0 引言傳統的 D N C 網絡 “D i r ect N um er i cal C ont r ol ( 直接精工) ”其含義 ( I SO 2806: 1980) 為: 此系統使一群精工機床與公用零件程序或加工程序存儲器發生聯系, 一旦提出請求, 它立即把數據分配給有關機床。1994 年頒布的新的 D N C 國際標準 I SO 2806 對 D N C 定義為 “D i st r i but ed N um er i cal C ont r ol ( 分布式精工) ” , 其含義為: 在生產管理計算機和多個精工系統之間分配數據的分級系統。傳統意義上的 D N C 軟件僅實現程序的傳輸和管理。而新一代的 D N C 軟件增加了生產類數據交換和工況數據的采集功能, 使 D N C 網絡發展成為車間數據交換平臺。近年來隨著計算機網絡和通信技術的飛速發展, 將生產車間分散的精工機床與計算機網絡構成分布式精工系統 D N C ,已成為現代企業繼 C I M S 系統聯網集成后進一步實現生產過程自動化的關鍵技術之一。先進的加工方法, 落后的管理手段極大地影響了精工機床效率的發揮。D N C 的實施能明顯改善車間的生產組織與管理,提高精工機床利用率。它側重于信息流的集成, 具有投資小、 見效快、 可進行人機交互并具有較好柔性的特點, 已被看作是現代生產車間自動化的一種簡易、 切實可行的重要方式, 特別適合在我國企業推廣使用。1 基于 D N C 聯網的生產車間信息集成總體方案隨著網絡技術的發展, 車間局域網的建立已非?，F實可行?；?C I M S 的生產車間網絡配置如圖 1 所示。圖中 D N C 主機的主要任務是負責與精工機床的通訊控制, 通訊管理以及精工機床的狀態信息采集。產品設計、 工藝設計、 N C 程序生成、 生產調度和其他信息的管理則由 C I M S 計算機和車間服務器完成。從地域看這些工作集中在車間的技術辦公室進行。所有工作站和數據庫都掛在車間局域網上, 可方便地通過網絡交換各種制造信息?？傊? 集成系統貫串產品設計和制造的全過程, 較好地連接了散布于產品設計、制造領域的計算機應用的“自動化孤島” , 在計算機中形成一個統一的協調的信息流, 加速了設計到制造的進程。D N C 系統具有以下功能:系統與用戶管理、 D N C 資源與配置管理、 N C 程序編輯和比較、 N C 程序管理、 N C 程序傳輸( N C 程序雙向交互式傳輸、N C 程序自動遠程調用) 、 機床工況信息采集、 外部系統 ( 如: 生產調度和管理、 刀具準備與管理、 工具工裝集約管理、 零件毛坯管理等等) 關聯接口。⑴ 系統與用戶管理系統與用戶管理是 D N C 系統所必需的。它定義用戶權限,包括權限的添加、 修改、 刪除與查詢。此外, 還有系統登錄、 數據流向的日志管理、 數據庫斷開以后的重新連接、 用戶的重新登錄等功能。⑵ D N C 資源與配置管理包括對車間 D N C 系統內設備資源信息的管理, 并對 D N C單元內的設備進行動態配置, 以便適應 D N C 單元內精工設備的增減與調整的需要。⑶ N C 程序編輯和比較N C 程序編輯主要實現對 N C 程序的輸入、 編輯、 修改、 查看等功能, 以便工藝人員能對自動編程生成的 N C 程序進行局部修改或臨時用手工編制簡單 N C 程序。N C 程序比較是指傳輸前后或不同版本 N C 程序的比較,目的是防止 N C 程序的錯誤使用, 并提供不同版本 N C 程序的差異以備查看。⑷ N C 程序管理主要包括 N C 程序庫的維護、 N C 程序的版本管理、 N C 程序與機床參數文件的管理、 N C 程序與機床參數文件入庫管理、N C 程序與機床參數文件出庫管理、入出庫操作日志管理、 N C程序的查詢與打印等。⑸ N C 程序的傳輸① N C 程序雙向交互式傳輸。N C 程序雙向交互式傳輸是指利用 R S-232C 接口實現精工設備與 D N C 計算機之間的連接, 在精工機床端操作人員和D N C 計算機端操作人員的相互協調下, 實現 N C 程序或機床參數文件的上傳與下載。