1972年文革动乱已经接近结束，文革期间受到严重干扰的科研秩序逐渐恢复，电工所重建了八个研究室。重建的五室方向定为：数字技术及其应用。我们选择了计算机应用这个极具发展前景的任务。但当时国家计算机产业尚属初建，不能供应国外早在1960年代中期就已经大量生产的小型计算机。于是从1972年开始自行研制小型计算机。并于1974年在国内率先研制成功与当时国外着名的PDP-8小型机兼容的XDJ-73机。

　 从此，我们兵分三路积极开展工作。这些是：一、完善并推广已经研制成功的小型计算机；二、开拓计算机数控技术方面的工作；三、从多方面拓展计算机应用技术，包括数据采集和处理、计算机控制、计算机辅助电工设计、电工科学计算等。

数控技术在国外早在1950年代就已开始，最初是由计算机生成控制纸带，再由纸带和相应的设备控制机床加工，1960年代小型计算机诞生后，出现了计算机直接控制机床。我们是从计算机直接控制机床开始的，时间从1975年到2000年，历经26年。这期间我们紧跟世界数控技术的几乎全部发展过程，进行了包括：计算机直接控制（CDC），计算机群控制（DNC），计算机化数控（CNC），微机数控（MNC），基于PC机的数控（PC-Based NC）等。并在计算机数控语言方面有所建树。

一  采用通用小型机的数控系统

1975年起采用通用小型计算机进行计算机直接控制机床和计算机群控机床的研究。其有三项工程。

1、车床群控系统  1975年我们和北京机床研究所与北京人民机器厂合作，共同研制车床群控系统。这个系统采用小型计算机控制10台车床，命名为CQK-9车床群控系统，安装在北京人民机器厂。10台车床中，有8台用于加工盘类零件，其中两台具有插补功能；10台中的另外两台用于加工轴类零件，有加工螺纹和插补功能。为了适应自动加工的要求，全部车床都是自行设计改造的。控制系统实际上实行三级控制，核心是XDJ-73计 算机，它负责管理、处理和发布控制指令；专门设计的一台分时装置，作为计算机和机床之间进行联系的主要通路；安装在各台机床上的机床控制器，执行计算机通 过分时装置发送过来的各种加工指令，并且显示必要的信息，必要时可将操作人员的手动干预通过分时装置送到计算机进行处理。

软件基本上有两大类：一是管理全部机床的管理程序；二是各台机床的加工程序。这个系统还有零件加工程序编制功能。

CQK-9车床群系统可同时控制10台车床自动加工不同零件。这个系统在1980年左右分阶段投产。

2、镗铣床控制系统  1975年我们将XDJ-73机的全部技术资料无偿转让给大连机车车辆厂，该厂成功制造了整机，并与我们合作用该机控制两台镗铣床，在1977到78年间成功投入生产。

3、线切割机床控制系统  与上述工作进行的同时，将XDJ-73机推广到云南电子设备厂，并与上海星火模具厂合作将之用来控制线切割机床，加工各种模具。

4、线切割机群控系统  在我们研制XDJ-73小型机的同时，电子工业部组织了大量人力，以NOVA机为原型研制成功了DJS-130计算机，并批量生产和系列化。我们联合六室（电加工实验室）与738厂从1976年开始合作进行了线切割机群控系统的研制。该系统采用DJS-154小型机，既可自动编制切割程序又能同时控制6到8台线切割机进行自动切割。

联合研制组改造了当时流行的SXE-1线切割语言，在DJS-154机上编制源程序，制成纸带，输入154机，计算机经过运算形成加工指令，再通过专门设计的接口和运行台，传送到各个机床控制加工。

这个系统到1978年底有两台线切割机投入运行，其余几台以后陆续投入生产。

二  采用通用微型计算机的数控系统

20世纪70年代末微型计算机引入我国，最初引进的机型是TRS-80，五室的部分同志开始关注微型计算机的应用，其中将其应用于数控加工是重要的内容之一。

先是，早在20世纪70年代中期开始了自动编程语言的研究。最初用XDJ-73机和DJS-130机，采用解释性语言，实现了用于线切割机床的自动编程语言。之后，又在TRS0-80和IBM-PC等微型机上实现，到80年代初正式命名为WBKH语言。WBKH的特点是简便易学，可方便地用于编制任意复杂图形，性能相当于日本的JAPAX语言，并在某些方面优于它。20世纪80年代中期，该语言发展了三维编程功能，这些编程语言在国内进行了大量推广，广泛应用于线切割机床，火焰切割机和激光切割机上，取得很好的效果。

20世纪80年代初以TRS-80-I微型机和WBKH语言为基础，研制成功集自动编程与实时控制于一体的WBKX-I型线切割自动编程控制机，为国内首创。1982年将之转让给杭州无线电专用设备厂，先后出口到美、德、东欧、东南亚等十余个国家，使该厂成为该项产品的出口基地。

1985年和1986年又先后研制成功WBKX-A型和WBKX-P型两种专用数控系统，先后推广了数百台。

1986年与内蒙第二机床厂合作完成大型精密线切割机床WBKX-40A的研制，随后由厂方进行生产，我所负责数控系统的配套。

图1：大型数控线切割机床

图2：大型数控火焰切割机

1988年完成XG415高精度平面雕刻机，该机能以1~1/50倍进行仿型切割，主要用于奇异小型模具加工及对有色、黑色金属材料零件进行刻线、刻字。之后，又研制成功数控平面雕刻机系统。

