[分享]數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)DNC現(xiàn)狀與前景展望 [復制鏈接]

摘要：本文簡要介紹了目前國內數(shù)控機床網(wǎng)絡DNC的現(xiàn)狀，基本功能要求，并對其發(fā)展方向作了一些展望。 ")NQwT}  
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    一、概 述 =YtK@+| i  
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    隨著計算機技術的發(fā)展，以往使用PRP(紙帶閱讀穿孔機)與CNC系統(tǒng)進行NC程序輸入/輸出的技術，由于紙帶的保存，管理，容量，可靠性等，存在著不足之處，正逐漸被淘汰。 9>_VU"T  
許多CNC系統(tǒng)生產廠家目前都能提供計算機NC程序服務功能，但僅限于自己的CNC系統(tǒng)，互相之間并不通用。同時，隨著市場經(jīng)濟和企業(yè)信息化的發(fā)展，企業(yè)數(shù)控機床的數(shù)量越來越多，而傳統(tǒng)的單機管理模式因技術手段落后、生產效率低、管理與維護費用高昂等弊端已不能適應企業(yè)發(fā)展的需要，再加上用戶使用了多種信息管理系統(tǒng)，如ERP，PDM，CRM，CAD/CAPP/CAM等，各種系統(tǒng)之間還必須考慮信息共享，以避免信息化孤島，因此，使用集成式DNC技術對數(shù)控設備群進行管理勢在必行。  F(,SnSam  
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    目前，廣大數(shù)控機床用戶對實行數(shù)控機床網(wǎng)絡DNC的管理已經(jīng)達成了共識，但在真正實施過程中應該做到什么程度，取得何種效果還是不明確，在目前國內數(shù)控機床網(wǎng)絡DNC領域還存在著一些魚目混珠的現(xiàn)象，而且DNC又處在一個高速發(fā)展的階段，各種新的網(wǎng)絡結構、高新技術不斷涌現(xiàn)，更容易讓廣大數(shù)控機床用戶眼花繚亂，本文試圖在此作一個簡明的介紹。 DvA#zX[  
  二、數(shù)控機床網(wǎng)絡DNC的幾種模式 qc.9GC  
    目前，數(shù)控機床網(wǎng)絡DNC一般采用三種網(wǎng)絡接口，即：基于串行通訊RS-232C模式，以太網(wǎng)絡模式和現(xiàn)場總線模式，以下分別做一簡要說明。 vJW`aN1<I3  
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    1．串行通訊RS-232C模式 RaC6RH  
    目前，在DNC市場上通過RS-232C口通訊產品存在著兩種類型(包括三種結構)的產品，即帶機床操作盒和不帶機床操作盒兩種，其結構分別說明如下： GW]t~EL  
    (1) 帶機床操作盒模式，如圖1所示： Gr3 q  
    這種連接方式是九十年代中期出現(xiàn)的模式，在當時大家還普遍使用單機傳輸?shù)哪甏�此方式是一種創(chuàng)新，可以說它代表了當時我國DNC產品的最高水平。MOXA  C320Turbo 卡（或其它多路串行通訊卡）是通過ISA（或PCI）插卡的方式與計算機連接，再通過一根帶屏蔽的10芯電纜線接通訊模塊，每個通訊模塊帶8個通訊口，可以多個通訊模塊級聯(lián)，最多可以8個，每個計算機又可以擴展4個ISA（或PCI）插卡，這樣一臺計算機最多可以擴展256個RS-232口。通訊模塊與計算機之間距離不能太長，一般在十幾米左右。程序的上傳和下載是通過操作機床操作盒來實現(xiàn)的（當然，數(shù)控端也還要進行相關的上傳下載操作）。
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    (2)新型帶機床操作盒模式，如圖2所示： c{T)31ldW  
    注意,此圖與上一圖的一個最大的區(qū)別是：MOXA的多路串口服務器變?yōu)镃N2516（或其它多路串口服務器），它是一個局域網(wǎng)絡上的一個節(jié)點，通過HUB或交換機來與NC程序管理計算機相連的，這樣，它可以放在車間的任一固定位置上，大大減少了車間到計算機室之間的布線，只需一根網(wǎng)線即可，另外，CN2516還可以多臺計算機上安裝其驅動程序，多臺計算機同時監(jiān)視控制，給用戶的維護工作也帶來方便。 {4%ddJn[.)  
