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} 715J1~aRNr 一、概 述
=YtK@+| i 2Ns<lh 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 s,D GFK 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 77 ?TRC 1.串行通訊RS-232C模式
RaC6RH 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 hG}/o&}U 圖1 DNC網(wǎng)絡結構圖形式一
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)哪甏朔绞绞且环N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)。
=E~_F>SD (2)新型帶機床操作盒模式,如圖2所示:
c{T)31ldW 4dh>B>Q 圖2 DNC網(wǎng)絡結構圖形式二
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 9 I&[6} 圖3 DNC網(wǎng)絡結構圖形式三
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$LoQ<f_ (/NAME XXXX) (XXXX代表希望在計算機上保存的文件名稱)
YIYuqtnSJ …
6p14BruV M30
wJ7Fnj>u% %
=e6!U5
f 當前文件上傳到計算機上后,計算機如果分析到特征字符/NAME(特征字符的型式應根據(jù)系統(tǒng)的特殊要求而定,在此僅作示意),就將當前文件保存到其后的字符串所代表的文件中,如果未找到特征字符則保存到“O1000.NC”中(即程序號前加字母O)。
v/`#Gu^P 2.現(xiàn)場總線模式
H#bu3*' 雖然目前在數(shù)控車間DNC系統(tǒng)中應用最為廣泛的就是RS-232串行通訊接口,但是當DNC主機連接的CNC設備比較多時,就存在著連線多、通訊復雜的問題,而且串行接口可靠性差、速度低,基于這些問題,迫使人們去尋求更好的解決方案。
<H1e+l{8$ 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 圖4 現(xiàn)場總線的體系結構
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。