基于網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境下的數(shù)控加工技術(shù)

周文勝

（湛江市第二技工學(xué)校，廣東 湛江 524001）

基于網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境下的數(shù)控加工技術(shù)

周文勝

（湛江市第二技工學(xué)校，廣東 湛江 524001）

從網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)的定義、主要優(yōu)點(diǎn)和開發(fā)過程中應(yīng)堅持的原則這三個方面對網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境進(jìn)行介紹，對網(wǎng)絡(luò)DNC環(huán)境下數(shù)控加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的說明。重點(diǎn)探討了建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化DNC集成數(shù)控加工系統(tǒng)時需要完成的主要工作和會遇到的潛在問題。

DNC；網(wǎng)絡(luò)化；數(shù)控加工；加工精度；集成環(huán)境

隨著工業(yè)水平的不斷提高，其對制造業(yè)加工精度和效率的要求也在不斷提高，加工技術(shù)也成為了一個主要競爭領(lǐng)域。數(shù)控加工技術(shù)由于具有操作簡單、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在制造業(yè)中得到了廣泛的運(yùn)用，特別是近些年來隨著計算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，如何在網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境下建設(shè)數(shù)控加工系統(tǒng)，使得計算機(jī)輔助設(shè)計能夠與制造機(jī)床進(jìn)行更好的信息交換，從而提高加工效率和精度更是成為當(dāng)下數(shù)控加工技術(shù)的研究重點(diǎn)。

1 網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境簡述

1.1 網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)的定義

DNC(Distributed Numerical Control)在制造業(yè)中常被稱為分布式數(shù)字控制。最初的DNC系統(tǒng)主要是運(yùn)用一臺計算機(jī)去實(shí)現(xiàn)對多臺數(shù)控機(jī)床的管理，其集成化程度較低，運(yùn)用范圍較窄。網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)主要是通過將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合到原有的數(shù)控加工系統(tǒng)之中，使得傳統(tǒng)的單機(jī)數(shù)控機(jī)床各自為戰(zhàn)的模式能夠得到改變，數(shù)控機(jī)床與上層計算機(jī)，數(shù)控機(jī)床與數(shù)控機(jī)床之間的信息交流能夠得以實(shí)現(xiàn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)從計算機(jī)仿真到加工制造的一體化過程，極大的降低了人為因素對加工過程的影響，從而使得加工效率和質(zhì)量都能夠得到大幅度的提高。

1.2 網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的DNC系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）網(wǎng)絡(luò)集成度更好，既可實(shí)現(xiàn)單一產(chǎn)區(qū)內(nèi)部機(jī)床的集成，也可以實(shí)現(xiàn)多個廠區(qū)機(jī)床之間的集成，系統(tǒng)具有更好的可擴(kuò)展性，能夠更好的適應(yīng)制造企業(yè)的發(fā)展需求。

（2）傳輸?shù)膬?nèi)容更加豐富。傳統(tǒng)的DNC系統(tǒng)往往只是進(jìn)行主控計算機(jī)到數(shù)控機(jī)床之間的單向指令傳輸，傳輸數(shù)據(jù)的信息量小。而網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)NC程序指令的傳輸，還能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控機(jī)床工作狀態(tài)的監(jiān)控，其信息的傳遞是雙向的。

（3）管理更加便捷。網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)使得用戶通過專用的管理平臺便能夠?qū)崿F(xiàn)指令發(fā)送、物料輸送以及設(shè)備信息監(jiān)測等功能，使得管理的人員的工作環(huán)境能夠得到極大的改善，也在一定程度上提高了加工制造的自動化程度，使得無人制造的目標(biāo)能夠更好的實(shí)現(xiàn)。

1.3 開發(fā)網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)應(yīng)遵循的原則

雖然說網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，近些年來網(wǎng)絡(luò)DNC集成系統(tǒng)也得到了快速的發(fā)展，但是在開發(fā)網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)的過程中仍然需要遵循以下原則。

（1）經(jīng)濟(jì)性原則。網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)并不是功能越多越好，制造企業(yè)應(yīng)該根據(jù)企業(yè)的規(guī)模、設(shè)備特點(diǎn)和生產(chǎn)情況等自身?xiàng)l件去建設(shè)更加實(shí)用更加經(jīng)濟(jì)的DNC系統(tǒng)，從而能夠在盡可能的減少成本的前提下實(shí)現(xiàn)所需要的功能。

（2）可靠性原則。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)的一個主要目的便是提高生產(chǎn)效率，倘若系統(tǒng)的可靠性沒有保障，經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，只會嚴(yán)重的降低工作效率，與最初的目的背道而馳。

（3）安全性原則。網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)的安全主要包括網(wǎng)絡(luò)安全和廠區(qū)安全這兩大部分，網(wǎng)絡(luò)安全主要是保證DNC系統(tǒng)不會受到非授權(quán)用戶的攻擊，而廠區(qū)安全主要是要保證在加工過程中廠區(qū)內(nèi)的各種設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不會發(fā)生安全事故。

（4）可擴(kuò)展性和可移植性原則。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，企業(yè)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，數(shù)控設(shè)備的更新?lián)Q代也在加快，因此必須在開發(fā)網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)時必須充分的考慮其可擴(kuò)展性和可移植性，從而使得其能夠滿足企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求。

