数控机床联网DNC现实与展望(中)

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　　现场总线(Field Bus)是应用在工业现场、在微机化控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，是国际上20世纪90年代蓬勃发展起来的新技术。它的应用形成了新型的网络集成式分布控制系统。它能同时满足过程控制自动化和制造自动化的需要。由于现场总线是基于数字通信的，因此在现场与控制室之间能进行多变量双向通讯。为解决数据大量高速传输、实时性、通讯距离等问题，发展高速化数据通讯技术及大量使用现场总线(Field Bus)就成为必须。未来十年集成系统将是Field Bus时代。现场总线采用了三层网络结构——物理层、数据链路层和应用层，其体系结构如图4所示。目前现场总线已有好多种类，应用较多的有CAN(Controller Area Network)、LON(Local Operating Network)、Profibus等。下面仅以CAN总线方式说明现场总线在DNC中的应用。

! e7 K6 M) t2 `9 p. E' ?/ p, K6 P) Y　　图4现场总线的体系结构
0 j& j1 c1 i5 B9 ?* |　　作为工业现场控制的网络系统，可靠性和实时性是最主要的要求，CAN总线在这方面有很多独到的特点：首先为满足可靠性要求，CAN总线采用了循环冗余码校验、框架检测、确认信号出错检测、总线监控、位填充等几种错误检测和纠错措施，从而达到了很高的可靠性，平均误码率小于10-13；其次，CAN采用了独特的位仲裁技术，比CSMA/CD网(IEEE802.3)和令牌网(IEEEE802.4)具有更高的实时性；此外CAN总线传输速率可达1Mbps，远距离传输可达10km，接口简单，安装方便，系统成本低。传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。CAN总线的拓扑结构如图5所示。
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　　图5 CAN总线的拓补结构
' f/ y3 N3 s. c2 n% ]# t7 j　　3.局域网模式
　　随着计算机应用技术和网络技术的迅速发展，数控系统的功能也得到了极大的提高，由此，在近几年中，在DNC领域又出现了一种新型的数控机床网络DNC型式---基于以太网络的DNC。
　　由于技术的不断发展，网络和开放概念的不断深入，技术的开放性被大家一致认同，世界上各著名数控系统制造商纷纷投资研制DNC通讯接口，提供符合MAP标准的DNC网络接口选件和通讯软件，如FANUC的0I(MB)以上的数控系统均具有DNC网络接口选件，并提供了开发接口库，第三方开发商可以在此基础上进行二次开发，由此可以形成功能强大的真正的DNC，可以对数控机床进行全面的控制。采用局域网通讯方式大大提高了NC程序管理的效率，同时，通过TCP/IP通讯协议进行网络通讯的局域网模式即将成为一种普及的方式，其系统连接如下图所示：
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0 x/ q# h9 e& V0 E& b( W5 E　　图6局域网式DNC系统结构图
　　现场总线方式和局域网方式能够长距离连接多种现场设备，但是现场总线必须有自己的专用协议，必须采用相应的开发工具和开发平台，价格比较昂贵，且不同的厂商不同的设备间难以做到互操作。
/ m4 A2 u/ B  U　　三、数控机床网络DNC基本功能
8 h. H0 Y$ Q$ c　　其实，数控机床网络DNC采用什么网络结构并不是最重要的，关键是DNC系统能给用户提供什么样的服务，用户从中能获得多大的效益。由DNC本身的定义来看，其在生产现场所扮演的角色也是不断发展变化的，由对设备“直接数字控制”演变成“分布式数字控制”，DNC的基本功能主要归纳如下：
　　1.通讯功能：
　　NC程序的双向传输：所有数控设备实施联网集中管理，利用网络进行NC程序(包括机床参数，刀补文件，宏程序等)的双向传输，从而实现NC程序的海量存储、集成化管理。
; g/ {2 M  {9 s0 [+ O　　客户/服务器结构：将每台数控机床定义为客户端设备，利用数控系统自身的通讯端口(如RS-232，以太网络，现场总线等)、通讯功能，操作工可在数控机床端进行数据的双向传输以及访问管理服务器端数据的全部操作，服务器端对数控端的操作请求自动进行相关处理而无需人为干预。
　　群控与距离：单台计算机管理数控机床群；通讯距离可达到几公里。
　　DNC网络的并发操作：保证所有入网数控设备可在同一时刻进行并发式的通讯传输。
* s  d) A5 X- ^: E% h' _9 u8 g' I3 L　　DNC在线加工：全客户端方式的DNC在线加工，可保证诸如断点续传、子程序调用等功能均可由操作工在数控端实现。
0 P+ G4 L6 r3 e! m4 E3 Q, P) R　　交互式事件响应机制：数控端的每一项操作都应有消息反馈，即无论操作是否正确，操作工在数控设备端都能够得到提示信息文件。
/ k) N4 U7 c- W! f! t: k　　数据共享：让操作工可在本地数控设备访问其它数控设备或虚拟机床信息，方便零件的转移加工。
3 x* }& G- `& n5 x0 Y; x9 `1 w　　支持长文件名称：NC程序名称在WINDOWS平台上实现长文件名管理，并在程序传输时与程序号自动转换。
$ X7 @5 k- n  X$ J　　通讯日志：记录工作者所有通讯过程，并对记录的信息进行分类查询。
　　信息采集：通过机床的宏程序变量输出功能，实现机床加工信息的实时采集，并可以实时汇总机床使用效率、零件加工工时、刀具使用寿命等信息。
# ?, v. U5 C) W0 S# i$ |　　网络通讯平台：利用DNC通讯网络发送加工任务、刀具信息、工艺信息和加工成绩汇报等，以实现生产信息的初步集成。
文章关键词： 数控   机床   DNC