當(dāng)代數(shù)控機(jī)床DNC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)設(shè)計(jì)與研究

李玉萍

摘要：介紹了國內(nèi)數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷程，指出傳統(tǒng)的DNC技術(shù)需要提高數(shù)據(jù)采集和交換功能，成為車間綜合數(shù)據(jù)交換平臺，滿足信息時(shí)代車間集成管理的需要。介紹了多功能JCSDNC軟件的主要特點(diǎn)和功能，并對DNC軟件的選擇提出了一些看法。

關(guān)鍵詞：DNC網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理；設(shè)計(jì)研究

一、國內(nèi)DNC技術(shù)的發(fā)展歷程

（一）解決紙帶傳輸問題。

A）用于轉(zhuǎn)換的內(nèi)置磁帶閱讀器。

在數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展中，使用了BTR（后面，磁帶，讀取器）技術(shù)，解決了紙帶長度受限，計(jì)算機(jī)模擬磁帶機(jī)容易損壞的問題。

內(nèi)置的磁帶閱讀器通過與CNC系統(tǒng)直接連接的并行數(shù)據(jù)總線。早期的BTR通過計(jì)算機(jī)的并行端口模擬磁帶機(jī)，并通過軟件延遲實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與軟件之間的控制信號的時(shí)間。該方法在286 / 386pc時(shí)代早期有良好的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是并行端口數(shù)據(jù)線短（2 ～ 3米），計(jì)算機(jī)必須接近CNC系統(tǒng)，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的代碼。接口板與計(jì)算機(jī)串口相連，以4800bpm的波特率從計(jì)算機(jī)讀取NC程序，將接收的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行信號，并將其傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)的總線上。由于串行傳輸?shù)氖褂茫瑪?shù)據(jù)行允許數(shù)十米或更長時(shí)間，以避免在早期的BTR接口中短數(shù)據(jù)線的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤的高概率。

B）串行磁帶機(jī)的修改。

便攜式磁帶閱讀器使用RS232串行輸入接口與NC系統(tǒng)程序連接。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一些獨(dú)立的通信產(chǎn)品，稱為CNC程序服務(wù)器，正在興起。獨(dú)立通信軟件：安裝在PC或筆記本電腦通信軟件中，實(shí)現(xiàn)一對一的程序通信。DOS環(huán)境，最著名的是NCMS（CNC機(jī)床管理系統(tǒng)），具有現(xiàn)代NC管理系統(tǒng)的基本功能。在WINDOS環(huán)境下，DNCLink和其他軟件仍然有很多應(yīng)用。程序服務(wù)器：磁盤驅(qū)動(dòng)器為用戶帶來方便，但軟盤和軟盤驅(qū)動(dòng)器受到灰塵、濕度等惡劣環(huán)境的影響，并有更大的失敗率。

（二）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸。

在90年代初期由北京機(jī)床研究所的火花技術(shù)中心開發(fā)了最早的DNC網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了廣播的方式對聯(lián)網(wǎng)機(jī)床進(jìn)行程序發(fā)送——哪臺機(jī)床處于接收狀態(tài)，哪臺機(jī)床就可以收到程序，需要在計(jì)算機(jī)和機(jī)床兩端做相應(yīng)的操作才能實(shí)現(xiàn)程序傳輸。 這一時(shí)期的軟件主要工作在DOS系統(tǒng)下，還不能實(shí)現(xiàn)多機(jī)同時(shí)通訊。硬件上基本采用自行開發(fā)的一對多的串口分配器，有的甚至采用波段開關(guān)之類的切換裝置。

二、最近的機(jī)床DNC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)

（一）生產(chǎn)環(huán)境中的數(shù)據(jù)。

構(gòu)成車間生產(chǎn)環(huán)境的基本組成包括機(jī)床設(shè)備、檢測設(shè)備、程序數(shù)據(jù)庫、刀具系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)。車間正常生產(chǎn)所需要的數(shù)據(jù)包括CNC類數(shù)據(jù)、機(jī)床狀態(tài)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)指令類數(shù)據(jù)、現(xiàn)場工況數(shù)據(jù)（任務(wù)進(jìn)度、設(shè)備利用率等）。

（二）信息時(shí)代對DNC技術(shù)的新要求。

中國正在從制造業(yè)大國轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)強(qiáng)國，制造業(yè)信息化是其中最重要的一個(gè)。中國制造業(yè)信息化程度降低到五位數(shù)：數(shù)字設(shè)計(jì)、制造設(shè)備數(shù)字化、生產(chǎn)過程數(shù)字化、管理數(shù)字化和企業(yè)數(shù)字化。其中，生產(chǎn)過程數(shù)字化技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程控制的自動(dòng)化和智能化，提高了企業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平。在車間使用DNC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)字化的主要手段之一。DNC技術(shù)在信息時(shí)代的要求除了雙向傳輸?shù)臄?shù)控程序，補(bǔ)償文件工具，數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)之間的數(shù)控設(shè)備和項(xiàng)目管理系統(tǒng)，開發(fā)、設(shè)備狀態(tài)、任務(wù)完成生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)管理系統(tǒng)的正常運(yùn)行也需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)，提供反饋給車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