下載的 N C 程序可以來自于 N C 程序服務器, 也可以來自于 D N C 計算機以普通文件形式存放的 N C程序。這種方式要求精工機床端和 D N C 計算機端都有人值守,因此, 通常用于精工機床與 N C 程序服務器之間距離比較近的場合。這種方法是一種最笨拙的方法,一般不采用。② N C 程序自動遠程調用。N C 程序遠程調用是指用戶在精工機床端通過向遠程的N C 程序服務器發送指令調用 N C 程序服務器中所需的 N C 加工程序、 刀具參數等?？稍跈C床側查詢傳輸履歷, 以便了解傳輸是否正確。這種方法不要求 N C 程序服務器端有人值守, 因此, 可用于精工機床與 N C 程序服務器之間距離比較遠的場合。⑹ 日志記錄和查詢提供對用戶登錄、 數據流向、 程序操作的自動紀錄和查詢功能。⑺ 機床工況信息實時采集機床工況信息采集是指利用精工系統本身提供的信息獲取功能、 O PC 技術、設備電氣信號檢測技術等對精工設備的啟動、 運轉、 停止等狀態信息及其他相關信息進行實時采集與反饋, ******程度地采集滿足生產管理所需的工況數據, 使管理人員能及時了解車間生產現場的加工情況與設備狀態。采集精工機床工況信息, 用于實現精工機床的自動實時監控。精工機床運行、 加工狀況信息上傳到辦公室, 達到人不在現場, 就能了解機床的詳細加工情況的效果。精工機床的動態實時信息很多, 以下是設想其中需采集的信息。① 機床零件加工狀況:已加工完的零件、 正在加工的零件。② 機床狀態: 機床開啟、 機床關機、 機床空閑、 機床運行故障、 機床加工故障、 機床正在運行。③ 機床加工參數: 當前加工程序名 ( 零件名稱) 、 加工開始、 空閑、 結束時間、 零件實時加工時間 ( N C 程序估計的運行時間( % ) ) 、 實際的進給速度 ( 進給量、 主軸轉速) 、 動態刀具軌跡。④ N C 程序數據: 參數、 刀具號、 刀具偏置量、 用戶宏變量、工作原點偏移、 設定值、 P 代碼宏變量、 螺補數據、 N C 程序進給速度 ( 進給量、 主軸轉速) 。⑤ 與控制軸和主軸相關的 N C D A TA : 相對位置、 絕對位置、 機械位置、 剩余移動量、 實際進給速度。⑥ 其它: 伺服和主軸相關數據、 波形診斷數據、 模態數據、診斷數據、 A / D 轉換參數、 報警信息、 系統識別信息。⑦ 通信狀態: 正在上傳、 正在下傳、 空閑、 故障、 未聯機。⑻ 外部系統關聯接口外部系統關聯接口是指D N C 系統與C A D / C A PP/ C A M / PD M 、ER P 等外部系統的接口。包括把由 C A M 、 C A PP 系統產生的N C 程序導入到 N C 程序管理系統、 把 D N C 系統產生的有關數據輸出到外部系統等。與本文所述 D N C 系統有直接關聯的外部系統有:① 刀具準備與管理系統。提供庫存刀具信息的即時查詢, 使編程人員在編程過程中能夠及時獲得刀具的庫存情況, 根據現有條件設計工藝路線;對必須但不具備的條件及時反饋并提出采購建議。刀具管理人員可根據由 N C 程序一同生成的刀具清單和刀具數據 ( 俗稱: 刀調卡) , 配置好所需的刀具, 并行完成生產準備工作。對刀具管理系統的具體要求如下:刀具庫存情況 ( 刀具入庫、 出庫、 報損、 修磨、 查詢、 統計、 訂貨、 ) 。刀具基本信息 ( 刀具幾何信息、 位置信息、 組合方式、 加工工藝等) 。開發與 C A PP 的接口, 自動獲得刀具需求信息。接收來自 N C 編程人員產生的刀具準備任務單 ( 刀調卡) ,自動生成領用清單。根據刀具庫存和使用情況, 自動產生刀具采購任務單。② 生產調度和管理系統。一個零部件 ( 如: 轉子、 汽缸等) 的加工有時需要多臺機床聯合加工才能最終完成。為提高精工機床的使用率, 完備合理的生產調度系統是必不可少的。生產調度和管理系統的正常運行, 需要實現生產任務的下發、 設備狀態、 任務完工 ( 借助機床工況信息實時采集) 等生產現場的數據采集, 為車間生產管理系統的正常運行提供反饋。它由具有權限的管理者安排作業所需要的精工程序到指定機床的程序傳輸準備區。