本文探討了機床聯(lián)網(wǎng)與數(shù)控程序管理系統(tǒng)解決方案的相關(guān)內(nèi)容。

　　一、引言

　　近年來，隨著計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展以及制造自動化的需要，DNC技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，以CIMS為代表的企業(yè)信息化理念已經(jīng)受到越來越多的重視，DNC也逐漸由單一的程序傳輸演變?yōu)榧瘮?shù)據(jù)管理、生產(chǎn)信息監(jiān)控等功能的擴展DNC，成為CIMS集成的關(guān)鍵一環(huán)。

　　二、DNC的概念和特點：

　　術(shù)語DNC最早是指分布式數(shù)控系統(tǒng)(DistributedNumericalControl)，其含義是用一臺大型計算機同時控制幾臺數(shù)控機床。后來隨著科學(xué)技術(shù)的進步，數(shù)控系統(tǒng)由NC(NumericalControl)發(fā)展為CNC(ComputerNumericalControl計算機數(shù)控系統(tǒng))，每一臺數(shù)控機床由一臺計算機(CNC系統(tǒng))來控制,所以過去的DNC概念已失去意義。

　　現(xiàn)在的CNC系統(tǒng)功能已非常完善，一般都支持RS-232C通信功能，即通過RS-232口接收或發(fā)送加工程序，有很多CNC系統(tǒng)可實現(xiàn)一邊接收N/C程序一邊進行切削加工，這就是所謂的DNC(DirectNumericalControl)，但不是所有的CNC系統(tǒng)都支持這一功能，有一些系統(tǒng)只是先將接收的加工程序存儲在系統(tǒng)內(nèi)存(Memory)里，而不能同時進行切削加工，這種傳輸形式一般叫塊(BLOCK)傳輸。

　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，過去一些只能在大型機或工作站上運行的CAD/CAM軟件，現(xiàn)在也可在很便宜的微機上應(yīng)用，這使得CAD/CAM系統(tǒng)逐步得到普及。這些CAD/CAM系統(tǒng)一般可進行3-D形式的曲面造型及生成相應(yīng)的N/C代碼，這些3-D形式的N/C代碼都很長，一般能達到幾百K及幾兆不等，大部分CNC系統(tǒng)的內(nèi)存都很難容下這么大的加工代碼,這時用DNC進行傳送加工最為經(jīng)濟，因為對大部分CNC系統(tǒng)來說，擴充系統(tǒng)內(nèi)存都非常昂貴，而目前PC機及對其內(nèi)存的擴充都非常便宜。所以說用RS-232串行通信口對車間中的NC機床進行聯(lián)網(wǎng)是目前用好NC機床的一個重要手段。

　　三、目前機床通訊以及數(shù)控程序管理狀態(tài)：

　　1.數(shù)控程序通訊方式的現(xiàn)狀及問題

　　1)車間現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)繁雜，各系統(tǒng)之間所用的通訊程序也不一樣，造成相互之間互不兼容的現(xiàn)狀，給技術(shù)人員、操作人員的編程和應(yīng)用帶來很多不便，大大限制了零件的轉(zhuǎn)移加工。

　　2)通訊程序為1對1的通訊程序，不具有程序自動反應(yīng)和監(jiān)測功能，在進行機床與計算機的通信時，必須2個操作者同時工作，1個在機床前操作機床，另一個在計算機終端前操作通訊軟件，二者交替操作，才能完成通訊工作，所以十分不便。現(xiàn)實操作中大部分工廠采取的方式是數(shù)控機床邊上放一臺電腦，或多臺數(shù)控設(shè)備共用一臺電腦的形式，傳輸軟件大多為機床廠隨機帶的軟件，dos版居多。程序的傳輸采用交互的形式進行，即機床設(shè)為等待狀態(tài)后，電腦端再傳輸。

　　3)不能實現(xiàn)遠程傳輸，技術(shù)人員工作環(huán)境差。車間中噪音、灰塵、油氣等，環(huán)境較差，應(yīng)盡可能減少技術(shù)人員為傳輸程序而在機房、機床之間奔波，安心在機房把程序編好，由操作人員在機床邊遠程調(diào)用，技術(shù)人員在調(diào)試程序時再與操作人員一起調(diào)試程序，程序調(diào)通之后在機床邊由遠程傳輸功能，自動傳輸?shù)綄?yīng)的目錄下或數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

