無線數控DNC網絡的構建

摘 要：闡述了基于無線的DNC網絡的結構設計，借助相關硬件設備完成了數控車間DNC網絡體系的搭建，并將該網絡與金工實習中心主干網絡連接，實現了各類數控機床與DNC客戶終端的網絡連接及數據交換。

關鍵詞：DNC；機床無線網絡；通信參數

在制造業中加工程序的傳輸作為現代制造技術的一個重要方面發揮的作用越來越大，程序傳輸網絡體系（即DNC網絡）的構建為實現網絡化制造的實現提供了重要的手段。而當前制造企業存在著數控系統比較繁雜、設備比較分散、工作現場較為雜亂和集成化程度低等缺點，給DNC網絡體系的搭建帶來了很大的困難，因此，必須要找到一個適用于當前制造企業的DNC網絡構建方法。

針對上述現象，本文借助南京農業大學金工實習中心的硬件設備進行了無線 DNC網絡體系的設計與構建。DNC網絡系統以計算機、通訊與數控等技術為基礎，集成了與制造過程相關的設備與上層計算機客戶端，從而實現制造設備的集中控制管理，實現集成通信、計劃、管理和設計等功能于一體，是現代化機械加工車間實現設備集成、信息集成和功能集成的一種新方法，是車間自動化的重要模式[ 1 ]。

1 車間網絡設計與組建

南京農業大學金工實習中心現有硬件設施有服務器、計算機、網路交換機、數控車床及加工中心等，數控車床10臺，數控銑床3臺，數控系統為FANUC、SIEMENS等系統，中心應用的軟件有CIMCO DNC-Max編程傳輸軟件、CAXA二維電子圖板、AUTOCAD、UG等?，F根據金工中心現有的軟硬件設施使用狀況及所需實現程序傳輸的功能設計如圖 1所示的星形DNC 網絡結構。

2 DNC網絡體系的硬件設施及通信軟件

DNC網絡體系構建所需要的主要軟硬件及具體要求如下。

無線智能終端也稱為無線串口服務器，是一個帶有CPU和嵌入式OS及完整TCP/IP協議的獨立智能設備，作用是將數控設備的RS232接口數據與以太網的RJ45接口數據相互轉換，完成串行數據和網絡IP包之間的數據轉換[ 2 ]，并與無線接入點AP連接。本系統采用MOXA公司生產的MOXA W2150 Plus無線串口服務器，可以通過無線接入點（AP）在長達100米的距離上與任何計算機進行通訊。

無線接入點（Access Point，AP）是用于無線網絡的無線交換機，是將數控機床通過無線智能終端連接到無線網絡的設備，以實現網絡間設備的信息傳遞。

本系統采用MOXA公司生產的Moxa AWK-3131A三合一工業級無線AP，支持IEEE802.11n技術，數據傳輸率高達300Mbps，能夠在2.4或5GHz頻段下操作，并且向后兼容目前的802.11a/b/g，滿足了不斷增長的快速數據傳輸和信號覆蓋范圍更廣泛的要求。

網絡交換機，交換機最主要的功能就是網絡間的數據交換，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發數據包功能的網絡設備。本系統采用MOXA公司生產的IKS-6726A/6728A系列工業級交換機，該交換機采用模塊化設計，網絡規劃配置更加靈活，最多可以安裝4個千兆網口和24個快速以太網口。

程序傳輸軟件為CIMCO DNC-Max系列軟件，CIMCO DNC- Max是基于以太網技術的網絡DNC系統，利用工廠現有局域網，將網絡延伸到各設備節點（即客戶端），從而使數控設備與各個客戶端及工作站形成一個統一的網絡系統。

3 硬件的連接

車間數控設備的情況如表 1 所示。

常用數控系統的RS232接口主要有25腳和9腳兩種，該實習中心的數控設備均可采用9腳接口。FANUC設備接口需采用FANUC專用接口，并與數控系統JD36A接口相連接，SIEMENS設備直接與數控系統的RS232接口連接。數控系統RS232傳輸常用線有：TXD/RXD、RTX/CTX、DTR/DSR三對線加GND線，共7條，為了設備的安全有時會多加一條保護地線，具體引腳定義如表2所示。

硬件部分主要是無線智能終端、無線接入點（AP）的安裝連接及所有設備IP地址的設置。無線智能終端采用的是MOXA W2150 Plus，其串口管腳為準 DB9 管腳，與標準計算機 RS232針D型接頭定義相同，整個系統所有的MOXA W2150 Plus無線智能終端配置固定的IP地址、網關及密碼，與無線接入點連接，并通過交換機連接至所有的管理客戶端，所有設備IP分配如表3所示。

4 通信參數的設置

4.1 無線智能終端與機床的參數設置

無線終端與數控機床都需設置波特率、數據位、奇偶校驗、停止位數、反饋字符、握手方式、結束代碼和換行符等參數，參數設置時要求無線智能終端相應通信參數必須和數控設備的串口通信參數一致，否則無法進行數據傳輸。實習中心有SIEMENS、FANUC兩種數控系統，通信參數的設置如表4所示。

4.2 客戶端參數設置

本體系采用CIMCO DNC- Max通信模塊。在該模塊的DNC設置中可以增加機床并設置如圖2所示傳輸參數，在設置客戶端參數時必須保證與數控設備的通信參數相同，此外需根據數控系統的具體情況設置波特率，不能為了節省程序傳輸時間而使用過高的波特率，過高或過低的波特率會降低程序傳輸過程中通信效率。

4.3 系統的通信規范

數控系統都有特定的程序書寫格式，程序格式錯誤機床將不接收程序。例如SIEMENS 802C的程序，就必須按以下格式書寫。

SIEMENS系統程序格式為：

程序第一行中%為起始符號，N為程序名起始符，ABC為程序名稱，MPF為程序文件格式（MPF為西門子系統默認的加工主程序擴展名），整個加工程序以%結尾。

5 結語

南京農業大學金工實習中心DNC網絡體系的構建，由于該系統具有結構簡單、操作方便、擴展性能強、靈活性大等特點，在實習中心的數控實踐教學中等到很好的應用。目前中小型制造企業存在著數控系統種類多、數控設備不集中、工作場地臟亂等特點，該體系的建立對于存在上述情況的企業在數控加工中的程序傳輸具有現實指導意義。

參考文獻：

[1] 楊延清.DNC網絡體系的設計與構建[J].現代制造工程，2011（11）：60—64.

[2] 施吉祥.基于無線的DNC系統數據管理平臺設計[J].制造技術與機床，2011（5）：118—121.

作者簡介：吳洪彬，（1978-），男，漢族，江蘇靖江人，碩士，工程師，研究方向：現代制造技術及CAD/CAM。