計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)通信技術(shù)研究

朱春曉　張子祺　柳寶強(qiáng)

摘 要：當(dāng)下數(shù)控機(jī)床被廣泛的應(yīng)用，其加工的程序也開(kāi)始不斷擴(kuò)大、精準(zhǔn)率不斷提高，其計(jì)算量也隨之?dāng)U大，所以傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的手工的輸入方式已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的需求，所以必須要對(duì)數(shù)控機(jī)床的通訊技術(shù)進(jìn)行研究，以滿足當(dāng)下各方面的快速增長(zhǎng)的需要。

關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)；計(jì)算機(jī)；數(shù)控系統(tǒng)

0 引言

DNC系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的直接數(shù)控、分布式的機(jī)床的管理，是計(jì)算機(jī)與具有數(shù)控裝置的機(jī)床群使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組成的分布在車間中的數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)用戶來(lái)說(shuō)就像一個(gè)統(tǒng)一的整體，系統(tǒng)對(duì)多種通用的物理和邏輯資源整合，可以動(dòng)態(tài)的分配數(shù)控加工任務(wù)給任一加工設(shè)備。是提高設(shè)備利用率，降低生產(chǎn)成本的有力手段，是未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，DNC系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前車間中連接機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)工具，提高數(shù)控機(jī)床的使用效率，提高企業(yè)的勞動(dòng)率，實(shí)現(xiàn)車間的網(wǎng)絡(luò)化。當(dāng)下數(shù)控機(jī)床被廣泛的應(yīng)用，其加工的程序也開(kāi)始不斷擴(kuò)大、精準(zhǔn)率不斷提高，其計(jì)算量也隨之?dāng)U大，所以傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的手工的輸入方式已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的需求，所以必須要對(duì)數(shù)控機(jī)床的通訊技術(shù)進(jìn)行研究，以滿足當(dāng)下各方面的快速增長(zhǎng)的需要。

1 DNC網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

1.1 通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

DNC的控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由三層構(gòu)成，第一層是服務(wù)器，第二層是DNC的智能終端系統(tǒng)，第三層就是數(shù)控機(jī)床。而車間的忘了則主要包括兩個(gè)部分，第一個(gè)部分就是車間的服務(wù)器和DNC系統(tǒng)的智能終端相互構(gòu)成的局域網(wǎng)，另一個(gè)部分就是DNC的智能終端系統(tǒng)與數(shù)控設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)。在局域網(wǎng)中，都是采用的以太網(wǎng)進(jìn)行的組網(wǎng)，以太網(wǎng)是目前最受歡迎的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其低廉的價(jià)格和應(yīng)用的廣泛等因素，成為當(dāng)前開(kāi)發(fā)商和生產(chǎn)商的青睞。當(dāng)前的局域網(wǎng)中采用的都是IP或者TCP通信協(xié)議，這種通信協(xié)議通過(guò)以太網(wǎng)在工業(yè)中建立成一種星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為車間中的服務(wù)器連接的數(shù)控設(shè)備的容量大大的增加。車間的電磁輻射非常大，容易對(duì)系統(tǒng)造成干擾，所以就有必要對(duì)系統(tǒng)的抗干擾的能力和穩(wěn)定性進(jìn)行加強(qiáng)。因此在網(wǎng)絡(luò)的組建中采用衰減較小、串?dāng)_小的D級(jí)水平與垂直布線，DNC智能終端外面采用密封的金屬殼。還存在一些機(jī)床與車間的距離很遠(yuǎn)，所以為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率，在以太網(wǎng)交換機(jī)的連接方式中采用級(jí)聯(lián)，以增加數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離。智能終端系統(tǒng)與設(shè)備之間的連接網(wǎng)絡(luò)一般都是采用船型通信的辦法來(lái)提高系統(tǒng)的通用性，方便對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理與維護(hù)。

1.2 DNC智能終端平臺(tái)的選擇

隨著當(dāng)下各種技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，各種設(shè)備都開(kāi)始了技術(shù)革新，PC機(jī)技術(shù)也開(kāi)始向嵌入式的方向發(fā)展，嵌入式的PC機(jī)在體積與散熱功耗方面都有著很大的應(yīng)用潛力，所以在當(dāng)前的硬件平臺(tái)的原則依據(jù)都是根據(jù)它的通信功能。同時(shí)所原則的平臺(tái)必須要有以太網(wǎng)的通信接口、串行通信接口，才能滿足整個(gè)車間的需求，除此之外還要具備較小體積的終端和較強(qiáng)的電磁干擾能力。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 NC程序批量傳輸技術(shù)

