实现远程诊断功能，与企业上层信息管理系统连接，以智能设备为中心，又可集成作业计划、生产调度、设备管理、成本核算等信息系统。数控机床在生产人工制品的同时也产生相应的数据。智能制造装备的可控制及联动轴数较传统设备更多，如五轴数控系统与两轴、三轴系统有着巨大的技术跨越，不仅需要完成底层算法，还需考虑轴与轴之间的协调、同步及规划。 智能制造装备数控系统作为机床的“大脑”，集成了开放式数控系统架构、大数据采集与分析技术、多传感器融合技术，直接决定着机床装备的智能化水平。（1）开放式数控系统架构。遵循公开性、扩展性及兼容性原则，确保机床中的软硬件具有互换性、可扩展性和互操作性。包括系统平台和应用软件，其中系统平台对机床运动部件进行数字量控制，它所具备的硬件和软件平台用于运行应用软件。硬件平台是实现系统功能的物理实体，主要包括处理器、存储器、电源、I/O接口、显示器、控制面板及外设装置。在系统、软件和程序的驱动下，完成各项任务。软件平台是开放式数控系统的核心，包括操作系统、通信系统、图形系统和编程接口等，应用软件在软件平台中对系统硬件进行利用和控制。（2）应用软件分为标准模块库。运动控制模块、I/O控制模块、逻辑控制模块、网络控制模块等；系统配置软件将各模块配置成一致、完整的应用软件系统，是软件集成的工具和方法；用户应用软件根据应用协议自行开发或由系统制造商开发。（3）大数据采集与分析技术。主要负责采集机床内部或外加传感器的信息，如主轴电流、力矩、刀具状态、G指令时间、位置、速度等内部信息和振动、热误差、变形量等外部信息，以支撑制造过程管理及分析优化。（4）多传感器融合模块。采集机床加工过程相关信息并进行融合、特征提取，为智能控制、故障诊断及加工工艺优化提供数据支撑。未来智能化数控系统关键技术研究在于数控系统的开放化、网络化；具有自适应、自学习的智能伺服系统；多传感器信息融合理论及技术；CAD、CAM、CNC集成技术等，如图3所示。