　　4)車間對各臺數(shù)控設(shè)備加工程序的管理，采用的是磁盤管理方式。一方面磁盤介質(zhì)容易損壞;另一方面，對于沒有軟驅(qū)的數(shù)控系統(tǒng)，必須先將磁盤上的程序拷貝到通訊用的計算機上，臨時連接進行通訊。不僅操作不便，而且不便于對機床的加工任務(wù)進行管理，更無法對設(shè)備現(xiàn)場的加工程序進行檢測。一般來說，車間離編程室都有較遠的距離，技術(shù)人員通過拷軟盤或抱筆記本電腦的方式傳輸程序，來回奔波于兩地之間，浪費很多時間，不利于提高工作效率，并且頻繁的熱插熱拔容易燒壞機床接口。

　　5)各種登陸、機床端口信息無記錄，不能方便地查看。

　　6)沒有程序傳輸成功或失敗的信息反饋。

　　7)不能實現(xiàn)從程序的任意位置傳輸，比如換刀處等。

　　8)一些機床的高級功能未能發(fā)揮出來，如ftp，nfs等。

　　9)部分老的數(shù)控系統(tǒng)，內(nèi)存空間有限，程序一多，機床的內(nèi)存空間就不夠了，大量的加工程序不得不進行反復(fù)的刪除和鍵入，頻繁重復(fù)的零件準(zhǔn)備工作浪費了大量的工作時間，直接影響到數(shù)控機床的效率，加工程序反復(fù)編制也影響了程序的穩(wěn)定性。

　　10)一個單位的數(shù)控機床可能使用了多種不同的數(shù)控系統(tǒng)，按照傳統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)方式，一般是給每臺機床配備1臺PC機，針對不同的數(shù)控系統(tǒng)使用不同的通信程序，弊端是顯而易見的。而且車間放很多電腦，工業(yè)環(huán)境惡劣，電腦壽命大大縮短，而且凌亂、不利于管理。而數(shù)控設(shè)備正超向集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，越來越具有pc機等高級計算機的特點，當(dāng)前的數(shù)控設(shè)備大多處于一種單機操作的形式，需要象pc機一樣，進行網(wǎng)絡(luò)化改造，實現(xiàn)資源的共享。

　　2.數(shù)控程序的管理現(xiàn)狀

　　1)目前，大部分技術(shù)人員采取的方式是每個人在計算機上建立不同的目錄，隨著人員的增加，程序量的膨脹，存在程序版本混亂、查找困難等問題，如果有人調(diào)動或跳槽，其程序能否安全地調(diào)用的確是個疑問，再者，程序的安全問題，自己已調(diào)好的程序有可能誤操作，乃至別人無意更改了你的程序，這些都是經(jīng)常發(fā)生的問題。但是，在數(shù)控加工中無小事，很容易產(chǎn)生批次問題，性質(zhì)就嚴(yán)重了。

　　2)另外，程序在調(diào)用之前能否查看一下刀路軌跡、兩個版本能否智能地比較一下，有沒有更改的字符，有沒有錯漏行?能否實現(xiàn)簡單的地址數(shù)學(xué)運算?

　　3)程序結(jié)構(gòu)問題，數(shù)控程序要和對應(yīng)的零件模型關(guān)聯(lián)，還要有相應(yīng)的刀具清單、刀具參數(shù)、工藝卡片等文檔，隨著數(shù)碼相機的普及，最好把關(guān)鍵工序的加工狀態(tài)、裝夾狀態(tài)、特殊刀具形狀記錄下來，并與程序一起存放，下一次調(diào)用就很形象、很直觀。

　　4)最后一個是程序狀態(tài)問題，有的剛剛編寫的，有的是在調(diào)試的，有的是定型的，如何區(qū)分不同性質(zhì)的程序，對不同的人設(shè)置不同的權(quán)限，也是非常重要的。

　　四、解決方案：

　　采用成熟的、完善的DNC解決方案，用一臺計算機進行多臺數(shù)控機床的程序管理和程序傳輸。

　　好處：解決上述機床通訊以及數(shù)控程序管理狀態(tài)中存在的所有問題，具體表現(xiàn)在：

　　1)DNC通訊軟件可以支持各種數(shù)控系統(tǒng)，支持各種通信標(biāo)準(zhǔn);

　　2)支持從機床端自動調(diào)用計算機內(nèi)的NC程序文件;

　　3)可以遠程將多個數(shù)控程序打包并調(diào)用;

　　4)支持CNC機床的在線加工，并可實現(xiàn)多機床的同時在線加工，支持在線加工時的斷點續(xù)傳功能，支持DNC在線加工時子程序的在線調(diào)用;

　　5)支持NC程序文件從機床端到計算機端的自動下載;

　　6)多臺機床可以同時調(diào)用所需的加工程序;

　　7)自動生成文件傳輸信息報表，便于統(tǒng)計及核查管理;

　　8)完善的錯誤信息報告;

　　9)提供不同數(shù)控程序的各種方式比較功能，便于比較兩個或多個程序間的不同;

　　10)能提供強大的數(shù)控程序編輯功能;

　　11)傳輸距離不受限制;

　　12)提供程序數(shù)據(jù)庫管理功能;

　　等等.