三　 基于微处理器的计算机数控系统

进入20世纪90年代，我们先后开发了ZK-1型、LCS-01型和LCS-02型数控系统。

ZK-1型数控装置采用卡式及总线结构，核心器件是Intel8088CPU，可靠性高，功能齐全，是一种中档线切割控制装置，于1990年研制成功后，先后推广应用数百台。

LCS-01型数控系统是多处理器结构的数控装置，仍采用Intel8088微处理器，它是集自动编程和伺服控制于一体的高性能数控系统，曾用于激光切割机。这个系统于1991年研制成功，又于1992年改进成LCS-02型。

之后，又研制成功采用Intel8086微处理器的大板结构多处理器的数控系统。它功能齐全，使用方便，可靠性高，有较高的性价比，是一种比较理想的中档数控装置。后来曾用于异形螺杆铣床和激光打标机之类的机床上。

LCS系列数控系统是三级体系结构，他们是：系统资源管理和程序编辑级，负责系统资源管理和零件程序自动编程，所用微处理器是系统主处理器，由Intel80X86承担。数控程序译码和分配级，它负责轴管理，实时性强，采用Intel8086或8087，一般可管理4个轴。最后是指令执行级，它对主轴、伺服电机和机床电器进行控制，采用单片机，每轴一个处理器。这种体系结构，可以充分利用为IBM-PC开发的大量应用软件，硬件模块又可以根据需要开发和选用。为了保证系统的可靠性，还将软件进行了固化。这一系列数控装置的开发，为后来开发基于工业PC机的计算机数控系统打下了基础。

20世纪80年代发展起来的IBM-PC机以其模块化结构和强大的软件平台，极大地扩展了其应用领域，除了应用办公室环境外，又发展了适于工业环境的工业PC机。利用工业PC机开发数控系统，可以大大缩短开发周期，提高系统性价比，是当时的重要发展趋势。

图3：数控CO₂激光切割机

四  高档数控机床的研制和伺服系统的开发

　 1990年 中科院和天津市商定加强全面协作，联合天津市发展数控机床是其中重要内容之一。为此，组织了有电工所、沈阳计算所、北京自动化所和天津市有关人员参加的联 合调研组，进行为时三周的调研，根据调研报告，经过中科院和天津市反复协商，确定了十几个项目，其中有关数控机床方面的有以下一些。

1、　　　　　　  五轴联动高档叶轮数控加工中心——“八五”攻关项目

2、　　　　　　  高档数控装置蓝天一号转产天津

3、　　　　　　  数控变径变距螺杆铣床

4、　　　　　　  数控激光切割机

5、　　　　　　  交直流伺服电机及控制

6、　　　　　　  数显表及高精度光栅尺推广

7、　　　　　　  可编程控制器（PLC）的推广

我所承担了其中第一项的主要配套件伺服系统和3、4、5各项的研制。

五轴联动高档叶轮机加工中心于1991年申请立项，于当年列入国家“八五”攻关项目。这种机床是加工具有复杂曲面的叶轮和各种复杂模具的关键设备。主要用于航空、航天、船舶、机车、汽车以及国防工业部门。当时世界上只有美国、瑞士、意大利等少数国家能够生产，并开发了与之相配套的CAD/CAM软件。这种机床是当时“巴统”对我国禁运的设备。这个项目由天津市和中科院等五个单位联合攻关。攻关分两期完成，1992年完成第一期，机床加工零件直径最大为φ300，采用沈阳计算所高档数控系统，电工所提供直流伺服系统。第二期与1995年完成，机床最大加工直径为φ500，改用交流伺服系统。

图4：五轴联动高档叶轮数控加工中心

攻关项目如期完成，填补了国内空白，打破了“巴统”对该类产品的封锁。

与该机床配套的伺服系统，是电工所除数控系统外，另一大类研制内容。伺服系统除与数控机床配套外，还广泛应用于国防工业和产业部门。

电工所从20世纪70年代中期开始，先后开展了研制直流力矩电机和铁氧体永磁宽调速直流电机。20世纪80年代，又开展钕铁硼系列宽调速伺服电机的研制。

1998年研制成功了两种型号的高精度宽调速直流伺服系统。采用PWM控制，调速范围优于1：10000，可与0.1NM到30NM的直流宽调速电机配套使用。两种伺服系统推广之后，其中的MCSSRO-I型伺服系统进行了技术转让。之后对之进行改进，于1992年改进成与FANUC直流伺服系统兼容的SF2型，提供给“八五”重点攻关项目“五轴联动高档数控叶轮加工中心”配套使用。SF2直流伺服系统还大量推广应用于其他装备。

几乎与直流伺服系统研制的同时，电工所还开展了交流伺服系统的研制，先是混合式，之后作为中科院“八五”重大应用攻关项目“CNC高技术研究与高档数控机床控制系统开发研究”的子课题，进行了全数字交流伺服系统的研制，核心部件采用德州仪器公司的DSP。研制完成后与宁波联合成立甬科公司合作进行产业化工作。

就这样以上述工作为基础，电工所的现代驱动技术逐渐转向新的应用领域——新型交通工具和系统研究。

参考资料

1、  万遇良执笔，电工所成立三十周年特集“数控技术”部分，北京，1993

2、  电工所、北京机床所、北京人民机器厂联合工作组，CQK-9车床群控系统工作原理（油印稿），北京，1976

3、  杨慎宗等，线切割机床DJS-154计算机群控系统，中国科学院电工研究所论文报告集，No.9，北京，1985