??序言??

    隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，2003年開始，中國就成了全球最大的機(jī)床消費(fèi)國，也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國?，F(xiàn)在許多單位都擁有相當(dāng)數(shù)量的數(shù)控機(jī)床，但是目前數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊能力都很弱，傳統(tǒng)的封閉系統(tǒng)只帶有普通的通訊接口，目前研制開發(fā)出的基于PC的數(shù)控系統(tǒng)，雖然可以在硬件上配置網(wǎng)卡，但并未開發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)用程序，不能夠全面可靠地支持聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。為了提高現(xiàn)有資源的利用率、消除信息孤島、達(dá)到資源共事的目的，建立DNC 信息網(wǎng)絡(luò)和管理系統(tǒng)已成為必然。DNC 技術(shù)可提高企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)能力，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高企業(yè)的競爭能力。

??1 DNC 系統(tǒng)構(gòu)建的必要性??

    目前，在數(shù)控設(shè)備的程序傳輸、程序編輯與仿真、數(shù)控程序的管理等方面存在一些不足，制約著數(shù)控設(shè)備的最大生產(chǎn)能力的發(fā)揮，具體表現(xiàn)如下:

    (1) 車間現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)繁雜，各系統(tǒng)之間所用的通訊軟件也不一樣，相互之間不兼容，給技術(shù)人員、操作人員的編程和應(yīng)用帶來很多不便，大大的限制了零件的轉(zhuǎn)移加工。

    (2)通訊程序?yàn)?對1的通訊程序，在進(jìn)行機(jī)床與計(jì)算機(jī)的通信時(shí)，必須一個(gè)人在機(jī)床前操作機(jī)床，另一個(gè)人在計(jì)算機(jī)終端前操作通訊軟件，兩者交替操作。

    (3)程序通訊采用臺式計(jì)算機(jī)或筆記本的單機(jī)傳輸形式，頻繁的熱插熱拔容易燒壞機(jī)床或計(jì)算機(jī)接口。

    (4) 車間堆放很多計(jì)算機(jī)，工作環(huán)境惡劣，計(jì)算機(jī)壽命大大縮短，而且凌亂，不利于車間現(xiàn)場管理。

    (5) 編程員缺少數(shù)控程序數(shù)值處理、程序模擬仿真、程序版本比較等數(shù)控編程專用軟件，編程效率低，數(shù)據(jù)處理、程序檢查效率低且容易出錯(cuò)。

    (6)程序沒有集中管理，一般是編程員各自保管，容易丟失或誤操作。

    (7)計(jì)算機(jī)上的程序和工藝卡、模型圖、刀具清單等之間都是孤立保存，時(shí)間久了，就不知道它們的對應(yīng)關(guān)系，還需要反復(fù)進(jìn)行對照，才能知道某個(gè)程序是做什么的。

    (8)程序無嚴(yán)格的流程簽署管理，職責(zé)不明晰，出了問題無法進(jìn)行追溯，不符合ISO 9000要求。

    (9)由于工廠的管理部門或管理系統(tǒng)不能及時(shí)得到生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀況，所以不能做出科學(xué)的生產(chǎn)管理計(jì)劃及措施，影響了工廠生產(chǎn)效能的發(fā)揮。

    鑒于以上現(xiàn)狀，研究開發(fā)DNC 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，用一臺計(jì)算機(jī)進(jìn)行所有數(shù)控機(jī)床的程序傳輸、數(shù)控程序編輯與仿真、程序數(shù)據(jù)庫管理以及機(jī)床監(jiān)控，勢在必行。

??2 DNC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建方案??

    2.1 多串口服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

    多串口服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)如圖1 所示。所有設(shè)備經(jīng)多串口(RS232) 服務(wù)器、Ethernet交換機(jī)聯(lián)接至DNC主機(jī)。串口服務(wù)器可選用國內(nèi)知名品牌Digi PortServer TS 8 多串口服務(wù)器。

    圖1 多串口服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)

    這種方案的特點(diǎn)是采用一臺多串口設(shè)備服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對多臺數(shù)控設(shè)備的聯(lián)接。在局域網(wǎng)內(nèi)的任意一臺計(jì)算機(jī)都可以直接控制該網(wǎng)絡(luò)的任意一臺機(jī)床。而且布線簡單，成本較低，機(jī)床端不用外加電源。

    2.2 單串口服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

    單串口服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)如圖2 所示。每臺只有RS232 口的數(shù)控機(jī)床都配一臺單串口服務(wù)器，然后連到以太網(wǎng)交換機(jī)，最后聯(lián)接到DNC主機(jī)。串口服務(wù)器可選用國內(nèi)知名品牌MOXA NPORT 5110 單串口服務(wù)器。

    圖2 單串口服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)

