數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)集成管理系統(tǒng)的建立.doc

數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)集成管理系統(tǒng)的建立張小營(yíng)北京第一機(jī)床廠(chǎng)銷(xiāo)售處1 引言數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代化的生產(chǎn)加工中的地位越來(lái)越重要，而且代表了一個(gè)設(shè)備更新?lián)Q代的趨勢(shì)，但是在實(shí)際應(yīng)用中有很多因素使數(shù)控機(jī)床不能發(fā)揮其全部效率，首先是現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床內(nèi)存容量普遍不大，在加工零件種類(lèi)繁多時(shí)大量零件程序無(wú)法存儲(chǔ)而不得不進(jìn)行反復(fù)的刪除和鍵入，有時(shí)甚至無(wú)法存儲(chǔ)一個(gè)完整復(fù)雜的零件加工程序，程序的反復(fù)編制不但浪費(fèi)了大量的工作時(shí)間，而且影響產(chǎn)品質(zhì)量的加工穩(wěn)定性，即使在機(jī)床有大硬盤(pán)的情況下不會(huì)因?yàn)榇鎯?chǔ)空間而刪除程序，但在這臺(tái)機(jī)床上使用的程序要用到其它同型號(hào)的機(jī)床上使用也不方便；第二個(gè)因素是操作人員水平參差不齊，對(duì)數(shù)控機(jī)床高速切削特性、數(shù)控刀具的選擇、切削參數(shù)的選擇缺乏科學(xué)的理解和應(yīng)用。一般情況用計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床連接進(jìn)行程序傳送和在線(xiàn)加工都為一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接，每臺(tái)數(shù)控機(jī)床配一臺(tái)計(jì)算機(jī)，隨著數(shù)控機(jī)床的不斷增加計(jì)算機(jī)數(shù)量也要增加，而且管理散亂?，F(xiàn)在的企業(yè)中大多數(shù)已經(jīng)使用了CAD/CAM軟件進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)并逐步實(shí)現(xiàn)CIMS管理，只要能成功的把設(shè)計(jì)、管理和數(shù)控機(jī)床操作有機(jī)的聯(lián)系在一起就能夠發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的高精度和高效率的特點(diǎn)。2 DNC接口概述DNC（Direct Numerical Control）即計(jì)算機(jī)直接數(shù)控或分布式數(shù)控，是指一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床實(shí)施綜合數(shù)字控制。DNC集成系統(tǒng)屬于自動(dòng)化制造系統(tǒng)的一種模式，是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM和計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)（CAPMS）集成的紐帶，它強(qiáng)調(diào)信息的集成與信息流的自動(dòng)化，物料流的控制與執(zhí)行可大量介入人機(jī)交互。相對(duì)FMS來(lái)說(shuō)DNC投資小、見(jiàn)效快、是具有較好柔性的多個(gè)數(shù)控加工設(shè)備的集成控制系統(tǒng)。DNC接口是DNC集成系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它是將數(shù)控設(shè)備與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相連的中間環(huán)節(jié)，主要負(fù)責(zé)DNC計(jì)算機(jī)與數(shù)控設(shè)備及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的通信。（建立一個(gè)智能的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)）3 DNC接口總體結(jié)構(gòu)DNC接口體系結(jié)構(gòu)以高性能通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為支撐，向上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)適配卡或調(diào)制解調(diào)器與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接和向下通過(guò)串口擴(kuò)展卡（無(wú)串口的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床還要配備適配器）與數(shù)控機(jī)床連接，同時(shí)配備相應(yīng)的通信和管理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)多串口通信；建立通信協(xié)議數(shù)據(jù)庫(kù)，并異構(gòu)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)通信；再利用現(xiàn)已成熟的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)控機(jī)床通過(guò)DNC接口與工業(yè)網(wǎng)相連。