　　五、機床聯(lián)網(wǎng)的幾種整體方案：

　　由于各數(shù)控車間(或工廠)的規(guī)模不等、工作習(xí)慣不同，因而各單位的聯(lián)網(wǎng)方案也不盡相同，可能是典型的某一種連接形式，也可能是幾種形式的結(jié)合。但其原理是相通的，下面就把最常見的幾種聯(lián)網(wǎng)方案介紹一下。

　　1.中間客戶機型

　　在這種方案中，采用一臺客戶機通過多路RS232接口(或多功能串口通訊卡)，控制多臺數(shù)控設(shè)備，而每臺客戶機又通過以太網(wǎng)與服務(wù)器、車間、整個工廠乃至Internet無縫連接起來，其典型結(jié)構(gòu)如圖9。

　　此主題相關(guān)圖片如下：

　　在這種方案中，采用一臺客戶機通過多路RS232接口(或多功能串口通訊卡)，控制多臺數(shù)控設(shè)備，而每臺客戶機又通過以太網(wǎng)與服務(wù)器、車間、整個工廠乃至Internet無縫連接起來，其典型結(jié)構(gòu)如圖9。

　　這種方案的優(yōu)缺點是：

　　優(yōu)點：

　　a)成本低，當(dāng)機床數(shù)量越大，每臺機床的平均成本越低。

　　b)局域網(wǎng)的建設(shè)不是必須的，與原系統(tǒng)變化不大。

　　缺點：

　　a)當(dāng)某一硬件或軟件發(fā)生故障時，會影響多臺設(shè)備的運轉(zhuǎn)。

　　b)受RS232傳輸距離的限制，超過15米時，必須增加長距離接受器。

　　c)需要較多PC機。

　　2.多串口設(shè)備服務(wù)器型;

　　這種方案的特點是采用一臺多串口設(shè)備服務(wù)器，實現(xiàn)多臺數(shù)控設(shè)備與以太網(wǎng)的連接，這樣，在以太網(wǎng)上的任意一臺計算機，都可以直接控制該網(wǎng)絡(luò)的任意一臺機床。

　　此主題相關(guān)圖片如下：

　　優(yōu)點：

　　a)平均成本較低，與上一方案相比，成本略高，但當(dāng)機床數(shù)量較多時，成本仍然較低。

　　b)靈活性好，因為任何一臺計算機都可以控制任意臺數(shù)控設(shè)備，故具有較高的靈活性。

　　缺點：

　　a)當(dāng)多串口設(shè)備服務(wù)器發(fā)生故障時，會影響多臺設(shè)備。

　　b)受RS232傳輸距離的限制，超過15米時，必須增加長距離接受器。

　　3.單串口設(shè)備服務(wù)器型

　　這種設(shè)計方案的特點是：每臺串口數(shù)控設(shè)備上都分別裝有一臺單串口設(shè)備服務(wù)器，實現(xiàn)任意設(shè)備與以太網(wǎng)直接相聯(lián)，達到在以太網(wǎng)上的任意一臺計算機，都可以直接控制任意一臺數(shù)控設(shè)備。

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　　單串口設(shè)備服務(wù)器

　　圖11單串口設(shè)備服務(wù)器型結(jié)構(gòu)圖

　　優(yōu)點：

　　a)靈活性好，可以做到任意一臺計算機都可以直接控制任意一臺數(shù)控設(shè)備，使得數(shù)控設(shè)備控制的靈活性大大提高。

　　b)可靠性強，因為這種連接方式是典型的星型連接，即便單串口設(shè)備服務(wù)器發(fā)生故障，只會影響一臺設(shè)備。

　　c)不受RS232傳輸長度的限制。

　　缺點：

　　a)需要建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。

　　b)成本稍高。

　　六、DNC通訊軟件：

　　常見的兩款世界級DNC軟件，美國XpertDNC公司的XpertDNC通訊軟件，歐洲CIMCO公司的DNX-Max軟件。優(yōu)點，功能強大，成熟，均為國外頂級的DNC通訊軟件;缺點，價格都比較高。

　　此外，隨著國內(nèi)DNC技術(shù)的發(fā)展，一些有實力的公司紛紛開發(fā)出自己的DNC通訊軟件，如北京機床研究所的JCSDNS，東升軟件的DSDNC等。因為這些公司原本就是從事數(shù)控機床的相關(guān)工作的，所以他們開發(fā)出都比較專業(yè)，有的甚至可以與國外的相媲美，而他們的價格都比較低，是中小企業(yè)上馬數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)項目的好選擇。