0 引言傳統(tǒng)的 D N C 網(wǎng)絡(luò) “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(tǒng)使一群精工機(jī)床與公用零件程序或加工程序存儲器發(fā)生聯(lián)系, 一旦提出請求, 它立即把數(shù)據(jù)分配給有關(guān)機(jī)床。1994 年頒布的新的 D N C 國際標(biāo)準(zhǔn) 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(chǎn)管理計算機(jī)和多個精工系統(tǒng)之間分配數(shù)據(jù)的分級系統(tǒng)。傳統(tǒng)意義上的 D N C 軟件僅實(shí)現(xiàn)程序的傳輸和管理。而新一代的 D N C 軟件增加了生產(chǎn)類數(shù)據(jù)交換和工況數(shù)據(jù)的采集功能, 使 D N C 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成為車間數(shù)據(jù)交換平臺。近年來隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展, 將生產(chǎn)車間分散的精工機(jī)床與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分布式精工系統(tǒng) D N C ,已成為現(xiàn)代企業(yè)繼 C I M S 系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)集成后進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的關(guān)鍵技術(shù)之一。先進(jìn)的加工方法, 落后的管理手段極大地影響了精工機(jī)床效率的發(fā)揮。D N C 的實(shí)施能明顯改善車間的生產(chǎn)組織與管理,提高精工機(jī)床利用率。它側(cè)重于信息流的集成, 具有投資小、 見效快、 可進(jìn)行人機(jī)交互并具有較好柔性的特點(diǎn), 已被看作是現(xiàn)代生產(chǎn)車間自動化的一種簡易、 切實(shí)可行的重要方式, 特別適合在我國企業(yè)推廣使用。1 基于 D N C 聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)車間信息集成總體方案隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展, 車間局域網(wǎng)的建立已非常現(xiàn)實(shí)可行。基于 C I M S 的生產(chǎn)車間網(wǎng)絡(luò)配置如圖 1 所示。圖中 D N C 主機(jī)的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)與精工機(jī)床的通訊控制, 通訊管理以及精工機(jī)床的狀態(tài)信息采集。產(chǎn)品設(shè)計、 工藝設(shè)計、 N C 程序生成、 生產(chǎn)調(diào)度和其他信息的管理則由 C I M S 計算機(jī)和車間服務(wù)器完成。從地域看這些工作集中在車間的技術(shù)辦公室進(jìn)行。所有工作站和數(shù)據(jù)庫都掛在車間局域網(wǎng)上, 可方便地通過網(wǎng)絡(luò)交換各種制造信息。總之, 集成系統(tǒng)貫串產(chǎn)品設(shè)計和制造的全過程, 較好地連接了散布于產(chǎn)品設(shè)計、制造領(lǐng)域的計算機(jī)應(yīng)用的“自動化孤島” , 在計算機(jī)中形成一個統(tǒng)一的協(xié)調(diào)的信息流, 加速了設(shè)計到制造的進(jìn)程。D N C 系統(tǒng)具有以下功能:系統(tǒng)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(yuǎn)程調(diào)用) 、 機(jī)床工況信息采集、 外部系統(tǒng) ( 如: 生產(chǎn)調(diào)度和管理、 刀具準(zhǔn)備與管理、 工具工裝集約管理、 零件毛坯管理等等) 關(guān)聯(lián)接口。⑴ 系統(tǒng)與用戶管理系統(tǒng)與用戶管理是 D N C 系統(tǒng)所必需的。它定義用戶權(quán)限,包括權(quán)限的添加、 修改、 刪除與查詢。此外, 還有系統(tǒng)登錄、 數(shù)據(jù)流向的日志管理、 數(shù)據(jù)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(tǒng)內(nèi)設(shè)備資源信息的管理, 并對 D N C單元內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行動態(tài)配置, 以便適應(yīng) D N C 單元內(nèi)精工設(shè)備的增減與調(diào)整的需要。⑶ N C 程序編輯和比較N C 程序編輯主要實(shí)現(xiàn)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(jìn)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(hù)、 N C 程序的版本管理、 N C 程序與機(jī)床參數(shù)文件的管理、 N C 程序與機(jī)床參數(shù)文件入庫管理、N C 程序與機(jī)床參數(shù)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(shí)現(xiàn)精工設(shè)備與 D N C 計算機(jī)之間的連接, 在精工機(jī)床端操作人員和D N C 計算機(jī)端操作人員的相互協(xié)調(diào)下, 實(shí)現(xiàn) N C 程序或機(jī)床參數(shù)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(wù)器, 也可以來自于 D N C 計算機(jī)以普通文件形式存放的 N C程序。