例如：北京雷梯斯特公司就是采用這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行的機(jī)床聯(lián)網(wǎng)。如圖1DNC接口總體結(jié)構(gòu)。圖1 DNC接口總體結(jié)構(gòu)4 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組建41 數(shù)控機(jī)床接口檢測(cè)要想組建數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)首先需要確定機(jī)床I/O接口是否完好，可利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)COM接口與數(shù)控機(jī)床直接用電纜連接起來(lái)。按圖2電纜接線(xiàn)圖焊接連線(xiàn)電纜。NC（9pin socket connector） PC（9pin socket connector）RxD 2TxD 3DTR 4 5DSR 6RTS 7CTS 8RxD 2TxD 3DTR 4 5DSR 6RTS 7CTS 8 圖2 電纜接線(xiàn)圖連接完成后，在計(jì)算機(jī)上利用軟件連接數(shù)控機(jī)床并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)。（如不能連接應(yīng)聯(lián)系數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠(chǎng)家或數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠(chǎng)家，確定其端口定義方式，根據(jù)其定義焊接連接電纜。）4 連接數(shù)控機(jī)床到計(jì)算機(jī)端口檢測(cè)完畢后，按圖1方法用屏蔽電纜（計(jì)算好長(zhǎng)度）焊接好兩端接口，一端接數(shù)控機(jī)床，另一端接LTLINK4000串口擴(kuò)展卡串口接口，由于數(shù)控機(jī)床一般分離放置故應(yīng)在連線(xiàn)兩端作好標(biāo)記以便區(qū)分。LTLINK4000串口擴(kuò)展卡有專(zhuān)門(mén)連接計(jì)算機(jī)接口，將其與計(jì)算機(jī)連接好。例如：北京雷梯斯特公司使用的就是這種卡。（擰緊緊固螺釘以防松動(dòng)）如圖3所示。分 別 連 接 數(shù) 控 機(jī) 床連 管接 理到 工單 作機(jī) 站 串口 LT-LINK4000串口擴(kuò)展卡圖3 LTLINK4000串口擴(kuò)展卡連接示意圖43 連接實(shí)現(xiàn)過(guò)程計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)檢測(cè)出LTLINK4000串口擴(kuò)展卡各個(gè)串口并分別給各個(gè)串口定義名稱(chēng)。一般計(jì)算機(jī)本身有兩個(gè)串口，所以串口卡上串口名稱(chēng)一般為COM3、COM4，通過(guò)標(biāo)記確認(rèn)各個(gè)串口上所連接的數(shù)控機(jī)床，然后分別進(jìn)行傳輸試驗(yàn)。由于各個(gè)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)、加工特點(diǎn)、機(jī)床參數(shù)不一定一樣，所以要進(jìn)行分別控制以防程序差異造成加工中的不便，利用軟件調(diào)整各個(gè)機(jī)場(chǎng)的程序存儲(chǔ)和訪(fǎng)問(wèn)位置和方式、存儲(chǔ)數(shù)控機(jī)床的機(jī)床參數(shù)、監(jiān)控?cái)?shù)控機(jī)床的工作狀態(tài)、建立數(shù)控機(jī)床的機(jī)床加工檔案。利用CAD/CAM軟件設(shè)計(jì)制作圖紙工藝和程序。44 企業(yè)局域網(wǎng)控制利用網(wǎng)絡(luò)適配器通過(guò)TCP/IP協(xié)議，設(shè)置好本計(jì)算機(jī)的IP地址以適應(yīng)局域網(wǎng)，設(shè)置共享的資源。設(shè)置完成后可以在企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)上任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制和查看數(shù)控機(jī)床的情況，編寫(xiě)數(shù)控機(jī)床程序，解決數(shù)控機(jī)床所處現(xiàn)的問(wèn)題。