    這種方案的特點(diǎn)是傳輸穩(wěn)定可靠，即便硬件出現(xiàn)問題，也不會影響其他機(jī)床，同時(shí)價(jià)格適當(dāng)，性價(jià)比高。

    2.3 串轉(zhuǎn)無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

    串口轉(zhuǎn)無錢網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)如圖3 所示。在每臺數(shù)控設(shè)備上安裝一臺單串口轉(zhuǎn)無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，將串行接口直接轉(zhuǎn)換成無線以太網(wǎng)口，實(shí)現(xiàn)任意數(shù)控設(shè)備與以太網(wǎng)的聯(lián)接，在企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)的任意一臺計(jì)算機(jī)都可以直接控制該網(wǎng)絡(luò)的任意一臺機(jī)床。串口服務(wù)器可選用Nportw無線聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。

    圖3 串口轉(zhuǎn)無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)

    這種方案的特點(diǎn)是支持有線和無線局域網(wǎng)混合接入模式，而且無需布線。

    根據(jù)前面的描述，作者認(rèn)為采用單串口服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)模式比較好，雖然每臺機(jī)床都需配單串口服務(wù)器，顯得繁瑣，但是，這種方式傳輸效果好，速度快，信息不失真，而且一旦硬件出現(xiàn)問題，不會影響其他機(jī)床。

3 DNC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制軟件

    3. 1 軟件性能要求

    為了能夠充分發(fā)揮DNC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢，提高數(shù)控設(shè)備利用率，DNC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制軟件都應(yīng)該至少具備以下功能:

    (1)可隨時(shí)通過機(jī)床鍵盤(或PC終端)實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器的訪問，并可對存儲在服務(wù)器中公共目錄下的所有DNC加工程序進(jìn)行瀏覽及調(diào)用。

    (2) 能夠快速便捷地進(jìn)行文件的各種編輯操作。

    (3) 文件的比較功能，能夠快速簡捷地比較出文件的不同之處，并能夠明確地告知操作者以及顯示程序的異同之處。

    (4) 數(shù)控程序的DNC上載與下傳。

    (5) 在線監(jiān)控各數(shù)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，遠(yuǎn)程數(shù)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)閉、開啟、重啟、恢復(fù)、暫停，各數(shù)控設(shè)備的通訊管理等。

    (6) 系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程維護(hù)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理功能。

    (7) 支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能。

    (8)支持FANUC、SIEMENS 等多種系統(tǒng)，可以同時(shí)響應(yīng)多個(gè)不同類型數(shù)控機(jī)床DNC的請求。允許多路DNC數(shù)據(jù)同時(shí)在線傳輸，可滿足超大程序量多臺機(jī)床的在線加工。

    (9)加工仿真功能，提供一個(gè)高效的程序編輯、修改和仿真的平臺，程序在上機(jī)床前，利用其軌和實(shí)體仿真功能對一些軟件自動(dòng)生成的程序進(jìn)行模擬、校驗(yàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修改程序中的不妥之處。

    (10)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，不死機(jī)，抗病毒攻擊能力強(qiáng)，程序自動(dòng)實(shí)時(shí)備份。

    3.2 DNC軟件關(guān)鍵設(shè)置

    基于CIMCO DNC-MAX軟件進(jìn)行描述，該軟件穩(wěn)定可靠，使用效果良好。

    DNC軟件的設(shè)置主要包括服務(wù)器設(shè)置、串口設(shè)置等等，其中串口設(shè)置尤為重要，主要包括機(jī)床傳輸參數(shù)設(shè)置，譬如，端口號、波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位、流控制等等，如圖4 所示。這部分的設(shè)置要和串口服務(wù)器以及數(shù)控系統(tǒng)上的設(shè)置一一對應(yīng)，否則，將不能正常傳輸。

    圖4 串口設(shè)置

    3.3 串口服務(wù)器軟件關(guān)鍵設(shè)置

    基于MOXA NPORT5110 單串口服務(wù)器進(jìn)行描述，MOXA 串口服務(wù)器是亞洲第一品牌，世界第三品牌，穩(wěn)定性好，可靠性高。

    串口服務(wù)器首先要設(shè)置IP地址，如圖5 所示，然后設(shè)置波特率、奇偶校驗(yàn)等傳輸參數(shù)，最后進(jìn)行串口映射，如圖6 所示。

    圖5 IP 地址設(shè)置

    圖6 傳輸參數(shù)設(shè)置

??4 DNC系統(tǒng)實(shí)施效果??

    在某校工程訓(xùn)練中心生產(chǎn)過程中證實(shí)，DNC系統(tǒng)確實(shí)有效提高實(shí)訓(xùn)效率，減少調(diào)機(jī)成本，在程序管理、參數(shù)管理上卓有成效，減少人員勞動(dòng)量，具有良好擴(kuò)展性，符合并超過了期望，獲得了良好的效果。