摘要：數(shù)控機床DNC網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)可以大大提高企業(yè)的制造效率，降低產(chǎn)品成本，提高競爭力，具有顯著的現(xiàn)實意義。分析了各種DNC系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方案，介紹了以單串口服務(wù)器方式進行數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)置和實現(xiàn)過程。

　　0　序言

　　隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，2003年開始，中國就成了的機床消費國，也是世界上的數(shù)控機床進口國?，F(xiàn)在許多單位都擁有相當數(shù)量的數(shù)控機床，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)運行。為了提高現(xiàn)有資源的利用率、消除信息孤島、達到資源共享的目的，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)備的生產(chǎn)能力的發(fā)揮，具體表現(xiàn)如下：

　?。?）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，大大地限制了零件的轉(zhuǎn)移加工。

　?。?）通訊程序為1對1的通訊程序，在進行機床與計算機的通信時，必須一個人在機床前操作機床，另一個人在計算機終端前操作通訊軟件，兩者交替操作。

　?。?）程序通訊采用臺式計算機或筆記本的單機傳輸形式，頻繁的熱插熱拔容易燒壞機床或計算機接口。

　　（4）車間堆放很多計算機，工業(yè)環(huán)境惡劣，計算機壽命大大縮短，而且凌亂，不利于車間現(xiàn)場管理。

　?。?）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。

　　（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。

　?。?）計算機上的程序和工藝卡、模型圖、刀具清單等之間都是孤立保存，時間久了，就不知道它們的對應(yīng)關(guān)系，還需要反復(fù)進行對照，才能知道某個程序是做什么的。

　?。?）程序無嚴格的流程簽署管理，職責(zé)不明晰，出了問題無法進行追溯，不符合ISO9000要求。

　?。?）由于工廠的管理部門或管理系統(tǒng)不能及時得到生產(chǎn)設(shè)備的實時生產(chǎn)狀況，所以不能做出科學(xué)的生產(chǎn)管理計劃及措施，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)，用一臺計算機進行所有數(shù)控機床的程序傳輸、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交換機聯(lián)接至DNC主機。串口服務(wù)器可選用國內(nèi)品牌DigiPortServerTS8多串口服務(wù)器。

圖1　多串口服務(wù)器DNC網(wǎng)絡(luò)

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

　　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)控機床都配一臺單串口服務(wù)器，然后聯(lián)到以太網(wǎng)交換機，聯(lián)接到DNC主機。串口服務(wù)器可選用國內(nèi)品牌MOXANPORT5110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，也不會影響其他機床，同時價格適當，性價比高。

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

　　串口轉(zhuǎn)無線網(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)的任意一臺計算機都可以直接控制該網(wǎng)絡(luò)的任意一臺機床。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：

　?。?）可隨時通過機床鍵盤（或PC終端）實現(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NC加工程序進行瀏覽及調(diào)用。

　　（2）能夠快速便捷地進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。

　?。?）在線監(jiān)控各數(shù)控設(shè)備的運行狀態(tài)，遠程數(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。

　?。?）系統(tǒng)提供遠程維護及遠程監(jiān)控管理功能。

　?。?）支持斷點續(xù)傳功能。

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

　?。?）加工仿真功能，提供一個高效的程序編輯、修改和仿真的平臺，程序在上機床前，利用其軌跡和實體仿真功能對一些軟件自動生成的程序進行模擬、校驗及時發(fā)現(xiàn)和修改程序中的不妥之處。

　?。?0）運行穩(wěn)定可靠，不死機，抗病毒攻擊能力強，程序自動實時備份。

　　3.2　DNC軟件關(guān)鍵設(shè)置

　　基于CIMCODNC2MAX軟件進行描述，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，主要包括機床傳輸參數(shù)設(shè)置，譬如，端口號、波特率、奇偶校驗、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MOXANPORT5110單串口服務(wù)器進行描述，MOXA串口服務(wù)器是亞洲品牌，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、奇偶校驗等傳輸參數(shù)，進行串口映射，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)實施效果

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

參考文獻:

[1]. RS232 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/RS232_585128.html.