數控設備網絡化的應用研究

翟雁　郭曉波

摘 要：隨著計算機和網絡技術的快速發展，現代制造業也面臨著變革，智能化、網絡化成為現代制造業的發展趨勢。本文詳細介紹了數控設備網絡化的概念以及實現方式，并從應用的角度闡述了其系統組成，最后對目前數控設備網絡化應用中存在的問題進行了分析，對未來的發展趨勢進行了展望，具有一定的實踐指導意義。

關鍵詞：數控設備；網絡化；智能控制

機械加工制造業是國民經濟的支柱產業，是工業發展的物質和技術基礎，同時也是衡量國家綜合科技水平和經濟實力的重要標志，近年來呈現了迅猛的發展態勢。數控設備在機加工中的應用也越來越廣泛，采用計算機編程來控制設備的運動和操作，大大提高了機加工的效率和精度，也使得復雜零件的加工成為可能，從而提升了現代工業的發展水平。但與此同時，我們發現，大多數企業中數控設備各自獨立運行，導致很多設備的利用率偏低，車間生產管理模式落后，因此大大限制了設備的效能發揮也因此制約了企業發展。

1.數控設備網絡化的概念及發展

所謂數控設備網絡化，就是以網絡和通訊技術為支撐，以信息集成為手段[1]，將帶有網絡接口的數控設備集成到一個網域內，從而對這些設備進行集中管理和智能調度。1989年，美國啟動“下一代工作站/機床控制器NGC”計劃，提出了“開放式結構控制器”的概念，隨后歐美及日本多個國家加入了開放式數控系統的研究，并制定了國際標準，為數控系統網絡化互聯提供了硬件保障。后來，許多著名的數控設備公司推出了智能控制系統，如日本大隈（Okuma）機床公司的“IT plaza”、日本山崎（Mazak）公司的“Cyber Production Center”、GEFannuc公司的“Open Factory CNC”以及德國西門子（Siemens）公司的“Open Manufacturing Environment”等[2]。2002年我國頒布了開放式數控系統的國家標準，隨即國內的系統設備商業相繼推出了自己的智能網絡數控系統，極大的推動了數控設備網絡化的發展進程。

1.1數控設備網絡化的實現方式

數控設備經過多年發展，其內部通信的軟硬件設置也發生了很大的變化。從通信接口上看，早期傳統的數控設備多數采用RS232串口進行通訊，現在越來越多的高檔設備自身具備基于以太網的RJ45接口。

1.2基于串口通訊的組網方式

一臺或多臺數控設備通過自身的RS232接口連接到監控計算機，再用網絡服務器將計算機連接到局域網，和網內的工作站進行通訊。對于設備較少的情況，可為每臺設備配置計算機，對于設備較多的情況，可將多臺設備通過多串口卡連接至計算機再組網[3]，以通過減少PC機數量來降低成本。

1.3基于現場總線的組網方式

現場總線技術的發展為多個設備接入網內提供了更可行的方式，諸多數控設備通過一根總線聯系在一起，再通過計算機與局域網聯接，降低了系統的復雜性，減少了成本，其應用范圍也越來越廣，系統分為管理層和控制層，在控制層中，總線通過數字式尋址和通信，將計算機的控制和調度信息傳遞給分布在上的數控設備，數據實現實時交換。

1.4基于以太網的組網方式

以太網通信方式下，數控設備不再需要通過計算機聯入局域網，而是通過設備的RJ45網絡口直接聯接到局域網中，與網內的計算機、服務器等同級。目前比較先進的數控設備以及數控加工中心多采用此種方式，這種方式需要設備具備以太網口，并支持以太網的通訊協議，同時設備內部采用開放式體系結構，數據的交互性強，信息量大，抗干擾性強，通過局域網不僅可以實現多臺設備的程序分配，還能有效采集設備信息及運行信息，可以對設備進行狀態檢修，還可以建立智能控制中心，進行設備的自主管理和決策。因此是許多現代化工廠最為親睞的方式。

2.數控設備網絡化的系統構建

要實現數控設備控制網絡的組建，需要根據實際設備情況選擇合適的組網方式，并配置相應的軟件及硬件。對于新建的數控加工中心，多數由設備廠家提供完整的組網方案，提供全套產品及技術支持，設備的兼容性好。對于舊有設備的網絡化改造，則應分析設備情況，選擇最為經濟實用的方式。

3.數控設備網絡化在應用中存在的問題及展望

目前數控設備多數采用開放體系結構，具備通信接口，使設備組網成為可能。但與此同時，我們也看到，當前大多數企業中網絡化數控設備的應用還存在一些問題，主要表現在以下幾個方面：

3.1數控設備聯網率低。我國絕大部分企業的數控設備還處于獨立運行狀態，有的甚至還不具備通信功能。因此設備的落后以及管理體制的落后，嚴重制約了數控設備網絡化的發展，也因此制約了企業的發展。

3.2聯網的應用性差。絕大多數企業在數控設備的組網應用上，局限于程序的上傳下載，也就是實現了部分信息的傳遞，但不能實現資源共享。任務調度仍采用人工方式，不能真正實現智能管控，因此對于設備利用率的提高收效不大。

3.3數據網絡相互獨立。很多企業即使實現了數控設備的聯網，但與PDM等數據系統仍然各自獨立，不能很好的結合，因此也不能發揮其最大效能。

隨著生產管理理念的提升，數控設備的網絡化也將成為必然趨勢。未來數控設備網絡體系將集成智能調度、設備診斷、遠程操作等功能，更好的與PDM、MES等系統相結合，在硬件配置上實現無線網絡連接，在軟件上可實現設備終端三維模型展示、控制終端實時監控等功能。

4.結論

網絡化、智能化、開放化是數控設備以及機械加工的必然發展趨勢，未來也必定得到大力發展和普及。數控設備網絡化可以實現設備數據采集、生產過程監控、作業智能調度、遠程協同管理等功能，對企業實現現代化加工和管理有重要意義。

參考文獻：

[1]尚德波.基于網絡的數控車間DNC信息管理系統研究與開發[D].青島理工大學碩士學位論文，2006.

[2]史晉芳.數控網絡化技術研究與實現[D].西南科技大學碩士學位論文，2007.

[3]王鑫，韓江.淺談網絡化數控加工技術[J].滁州職業技術學院學報，2012（3）：70-72.

[4]李微博.數控加工設備網絡化技術研究[D].大連理工大學碩士學位論文，2005.

作者簡介：

翟雁（1978-）漢，河南安陽，碩士研究生。

郭曉波（1976-），河南安陽，博士研究生。