2 網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境下數(shù)控加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與功能實(shí)現(xiàn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境下數(shù)控加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境下數(shù)控加工系統(tǒng)主要與企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)量有關(guān)。對于一般的中小企業(yè)來說，控制結(jié)構(gòu)便能夠滿足的實(shí)際的需求。一般結(jié)構(gòu)的DNC系統(tǒng)主要由設(shè)備層和工作站層組成，操作人員通過系統(tǒng)主機(jī)便能實(shí)現(xiàn)對車間內(nèi)數(shù)控機(jī)床的控制，其具有建設(shè)成本低、技術(shù)要求低以及結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，同時也能夠很好的滿足中小企業(yè)的實(shí)際需求。而對于大型的企業(yè)來說，更多的是選用多級控制結(jié)構(gòu)，其中最為常見的是三級控制結(jié)構(gòu)，即在原有的工作站層上面再增加一個指揮控制中心，從而能夠?qū)崿F(xiàn)多個廠區(qū)管理與信息交流。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控加工系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的主要功能

在網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境下建設(shè)數(shù)控加工系統(tǒng)主要需要實(shí)現(xiàn)的功能有以下幾個。

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控機(jī)床的集中監(jiān)控和分布式控制。管理人員在控制室內(nèi)便能準(zhǔn)確的掌握車間內(nèi)各個機(jī)床的工作信息，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對車間內(nèi)所有機(jī)床的準(zhǔn)確控制，從而能夠極大的降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)共享，其利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)控中心和機(jī)床設(shè)備之間的雙向信息交換，數(shù)控機(jī)床可根據(jù)接收到的指令開展加工操作，數(shù)控中心可以根據(jù)機(jī)床設(shè)備反饋的信息及時調(diào)整工作計劃。

（3）可以實(shí)現(xiàn)跨平臺的操作。即網(wǎng)絡(luò)外部的用戶在得到管理者的授權(quán)之后也可實(shí)現(xiàn)對數(shù)控加工設(shè)備的遠(yuǎn)程操控，從而能夠?qū)崿F(xiàn)客戶與加工設(shè)備的直接對話，大大的提高加工制造的工作效率。

3 建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化DNC集成數(shù)控加工系統(tǒng)需要完成的主要工作

3.1 通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

通信網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)化DNC集成數(shù)控加工系統(tǒng)的基礎(chǔ)，沒有高質(zhì)量的通信網(wǎng)絡(luò)的支撐，DNC數(shù)控系統(tǒng)的質(zhì)量將毫無保障。網(wǎng)絡(luò)化DNC集成數(shù)控加工系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要由控制端、數(shù)控機(jī)床、輸入輸出接口、信號轉(zhuǎn)換接口和傳輸介質(zhì)這幾大部分組成，由于各個車間內(nèi)的所用機(jī)床設(shè)備的型號都不盡相同，機(jī)床上預(yù)留的通信接口也不盡相同，因此為了實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)通信，必須采用信號轉(zhuǎn)換接口來實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中的一個主要內(nèi)容，好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以極大的提高系統(tǒng)的可靠性和工作效率，目前最為常見的為星型網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)是單一設(shè)備的故障并不會對其它設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生較大的影響。

3.2 管理平臺的開發(fā)

管理平臺的開發(fā)是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化DNC集成數(shù)控系統(tǒng)加工系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，其應(yīng)該具有操作簡單、易于維護(hù)等主要優(yōu)點(diǎn)。管理平臺的開發(fā)需要完成以下幾項(xiàng)主要工作。

（1）人機(jī)交互式界面的設(shè)計。所設(shè)計的人機(jī)交互式界面不僅需要滿足操作者的日常需求，還應(yīng)該能夠直觀明了的反應(yīng)車間中各類機(jī)床的實(shí)時信息，使得各種操作都能快速的進(jìn)行。

（2）任務(wù)管理模塊的設(shè)計。管理平臺的一個主要功能便是實(shí)現(xiàn)指令的輸送，因此任務(wù)管理模塊需要實(shí)現(xiàn)加工工藝選擇、加工路線規(guī)劃以及加工計劃安排等功能，以此來提高整個系統(tǒng)的工作效率。

（3）自檢模塊的設(shè)計。自檢模塊主要是通過仿真的手段及時發(fā)現(xiàn)加工過程中可能出現(xiàn)的各種問題，從而最大限度的減少人為失誤造成的經(jīng)濟(jì)損失。

4 建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化DNC集成數(shù)控加工系統(tǒng)過程中遇到的主要問題

雖然說網(wǎng)絡(luò)化DNC數(shù)控加工系統(tǒng)近些年來得到了不錯的發(fā)展，但是在這個過程中也遇到了諸多問題，其中最為典型的有以下幾個。

（1）干擾性問題。由于生產(chǎn)車間的設(shè)備眾多，工作環(huán)境復(fù)雜，DNC網(wǎng)絡(luò)通信容易受到外界因素的干擾，從而給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來諸多不確定因素。

（2）系統(tǒng)的兼容性問題。由于種種原因，有的企業(yè)所用的機(jī)床設(shè)備無論是型號還是類型都存在較大的差異，如何實(shí)現(xiàn)各類功能各異的設(shè)備之間的組網(wǎng)，也是系統(tǒng)建設(shè)過程中的一個難點(diǎn)。

5 結(jié)語

數(shù)控加工技術(shù)是制造業(yè)發(fā)的重點(diǎn)所在，在網(wǎng)絡(luò)DNC集成環(huán)境下進(jìn)行數(shù)控加工系統(tǒng)的建設(shè)，將有助于提高數(shù)控加工的工作效率和加工精度，為制造業(yè)的快速發(fā)展提供更有力的保障。

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TG659

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1671-0711（2017）04（下）-0089-02