工廠數控機床聯網管理

陳孝尚

（申科滑動軸承股份有限公司，浙江 諸暨 311800）

在以信息技術為代表的高新技術大面積應用的背景下，制造企業面臨著越來越激烈的市場競爭。這種情況下，如何應用、管理好數控機床及相關設備，促使數控機床充分發揮自身優勢，就成為制造企業必須面臨的課題。而工廠數控機床聯網管理主要指在一臺（或多臺）中央計算機內，對一臺（或多臺）數控機床實施綜合數字控制，其可以有效提升工廠數控機床管理水平。基于此，對工廠數控機床聯網管理方案進行適當分析非常必要。

1 工廠數控機床聯網系統框架構建

針對現階段制造企業內部數控程序量大、無法實現信息共享、管理效率低下、工藝參數統計難度大等問題，在工廠數控機床聯網系統框架構建時，可以引入EXTJS框架技術（基于Web的富客戶端框架），進行B/S（瀏覽器/服務器）結構的WEB型數控機床程序化管理系統開發。即利用開源軟件，搭建Windows+MySQL+Apache+Php架構，最大限度節約工廠數控機床聯網系統框架構建成本。整個系統僅需安裝通用瀏覽器，就可以在JAVA Script操作的支持下，進行界面刷新及數據重構、系統維護升級。

2 工廠數控機床聯網方式選擇

工廠數控機床聯網方式主要包括TCP/IP（傳輸控制協議/網際協議）直接連接方式、通過數據采集模塊連接、通過串口連接、通過Extreme DNC（網絡群控軟件）系統連接等。具體如下：

（1）TCP/IP直接連接方式。TCP/IP直接連接方式主要適用于數控機床中采用西門子840DSL/828DSL等系統帶OPC-UA協議的情況。TCP/IP直接連接方式不需額外增加過多硬件，可以直接利用數控機床自帶的網卡在機床、服務器間建立數據傳輸通道。進而實現數控機床操作狀態（自動/手動/MDI）、主軸倍率、進給速度、主軸轉速、進給倍率、主軸功率、當前使用刀具號、執行程序名稱、執行程序路徑、預警信息等內容的實時采集。并能通過OPC-UA對機床進行控制操作，實現自動加工。

（2）通過數據采集模塊連接。通過數據采集模塊連接主要適用于采用西門子802Dsl、802D的數控系統，其可以通過數控機床原系統自帶的數據采集模塊進行數據采集。同時考慮到數控機床原系統版本較低，需要對原系統程序進行修改，將數控機床基本狀態輸出至數據采集模塊。隨后經過數據采集模塊將數據轉換至TCP/IP網絡，最后上傳至數據采集、監控服務器內。通過數據采集模塊連接方式受數據量的限制，程序修改壓力較大，且需要額外配置信號轉換電路、采集模塊。

（3）通過串口連接。通過串口連接主要適用于西門子840D/810D+MMC103的系統，主要是將所采集數據輸出值MMC103串口，經串口服務器，將網絡轉換為以太網絡。通過將以太網絡并入數控加工車間網絡，實現聯網管理。該模式需要額外增加串口服務硬件。

（4）通過Extreme DNC系統連接。通過Extreme DNC系統主要是通過宏程序輸出機床部分狀態至串口，隨后在服務器上進行數控加工數據接收。整個聯網過程中，網絡布線模式仍然需要通過串口服務器轉換為TCP/IP模式，進行遠距離數據傳輸，適用于幾乎全部的數控機床系統。在網絡連接方式確定后，可以將帶屏蔽的超五類雙絞線布放至每一臺數據機床，并將交換機及兩臺多串口通訊服務器安裝在機柜內。同時將帶有以太網接口的加工中心直接與交換機相連接，并通過同軸電纜，將面銑、六軸五聯動機床與交換機串聯。其余數控機床可以利用RS232接口與多串口通訊服務器相連。隨后可以將兩臺多串口通訊服務器連接至交換機。最后，可以將交換機連接至電腦服務器網絡接口，并在電腦服務器內安裝Extreme DNC軟件及NCmanager軟件。

