機床網(wǎng)絡DNC的構建與應用

【摘要】隨著社會信息化的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡技術在機械制造業(yè)中的應用越來越廣泛，在數(shù)控機床中采用網(wǎng)絡化的管理，在提高生產效率方面展現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢。本文對數(shù)控機床中DNC網(wǎng)絡構建進行介紹，對其各方面應用軟件的設計進行分析，對其應用的優(yōu)點進行討論。

【關鍵詞】數(shù)控機床；網(wǎng)絡；DNC系統(tǒng)；構建；應用

計算機網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展促進了社會網(wǎng)絡信息化的進程，在機械制造業(yè)中網(wǎng)絡技術同樣得到了廣泛的應用和推廣。利用網(wǎng)絡技術對制造業(yè)中的數(shù)控機床系統(tǒng)進行管理，在提高生產效率方面取得了明顯的優(yōu)勢成果。網(wǎng)絡DNC技術相對于原有的FMS來說具有很強的優(yōu)勢性，因其少投資、低風險、效率高的獨特優(yōu)勢尤其受到中小型機械制造企業(yè)的青睞。DNC網(wǎng)絡系統(tǒng)主要強調信息的集成和自動化管理，將制造業(yè)中的各個設備，如加工設備、測量設備等等，利用網(wǎng)絡連接成一個系統(tǒng)的整體并對其進行全方面的有效管理，在提高生產率，充分發(fā)揮設備的性能等都發(fā)揮了積極的促進作用。

1、機床網(wǎng)絡DNC系統(tǒng)的結構分析

1.1 點對點型通信結構。此種通信結構在數(shù)控機床DNC網(wǎng)絡發(fā)展的早期被廣泛的應用。其網(wǎng)絡的構建主要是利用數(shù)控機床的RS232C/422串口進行通信，其實現(xiàn)形式是建立在局域網(wǎng)的基礎上，以一臺計算機對應連接一臺數(shù)控機床進行通信。此種通信結構的優(yōu)點在于連接簡單，而且投資成本較低，實現(xiàn)起來比較容易。但是其對通信距離具有很大的限制，而且對于RS232C接口，其容易受到外界的干擾，容易導致誤碼的出現(xiàn)，可靠性不高。而且其所能夠連接的設備受限制，較難對其系統(tǒng)進行擴展。

1.2 局域網(wǎng)型通信結構。此種通信結構適用于本身具有網(wǎng)絡接口的數(shù)控機床。機床采用網(wǎng)絡接口能夠直接實現(xiàn)車間的局域網(wǎng)連接。此種通信結構作為一種比較先進的通信結構形式能夠很好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。其具有良好的糾錯能力，較高的可靠性，同時容易將其擴展，通信效率較高。但是因為其結構的復雜性，使其很容易遭受電子干擾且投資較大，而且容易受到地理位置的限制。

1.3 現(xiàn)場總線型通信結構?，F(xiàn)場總線型通信結構作為面向現(xiàn)場和車間的數(shù)字、串行的數(shù)據(jù)總線通信網(wǎng)絡，已經成為現(xiàn)代機床網(wǎng)絡系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡形式。此種通信結構具有節(jié)省投資、準確性高、可靠性好的優(yōu)點，而且其結構組成簡單，組裝起來也很方便。但是其在兼容性方面表現(xiàn)較差，開發(fā)比較困難。

2、服務器軟件的設計

在DNC網(wǎng)絡系統(tǒng)的中心服務器上設置服務器軟件以提供服務于客戶端。在機床網(wǎng)絡DNC系統(tǒng)的服務器中心，主要包含以下服務器軟件模塊：

（1）通訊服務軟件。機床的通信服務通常需要采用串口通訊軟件、NFS服務軟件和FTP服務軟件其通信提供軟件支持。機床串口通信服務軟件在根據(jù)機床協(xié)議的要求進行自主的開發(fā)，也可以直接采用商品化的軟件，以滿足企業(yè)的需要為前提條件。NFS軟件為帶網(wǎng)絡接口的機床的通訊服務，本論文研究的DNC系統(tǒng)采用的是CIMCO NFS Serve。FTP服務軟件為Fanuc系列帶網(wǎng)絡接口的機床的通訊服務，本論文研究的DNC系統(tǒng)使用MS IIS。