    (3) 現(xiàn)代模式（不帶機床操作盒），如圖3所示： "{jVsih0  
    此類型是在上一類型的基礎上變化而來,它去掉了機床操作盒,連接更簡單,其它通訊功能完全一樣，甚至可以做得更強，更方便。目前市場上大部分DNC廠商提供的產品均是基于此模式下的。 6\)u\m`7-l  
    由于去掉了機床操作盒，程序發(fā)送和接受程序的文件名稱等通訊信息就需要由CNC來發(fā)送，一般的做法是：在CNC上編制一個特殊的程序（此程序并不真正執(zhí)行，所以并不需要關注它是否符合語法規(guī)則），其中包含一些特征字符串來表達發(fā)送程序或接收程序，比如： 9s*UJIL  
O /h1ew  
（A）程序請求 CKDg3p';  
        % ![Vrbe P  
        O1000 6-nf+!#G  
        （/GETXXXX）  （其中XXXX代表需要請求下傳的文件名稱） Pfm B{  
        M30 \ow(4O#  
        % 4XeO^#  
    編制好此文件后，先將此文件發(fā)送給計算機，計算機接收到此文件后就進行分析，如果是請求文件下載指令，就生成一個程序下載隊列，等待機床發(fā)送開始下傳指令后就將請求程序下傳。 E/E|*6R  
Wx8;+!2Q/  
    （B）程序發(fā)送 Z,F1n/7  
    程序發(fā)送時，只需在原程序中加入特征字符行即可，此代表你希望在計算機上保存的文件名稱。例如： pU u')y  
        % X0KUnxw  
        O1000 a$LoQ<f_  
        （/NAME XXXX）  （XXXX代表希望在計算機上保存的文件名稱） YIYuqtn
SJ  
        … 6p14BruV  
        M30 wJ7Fnj>u%  
        % =e6!U5 f  
        當前文件上傳到計算機上后，計算機如果分析到特征字符/NAME（特征字符的型式應根據(jù)系統(tǒng)的特殊要求而定，在此僅作示意），就將當前文件保存到其后的字符串所代表的文件中，如果未找到特征字符則保存到“O1000.NC”中（即程序號前加字母O）。 v/`#Gu^P  
    2．現(xiàn)場總線模式 H#bu3*'  
    雖然目前在數(shù)控車間DNC系統(tǒng)中應用最為廣泛的就是RS-232串行通訊接口，但是當DNC主機連接的CNC設備比較多時，就存在著連線多、通訊復雜的問題，而且串行接口可靠性差、速度低，基于這些問題，迫使人們去尋求更好的解決方案。 <H1e+l{8$  
    現(xiàn)場總線（Field Bus）是應用在工業(yè)現(xiàn)場、在微機化控制設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，是國際上20世紀90年代蓬勃發(fā)展起來的新技術。它的應用形成了新型的網(wǎng)絡集成式分布控制系統(tǒng)。它能同時滿足過程控制自動化和制造自動化的需要。由于現(xiàn)場總線是基于數(shù)字通信的，因此在現(xiàn)場與控制室之間能進行多變量雙向通訊。為解決數(shù)據(jù)大量高速傳輸、實時性、通訊距離等問題，發(fā)展高速化數(shù)據(jù)通訊技術及大量使用現(xiàn)場總線（Field Bus）就成為必須。未來十年集成系統(tǒng)將是Field Bus時代�，F(xiàn)場總線采用了三層網(wǎng)絡結構——物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層，其體系結構如圖4所示。目前現(xiàn)場總線已有好多種類，應用較多的有CAN(Controller Area Network)、LON（Local Operating Network）、Profibus等。?下面僅以CAN總線方式說明現(xiàn)場總線在DNC中的應用。 "fSK7%BP  
    作為工業(yè)現(xiàn)場控制的網(wǎng)絡系統(tǒng)，可靠性和實時性是最主要的要求，CAN總線在這方面有很多獨到的特點：首先為滿足可靠性要求，CAN總線采用了循環(huán)冗余碼校驗、框架檢測、確認信號出錯檢測、總線監(jiān)控、位填充等幾種錯誤檢測和糾錯措施，從而達到了很高的可靠性，平均誤碼率小于10-13；其次，CAN采用了獨特的位仲裁技術，比CSMA/CD網(wǎng)（IEEE802.3）和令牌網(wǎng)(IEEEE802.4)具有更高的實時性；此外CAN總線傳輸速率可達1Mbps，遠距離傳輸可達10km，接口簡單，安裝方便，系統(tǒng)成本低。傳輸介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。CAN總線的拓撲結構如圖5所示。