在工作車間中多臺(tái)的機(jī)器經(jīng)常一起工作，所以在車間中就要要求服務(wù)器的處理速度要非常的快，也就決定了其負(fù)荷量非常的大，傳輸網(wǎng)絡(luò)所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也非常的大。所以為了保證傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，就采用NC程序批量傳輸技術(shù)，就是在DNC智能終端系統(tǒng)中加入具有大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，再把一些大型的數(shù)控程序下載到終端中以保證多臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，并保證其可靠性與實(shí)時(shí)性，減少網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的負(fù)荷量。

2.2 軟插件技術(shù)

不同的數(shù)控機(jī)床之間的通訊協(xié)議是不同的，所以在某個(gè)數(shù)控機(jī)床上適用的通訊協(xié)議并不一定會(huì)適用于另一個(gè)數(shù)控機(jī)床設(shè)備，所以通訊設(shè)備的通用性非常的差。所以為了增強(qiáng)程序的通用性，就建立了一種軟插件庫(kù)，這種軟插件庫(kù)的系統(tǒng)是運(yùn)用的異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)，當(dāng)整個(gè)通訊單元開(kāi)始工作前就對(duì)機(jī)床的型號(hào)今進(jìn)行分析，然后再根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)進(jìn)行下載程序，大大地提高了程序系統(tǒng)的適用性。同時(shí)這種技術(shù)還具備一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是在下載完畢程序之后不必對(duì)整個(gè)通訊協(xié)議進(jìn)行重新編程，只需要安裝上就可以運(yùn)行，大大地節(jié)省了數(shù)控機(jī)床的改造的時(shí)間。

2.3 數(shù)控程序斷點(diǎn)續(xù)傳技術(shù)

DNC系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將程序文件傳輸?shù)綑C(jī)床中，機(jī)床則是接受文件的同時(shí)加工，所以并沒(méi)有對(duì)程序進(jìn)行保存，所以當(dāng)數(shù)控機(jī)床在長(zhǎng)期連續(xù)工作的情況下出現(xiàn)意外中斷后，加工程序也糾結(jié)隨之停止，但是一旦開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)后機(jī)床沒(méi)有保存程序，就必須要從頭開(kāi)始。所以在數(shù)控機(jī)床的程序中加入斷電續(xù)傳的技術(shù)，就可以有效地解決這一問(wèn)題，提高生產(chǎn)運(yùn)作的效率。

3 系統(tǒng)的特色

第一，以太網(wǎng)的傳輸技術(shù)具有傳輸距離遠(yuǎn)、速度快的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還有非常強(qiáng)的抗干擾的功能，為不同的車間提供不同的需要。第二，智能終端系統(tǒng)運(yùn)用的是WINDOWS系統(tǒng)和PC104板，滿足了以太網(wǎng)的通信、串口通信，并且還具備USB接口，使整個(gè)系統(tǒng)的功能擴(kuò)大，不僅僅滿足當(dāng)前的需求，并且還有很大的擴(kuò)展空間。第三，數(shù)控程序斷電技術(shù)的應(yīng)用使整個(gè)系統(tǒng)提高了刀具補(bǔ)償?shù)墓δ?，中斷續(xù)點(diǎn)功能為系統(tǒng)的運(yùn)行效率及穩(wěn)定性都帶來(lái)了極大的保障。第四，數(shù)控面板中還應(yīng)用有萬(wàn)能的輸入技術(shù)，增大了數(shù)控系統(tǒng)面板的輸入方法的通用性，克服了當(dāng)下數(shù)控面板中字符的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的完整性。第五，NC程序的批量傳輸技術(shù)不僅僅實(shí)現(xiàn)了在線加工中可靠性與實(shí)時(shí)性的提高，同時(shí)還具有超大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，增加了對(duì)下載程序的容量，提高了下載和傳輸?shù)男省?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

基于以太網(wǎng)的計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的通信技術(shù)的研究，就是利用數(shù)控機(jī)床中的RS—232串口來(lái)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化的功能，其為車間的網(wǎng)絡(luò)化的管理提供了基礎(chǔ)，同時(shí)還提高了整個(gè)機(jī)床系統(tǒng)的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化與網(wǎng)絡(luò)化，以及提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與適用性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳小龍，簡(jiǎn)毅，李文川.基于以太網(wǎng)的計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)通信技術(shù)[J].控制與檢測(cè)，2009（01）.

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[3] 陶林，蔣廷彪，張向利.基于以太網(wǎng)的分布式數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)研究[J].制造業(yè)信息化，2009（11）.

作者簡(jiǎn)介：朱春曉（1996—），女，遼寧撫順人，沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)生。

張子祺（1995—），男，遼寧錦州人，沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)生。

柳寶強(qiáng)（1995—），男，遼寧凌源人，沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)生。