從機床側只能獲得必要的加工程序信息, 而不能隨意地獲取數據庫中的程序, 因此減少了程序泄密的漏洞。調度人員可以對加工任務隊列作任務啟動、 暫停和順序調整等作業安排。③ 其它關聯系統。D N C 系統要順利運行, 需要來自多方面的配合, 如工具工裝集約管理、 零件毛坯管理等等, 它關系到整個 C I M S 系統的完整性。2 聯網方案現有串口機床基本上都是老式、 落后的機床, 網口機床則是最近兩年引進的新式機床。對串口機床可采用串口 /以太網服務器將具有R S232/ 422/ 485接口的精工設備直接聯接到車間局域網上。也可以采用直接工業總線 ( 如: Pr of i B U S) 控制, 然后經過協議轉換的方法接到車間局域網上。這兩種方法各有利弊。采用支持 TC P/ I P 標準具有 Et her net網絡接口功能的精工設備。3 生產車間 D N C 通訊特點D N C 通訊系統分為上、 下兩層, 上層為 D N C 主機與上層控制計算機通訊, 屬計算機與計算機間通訊, 而下層為 D N C 與精工系統通訊。相比而言, 下層要復雜得多, 主要表現在:⑴ 通訊接口繁雜, 通訊功能不一。由于歷史原因生產車間往往同時擁有多種精工系統, 因生產年代和生產國家、 廠家不同, 存在著多種檔次和型號, 造成了通訊接口繁雜。常見的通訊接口有: ①標準串行數據通訊接口, 如R S-232C、 R S422、 R S485 等, 其代表精工系統有 Si em ens802D 、Si em ens802S、 Si em ens810M 和 Si em ens810T 等。②通訊功能強的網絡接口常見的精工系統有, Si em ens810D 和Si em ens840D等。要實現 D N C 集成必須根據用戶對通訊功能的要求, 解決D N C 主機與這些通訊接口的轉換問題。不同精工系統可能具有 不 同 的 通 訊 協 議 。 目 前 , 數 控 系 統 通 訊 協 議 主 要 有X O N / X O FF 協議和 R TS/ C TS 協議及 TC P/ I P 協議。必須針對不同的精工系統和通訊協議編制不同的通訊軟件。⑵ 精工機床布局分散, 聯網時必須解決長距離信號傳輸問題, 同時加工車間動力設備比較多, 產生的干擾比較強, 而且頻帶也比較寬, 因而通訊系統應具有很強的抗干擾能力。⑶ 當機床與中央機房比較遠時, 由于機床操作人員與機房管理人員聯系不方便, 還需考慮在遠地加工區設置必要的D N C 數據終端或智能接口。⑷ 對于復雜零件加工, 當 N C 程序較大時, 不能一次送入機床, 這時必須滿足邊加工邊傳遞 N C 程序的實時性要求。⑸ 不同單位對 D N C 功能需求差異較大。D N C 功能按需求可分為下傳 N C 程序、 雙向傳輸 N C 程序, 以及不但能雙向傳輸 N C 程序還具有系統狀態采集和遠程控制等三類。而異構精工的 D N C 集成中, 用戶可能根據機床接口及可擴展情況希望幾種類型并存, 以充分發揮機床潛力。4 系統體系結構H TC -D N C 系統是一個面向車間的網絡化信息系統, 采用客戶 /服務器 ( C / S) 體系結構。當然, 采用瀏覽器 /服務器 ( B / S)結構在實際運用中更為方便。服務器端配置數據庫、 N C 程序庫和 N C 程序遠程調用服務模塊, 客戶機可根據需要配置其它各個應用功能模塊。精工機床作為一種特殊的客戶端, 軟件需要直接與服務器通信, 調用服務器 N C 程序庫中的 N C 程序。 在特殊情況下, 客戶機也可直接與 N C 機床進行通信與傳輸 N C 程序。H TC -D N C 系統的體系結構如圖 2 所示。雖然客戶機與服務器在邏輯上分成二部分, 但在必要時可以合并在一臺計算機上。 這樣, 可以少占用計算機資源。 但一般情況下, 為了系統的安全性和可靠性, 客戶機與服務器應配置在不同的計算機上。本文由海天精工文章整理發表，文章來自網絡僅參考學習，本站不承擔任何法律責任。http://www.hblengqueta.cn加工中心專業制造