三、DNC應(yīng)用的幾種主要模式

（一）程序管理與通訊監(jiān)控型。

主要實(shí)現(xiàn)程序的遠(yuǎn)程傳輸、在線加工和程序的數(shù)據(jù)庫與流程管理。給企業(yè)帶來的好處是壓縮了程序傳輸（準(zhǔn)備）時(shí)間、提高機(jī)床的有效利用率和程序管理的規(guī)范性。

（二）生產(chǎn)車間綜合數(shù)據(jù)交換型。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，MRP/ERP/MES在企業(yè)的應(yīng)用越來越多。如何加強(qiáng)車間管理尤其是制造過程的管理，讓下達(dá)的管理指令能夠有正確的實(shí)時(shí)的反饋？新一代的DNC技術(shù)正是起著這么一個(gè)承上啟下作用的實(shí)現(xiàn)車間信息集成管理的綜合數(shù)據(jù)交換平臺。

四、典型DNC軟件介紹

JCSDNC是一種滿足信息集成需求的新一代DNC網(wǎng)絡(luò)。可以很容易地與車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)、工具管理系統(tǒng)和CAM系統(tǒng)相結(jié)合（如圖4所示）。利用JCSDNC進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)，可以構(gòu)建車間生產(chǎn)現(xiàn)場的集成數(shù)據(jù)交換平臺。JCSDNC集成數(shù)據(jù)交互平臺采用rs232 / 485和以太網(wǎng)連接車間數(shù)控設(shè)備，通過以太網(wǎng)連接CAD / CAM、工具管理系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的DNC通信網(wǎng)絡(luò)中，集成數(shù)據(jù)交換平臺（JCSDNC）增加了設(shè)備狀態(tài)采集、商店條件數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換功能。數(shù)據(jù)采集軟件和工作條件數(shù)據(jù)收集器可以最大程度地收集生產(chǎn)管理所需的工作條件數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)資源信息的共享，如生產(chǎn)管理所需的數(shù)據(jù)，以及夾具和設(shè)備等。JCSDNC完全滿足不同年齡、不同品牌控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的需要，可輕松擴(kuò)展到256個(gè)單位。串口/以太網(wǎng)服務(wù)器被用來將NC設(shè)備與rs232 / 422 / 485接口直接連接到車間局域網(wǎng)。支持使用TCP / IP標(biāo)準(zhǔn)，使用以太網(wǎng)接口CNC設(shè)備。隨著車間聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的增加，通過簡單地?cái)U(kuò)展LAN節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，可以輕松地將新設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。

五、考慮管理系統(tǒng)的信息集成

無反饋的生產(chǎn)管理系統(tǒng)是一個(gè)開環(huán)指揮系統(tǒng)。DNC技術(shù)在中國的發(fā)展，能夠?yàn)檐囬g管理軟件如MES等提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和報(bào)告，并進(jìn)行兩項(xiàng)開發(fā)。國外軟件大多是沒有數(shù)據(jù)采集的功能或不適應(yīng)的特點(diǎn)在中國生產(chǎn)車間（數(shù)控系統(tǒng)，多嶄新的差異，差異和使用功能）；代理銷售國內(nèi)軟件廠商的系統(tǒng)集成和可能的開發(fā)兩次非常小。因此，在選擇DNC系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮與其他PDM / MES系統(tǒng)、工具管理系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的兼容性和數(shù)據(jù)接口，以避免信息孤島。數(shù)據(jù)和軟件安全，數(shù)據(jù)安全。一些特殊的行業(yè)需要有足夠的NC程序安全，基于數(shù)據(jù)庫管理程序，NC的任務(wù)可以進(jìn)一步改進(jìn)安全程序，實(shí)現(xiàn)條件信息的共享，不能從機(jī)器床側(cè)隨機(jī)檢索程序中解脫出來?？紤]軟件登記。一般來說，國外軟件是基于機(jī)器的數(shù)量來生成一個(gè)序列號，只能安裝在一臺計(jì)算機(jī)，硬盤不格式化，否則無效的序列號，并申請一個(gè)新的序列號外國軟件供應(yīng)商是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，但對于不超過3次。國內(nèi)軟件一般采用軟件東樂，軟件可以隨意安裝，軟件安裝的真正實(shí)現(xiàn)是浮動(dòng)的。

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