這種方式要求精工機(jī)床端和 D N C 計算機(jī)端都有人值守,因此, 通常用于精工機(jī)床與 N C 程序服務(wù)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(yuǎn)程調(diào)用。N C 程序遠(yuǎn)程調(diào)用是指用戶在精工機(jī)床端通過向遠(yuǎn)程的N C 程序服務(wù)器發(fā)送指令調(diào)用 N C 程序服務(wù)器中所需的 N C 加工程序、 刀具參數(shù)等。可在機(jī)床側(cè)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(wù)器端有人值守, 因此, 可用于精工機(jī)床與 N C 程序服務(wù)器之間距離比較遠(yuǎn)的場合。⑹ 日志記錄和查詢提供對用戶登錄、 數(shù)據(jù)流向、 程序操作的自動紀(jì)錄和查詢功能。⑺ 機(jī)床工況信息實(shí)時采集機(jī)床工況信息采集是指利用精工系統(tǒng)本身提供的信息獲取功能、 O PC 技術(shù)、設(shè)備電氣信號檢測技術(shù)等對精工設(shè)備的啟動、 運(yùn)轉(zhuǎn)、 停止等狀態(tài)信息及其他相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時采集與反饋, 最大程度地采集滿足生產(chǎn)管理所需的工況數(shù)據(jù), 使管理人員能及時了解車間生產(chǎn)現(xiàn)場的加工情況與設(shè)備狀態(tài)。采集精工機(jī)床工況信息, 用于實(shí)現(xiàn)精工機(jī)床的自動實(shí)時監(jiān)控。精工機(jī)床運(yùn)行、 加工狀況信息上傳到辦公室, 達(dá)到人不在現(xiàn)場, 就能了解機(jī)床的詳細(xì)加工情況的效果。精工機(jī)床的動態(tài)實(shí)時信息很多, 以下是設(shè)想其中需采集的信息。① 機(jī)床零件加工狀況:已加工完的零件、 正在加工的零件。② 機(jī)床狀態(tài): 機(jī)床開啟、 機(jī)床關(guān)機(jī)、 機(jī)床空閑、 機(jī)床運(yùn)行故障、 機(jī)床加工故障、 機(jī)床正在運(yùn)行。③ 機(jī)床加工參數(shù): 當(dāng)前加工程序名 ( 零件名稱) 、 加工開始、 空閑、 結(jié)束時間、 零件實(shí)時加工時間 ( N C 程序估計的運(yùn)行時間( % ) ) 、 實(shí)際的進(jìn)給速度 ( 進(jìn)給量、 主軸轉(zhuǎn)速) 、 動態(tài)刀具軌跡。④ N C 程序數(shù)據(jù): 參數(shù)、 刀具號、 刀具偏置量、 用戶宏變量、工作原點(diǎn)偏移、 設(shè)定值、 P 代碼宏變量、 螺補(bǔ)數(shù)據(jù)、 N C 程序進(jìn)給速度 ( 進(jìn)給量、 主軸轉(zhuǎn)速) 。⑤ 與控制軸和主軸相關(guān)的 N C D A TA : 相對位置、 絕對位置、 機(jī)械位置、 剩余移動量、 實(shí)際進(jìn)給速度。⑥ 其它: 伺服和主軸相關(guān)數(shù)據(jù)、 波形診斷數(shù)據(jù)、 模態(tài)數(shù)據(jù)、診斷數(shù)據(jù)、 A / D 轉(zhuǎn)換參數(shù)、 報警信息、 系統(tǒng)識別信息。⑦ 通信狀態(tài): 正在上傳、 正在下傳、 空閑、 故障、 未聯(lián)機(jī)。⑻ 外部系統(tǒng)關(guān)聯(lián)接口外部系統(tǒng)關(guān)聯(lián)接口是指D N C 系統(tǒng)與C A D / C A PP/ C A M / PD M 、ER P 等外部系統(tǒng)的接口。包括把由 C A M 、 C A PP 系統(tǒng)產(chǎn)生的N C 程序?qū)氲?N C 程序管理系統(tǒng)、 把 D N C 系統(tǒng)產(chǎn)生的有關(guān)數(shù)據(jù)輸出到外部系統(tǒng)等。與本文所述 D N C 系統(tǒng)有直接關(guān)聯(lián)的外部系統(tǒng)有:① 刀具準(zhǔn)備與管理系統(tǒng)。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(jù)現(xiàn)有條件設(shè)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(jù)由 N C 程序一同生成的刀具清單和刀具數(shù)據(jù) ( 俗稱: 刀調(diào)卡) , 配置好所需的刀具, 并行完成生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。對刀具管理系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(chǎn)生的刀具準(zhǔn)備任務(wù)單 ( 刀調(diào)卡) ,自動生成領(lǐng)用清單。根據(jù)刀具庫存和使用情況, 自動產(chǎn)生刀具采購任務(wù)單。② 生產(chǎn)調(diào)度和管理系統(tǒng)。一個零部件 ( 如: 轉(zhuǎn)子、 汽缸等) 的加工有時需要多臺機(jī)床聯(lián)合加工才能最終完成。為提高精工機(jī)床的使用率, 完備合理的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)是必不可少的。生產(chǎn)調(diào)度和管理系統(tǒng)的正常運(yùn)行, 需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)的下發(fā)、 設(shè)備狀態(tài)、 任務(wù)完工 ( 借助機(jī)床工況信息實(shí)時采集) 等生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集, 為車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供反饋。它由具有權(quán)限的管理者安排作業(yè)所需要的精工程序到指定機(jī)床的程序傳輸準(zhǔn)備區(qū)。從機(jī)床側(cè)只能獲得必要的加工程序信息, 而不能隨意地獲取數(shù)據(jù)庫中的程序, 因此減少了程序泄密的漏洞。