（2）數(shù)據(jù)服務軟件。此服務軟件作為數(shù)據(jù)存儲的中間處理層，其主要功能在于對機床和計算機直接的通訊以文件的形式進行存儲和傳遞，除了對通信服務器的世界起到監(jiān)視作用之外，還可以對數(shù)據(jù)庫的信息進行讀寫和操作。數(shù)據(jù)服務軟件的工作流程如下圖1所示：

（3）Web服務軟件。此軟件作為客戶端和數(shù)據(jù)庫的中間層，其功能在于對應用程序的規(guī)則進行封裝、對于訪問數(shù)據(jù)庫的各個細節(jié)進行屏蔽，另外給客戶端的不同應用提供統(tǒng)一的接口以進行訪問。使用Web服務可保持數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，其便于擴充的有點也為新功能的增加提供了方便。

3、客戶端軟件的設計

對于機床網(wǎng)絡DNC來說，支持其應用的各種應用軟件由兩部分組成，即DNC應用軟件和管理應用軟件。對于管理應用軟件來說，其設計是建立在滿足企業(yè)需要的基礎之上，并在相關工作人員的計算機端口上進行運行。DNC應用軟件的主要作用在于為數(shù)控機床設備提供編程的借口，以DNC服務器上以WebService的形式進行運行，以為企業(yè)提供網(wǎng)絡服務。

3.1 DNC應用軟件。在機床網(wǎng)絡DNC系統(tǒng)中，DNC應用軟件用以接受來自企業(yè)信息系統(tǒng)，如：制造指令的執(zhí)行系統(tǒng)、車間制造的信息系統(tǒng)等傳遞過來的加工信息指令，并將網(wǎng)絡DNC提供的服務加以調用，用以實現(xiàn)信息成為設備控制指令的轉換。DNC應用軟件可以作為企業(yè)信息系統(tǒng)和數(shù)控機床設備編程的一個接口來看待。對于此項接口，可以通過各方面細節(jié)，如：設備型號、通信服務協(xié)議等的封裝操作，將其打造成為一個具有一致性的機床設備編程接口，以滿足程序調用的需要。

3.2 管理應用軟件。管理應用軟件主要作用在于對機床加工過程中相關的各種元素進行有效的管理。數(shù)控加工是一個人員、設備、信息加工等多種元素參與的生產活動過程，不僅要保證一定的生產效率，還要保證產生的生產質量滿足要求。對于中小型企業(yè)來說，數(shù)控機床的生產加工過程需要對生產、分配、回收、入檔記錄等各個環(huán)節(jié)的操作。其整個生產過程需要生產組長、程序元和操作員等相互配合共同完成。因此，在管理應用軟件的設計上，可將各個加工環(huán)節(jié)建立實體關系模型，根據(jù)加工零件的工序和設備類型進行數(shù)控操作的編程，并將得出的結果予以保存和上傳。綜合分析結果進行數(shù)據(jù)庫的建立，并將對數(shù)據(jù)庫的訪問操作在WebService中進行封裝。

4、結語

將機床網(wǎng)絡DNC在機床制造中加以構建和應用，實現(xiàn)了生產信息和設備信息的網(wǎng)絡化管理，提高設備利用率的同時有效提高了生產的效率，實現(xiàn)了良好的經濟效益。機床網(wǎng)絡DNC的構建使機床通過網(wǎng)絡和計算機之間實現(xiàn)了雙向通訊，計算機和機床設備之間的數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)了高效性和可靠性的傳送。數(shù)控程序的計劃產生、分發(fā)、回收、存檔管理更加的規(guī)范化。零件的加工工序和設備以及程序員、操作員之間實現(xiàn)了有效的連接，對于數(shù)控程序的執(zhí)行狀態(tài)可以進行直接有效的管理，提高了生產的質量，從而帶來更好的經濟效益。

參考文獻

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