45 遠(yuǎn)程控制利用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）與INTERNET網(wǎng)絡(luò)連接，在管理員允許的情況下，在世界各地只要知道單機(jī)管理工作站的IP地址號(hào)就可以訪(fǎng)問(wèn)這臺(tái)工作站，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)。5 結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)51國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)使用的是帶普通RS232或RS422串口的數(shù)控機(jī)床和用微機(jī)改造的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，因此上述方案是一種符合國(guó)情的、切實(shí)可行的DNC接口解決方案。52采用LTLINK4000串口擴(kuò)展卡擴(kuò)展串口性能穩(wěn)定，技術(shù)可靠，以此基礎(chǔ)可方便可靠地實(shí)現(xiàn)多路通信同時(shí)進(jìn)行，解決了DNC計(jì)算機(jī)集成控制多臺(tái)機(jī)床和機(jī)床上網(wǎng)的問(wèn)題。53采用RS232串行接口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳輸可靠，采用電流環(huán)方式，傳輸距離可達(dá)1km2km，通信速率可達(dá)19.2kbits；采用RS422A串行接口，傳輸距離可達(dá)1200m，傳輸速率可達(dá)10Mbits。國(guó)內(nèi)外許多數(shù)控機(jī)床都采用這兩種接口，而LTLINK4000可以提供這兩種接口，能滿(mǎn)足大多數(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和數(shù)控機(jī)床通信的需要。54可通過(guò)串口與其它設(shè)備（如刀具、工件測(cè)試儀）連接，實(shí)現(xiàn)信息集成。6 所需購(gòu)買(mǎi)硬件計(jì)算機(jī)一臺(tái)（推薦預(yù)裝Windows NT系統(tǒng)，配專(zhuān)用軟件【給據(jù)需要選擇程序管理和加工管理軟件】）LTLINK4000串口擴(kuò)展卡（根據(jù)數(shù)控機(jī)床數(shù)量購(gòu)買(mǎi)，一個(gè)串口擴(kuò)展卡包括8個(gè)串口，串口擴(kuò)展卡可以自身串接）長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器（每臺(tái)數(shù)控機(jī)床1對(duì)）屏蔽電纜（連接數(shù)控機(jī)床和計(jì)算機(jī)用）普通串口連線(xiàn)（檢測(cè)端口用）接口等零件網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）一個(gè)調(diào)制解調(diào)器（MODEM）一個(gè)7 結(jié)論經(jīng)過(guò)以上過(guò)程組建的數(shù)控機(jī)床管理網(wǎng)絡(luò)在使用中可以實(shí)現(xiàn)基本功能如下：71數(shù)控設(shè)備與管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)交換器”（控制主機(jī)）間實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離交互式數(shù)據(jù)、信息傳輸。72 控制主機(jī)與上位PC服務(wù)器連接或直接鑲?cè)肫髽I(yè)局域網(wǎng)的生產(chǎn)管理工作站、技術(shù)管理工作站CADCAM系統(tǒng)進(jìn)行通訊。73 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能可使連接企業(yè)局域網(wǎng)的各管理部門(mén)對(duì)控制主機(jī)中的各種生產(chǎn)反饋日志信息（各臺(tái)設(shè)備開(kāi)、關(guān)機(jī)時(shí)間；加工零件名稱(chēng)；成、廢品數(shù)量等）進(jìn)行監(jiān)控和管理。74控制主機(jī)無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行。75NC加工程序可在windows平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)文件名管理，可實(shí)現(xiàn)零件代號(hào)與NC加工程序名稱(chēng)的統(tǒng)一76數(shù)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)集成管理系統(tǒng)覆蓋所有具備RS232數(shù)據(jù)傳輸接口的數(shù)控設(shè)備。對(duì)操作面板字母不全的設(shè)施，也可使用編碼方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。77數(shù)據(jù)共享功能可使工作者在管理員的允許下，對(duì)控制主機(jī)中存儲(chǔ)的所有NC加工程序進(jìn)行調(diào)用、修改、復(fù)制，方便了生產(chǎn)零件的轉(zhuǎn)移加工78控制主機(jī)為網(wǎng)絡(luò)