調(diào)度人員可以對加工任務(wù)隊(duì)列作任務(wù)啟動、 暫停和順序調(diào)整等作業(yè)安排。③ 其它關(guān)聯(lián)系統(tǒng)。D N C 系統(tǒng)要順利運(yùn)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(guān)系到整個 C I M S 系統(tǒng)的完整性。2 聯(lián)網(wǎng)方案現(xiàn)有串口機(jī)床基本上都是老式、 落后的機(jī)床, 網(wǎng)口機(jī)床則是最近兩年引進(jìn)的新式機(jī)床。對串口機(jī)床可采用串口 /以太網(wǎng)服務(wù)器將具有R S232/ 422/ 485接口的精工設(shè)備直接聯(lián)接到車間局域網(wǎng)上。也可以采用直接工業(yè)總線 ( 如: Pr of i B U S) 控制, 然后經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換的方法接到車間局域網(wǎng)上。這兩種方法各有利弊。采用支持 TC P/ I P 標(biāo)準(zhǔn)具有 Et her net網(wǎng)絡(luò)接口功能的精工設(shè)備。3 生產(chǎn)車間 D N C 通訊特點(diǎn)D N C 通訊系統(tǒng)分為上、 下兩層, 上層為 D N C 主機(jī)與上層控制計算機(jī)通訊, 屬計算機(jī)與計算機(jī)間通訊, 而下層為 D N C 與精工系統(tǒng)通訊。相比而言, 下層要復(fù)雜得多, 主要表現(xiàn)在:⑴ 通訊接口繁雜, 通訊功能不一。由于歷史原因生產(chǎn)車間往往同時擁有多種精工系統(tǒng), 因生產(chǎn)年代和生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通訊接口, 如R S-232C、 R S422、 R S485 等, 其代表精工系統(tǒng)有 Si em ens802D 、Si em ens802S、 Si em ens810M 和 Si em ens810T 等。②通訊功能強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)接口常見的精工系統(tǒng)有, Si em ens810D 和Si em ens840D等。要實(shí)現(xiàn) D N C 集成必須根據(jù)用戶對通訊功能的要求, 解決D N C 主機(jī)與這些通訊接口的轉(zhuǎn)換問題。不同精工系統(tǒng)可能具有 不 同 的 通 訊 協(xié) 議 。 目 前 , 數(shù) 控 系 統(tǒng) 通 訊 協(xié) 議 主 要 有X O N / X O FF 協(xié)議和 R TS/ C TS 協(xié)議及 TC P/ I P 協(xié)議。必須針對不同的精工系統(tǒng)和通訊協(xié)議編制不同的通訊軟件。⑵ 精工機(jī)床布局分散, 聯(lián)網(wǎng)時必須解決長距離信號傳輸問題, 同時加工車間動力設(shè)備比較多, 產(chǎn)生的干擾比較強(qiáng), 而且頻帶也比較寬, 因而通訊系統(tǒng)應(yīng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。⑶ 當(dāng)機(jī)床與中央機(jī)房比較遠(yuǎn)時, 由于機(jī)床操作人員與機(jī)房管理人員聯(lián)系不方便, 還需考慮在遠(yuǎn)地加工區(qū)設(shè)置必要的D N C 數(shù)據(jù)終端或智能接口。⑷ 對于復(fù)雜零件加工, 當(dāng) N C 程序較大時, 不能一次送入機(jī)床, 這時必須滿足邊加工邊傳遞 N C 程序的實(shí)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(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等三類。而異構(gòu)精工的 D N C 集成中, 用戶可能根據(jù)機(jī)床接口及可擴(kuò)展情況希望幾種類型并存, 以充分發(fā)揮機(jī)床潛力。4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)H TC -D N C 系統(tǒng)是一個面向車間的網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng), 采用客戶 /服務(wù)器 ( C / S) 體系結(jié)構(gòu)。當(dāng)然, 采用瀏覽器 /服務(wù)器 ( B / S)結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)用中更為方便。服務(wù)器端配置數(shù)據(jù)庫、 N C 程序庫和 N C 程序遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)模塊, 客戶機(jī)可根據(jù)需要配置其它各個應(yīng)用功能模塊。精工機(jī)床作為一種特殊的客戶端, 軟件需要直接與服務(wù)器通信, 調(diào)用服務(wù)器 N C 程序庫中的 N C 程序。 在特殊情況下, 客戶機(jī)也可直接與 N C 機(jī)床進(jìn)行通信與傳輸 N C 程序。H TC -D N C 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。雖然客戶機(jī)與服務(wù)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(jī)上。 這樣, 可以少占用計算機(jī)資源。 但一般情況下, 為了系統(tǒng)的安全性和可靠性, 客戶機(jī)與服務(wù)器應(yīng)配置在不同的計算機(jī)上。本文由海天精工文章整理發(fā)表，文章來自網(wǎng)絡(luò)僅參考學(xué)習(xí)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任。http://www.97jkb.cn加工中心專業(yè)制造