3 工廠數控機床聯網管理實現

（1）硬件配置。在工廠數控機床聯網管理硬件配置時，可以準備一套含Extreme DNC server服務器、文件編輯器、文件比較器、軌跡繪圖的Extreme DNC軟件及一套NCmanager數控程序管理軟件、一臺多串口通訊服務器、自適應交換機（含16口100M交換機及4口10M帶BNC接頭交換機）、50Ω同軸電纜、T型頭、終端頭、全部RJ45帶屏蔽水晶頭、帶屏蔽的超五類雙絞線、惠普服務器、RS232插頭等。同時準備一臺3KVA的UPS電源、一個機柜、兩個配線架、五個理線器。除此之外，考慮到工廠數控機床聯網系統需要全天候不間斷穩定運行，在硬件配置時，應綜合考慮接線工藝可靠性、硬件壽命及服務器質量、臨時停電等因素，準備充足的備件。

（2）技術部署。以往工廠數控機床管理模式主要為串聯模式，在任意硬件、或者軟件發生故障時，會對多臺設備運轉效率造成較大影響。再加上RS232傳輸距離限制，在線路傳輸距離超出15m時需要進行長距離接收器及PC機的設置，成本較高。基于此，可以利用傳感器技術，在數控機床上安裝電壓傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、壓力傳感器、激光傳感器、位移傳感器等，對數控機床刀具、運動軸、內部機械或電氣部件狀態進行檢測，實時采集振動、聲音、溫度等信息并將其轉換為數據信息。隨后經RS232/RS485/IO口，傳輸給數據傳輸終端。在這個基礎上，利用無線網絡技術，運行管理者通過手機端或者PC端，對數控機床所處運行狀態及制作工序進行檢測，實現產量、運行效率的自動核算。并以報警信息、波形診斷數據、系統識別、伺服相關數據、主軸相關數據、數控系統參數、PLC的I/O狀態數據等形式，自動記錄儲存與工件坐標、螺距補償、刀補參數、故障信息參數有關的數據，為后續維修、保養提供依據。

（3）功能實現。遠程控制功能是工廠數控機床聯網管理的關鍵功能，對于每一臺數控機床而言，均具有接收箱、發送箱兩個模塊，數控機床管理人員僅需根據零件圖號在工廠數控機床聯網系統中輸入一條遠程指令，就可以調用對應加工程序，實現便捷管理。在遠程控制程序調用時，首先，數控機床管理人員需要將指定子目錄中全部程序拷貝至服務器發件箱。即打開“COPYDIR”文件，將首行括號內容修改為需要調用的子目錄名稱，并將子目錄存放在服務器共享目錄內。同時發送“COPYDIR”至PC端服務器，由PC端服務器自動將發件箱清空后將共享目錄下全部程序拷貝至發件箱。其次，數控機床管理人員需要調用遠程服務器發件箱內部目錄清單，獲得需要調用的數控機床加工程序名稱。最后，在獲得需要調用的加工程序名稱后，數控機床管理人員可以進行遠程服務器發件箱內加工程序的直接調用。

（4）應用優勢。工廠數控機床聯網管理的實現，可以做到在任意一臺計算機上直接控制任意一臺數控機床，提高數控機床控制靈活度。同時由于工廠數控機床網絡線路連接方式為典型星型組網，設備故障僅會影響對應設備，不受線路傳輸長度及周邊設備的限制，可保證工廠數控機床聯網管理可靠性。一方面，對于工廠數控機床管理者而言，工廠數控機床聯網管理的實現，可以實現預知維修，及早發現故障隱患，并在遠程診斷和服務系統的指導下解決故障，減少機床停機時間，降低機床停機損失。另一方面，對于數控機床使用者而言，工廠數控機床聯網管理的實現，可以最大限度減少維護服務費用、時間，保證數控機床正常發揮作用。同時工廠數控機床聯網的實現，可以對數控機床運行狀態、使用情況進行質量跟蹤，發現數控機床運行缺陷，為加工件質量、效率提升提供依據。

4 結語

綜上所述，以往工廠數控機床管理過程中，需要在機床、計算機兩端同時操作，操作難度較大，再加上每一臺數控機床校驗位、設定傳輸速率、停止位均不一致，需要頻繁更改傳輸程序，管理過程較為繁瑣。基于此，應利用EXTJS框架技術進行網頁型數控機床聯網管理系統的開發。從數控機床程序源頭入手，進行簡便、高效管理，保證數控程序版次分明、查詢便捷，為工廠數控機床加工、管理效率的提升提供依據。