数控机床网络集成管理系统的建立

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1 引言
数控机床在现代化的生产加工中的地位越来越重要，而且代表了一个设备更新换代的趋势，但是在实际应用中有很多因素使数控机床不能发挥其全部效率，首先是现阶段数控机床内存容量普遍不大，在加工零件种类繁多时大量零件程序无法存储而不得不进行反复的删除和键入，有时甚至无法存储一个完整复杂的零件加工程序，程序的反复编制不但浪费了大量的工作时间，而且影响产品质量的加工稳定性，即使在机床有大硬盘的情况下不会因为存储空间而删除程序，但在这台机床上使用的程序要用到其它同型号的机床上使用也不方便；第二个因素是操作人员水平参差不齐，对数控机床高速切削特性、数控刀具的选择、切削参数的选择缺乏科学的理解和应用。
一般情况用计算机与数控机床连接进行程序传送和在线加工都为一台计算机和一台数控机床连接，每台数控机床配一台计算机，随着数控机床的不断增加计算机数量也要增加，而且管理散乱。
现在的企业中大多数已经使用了CAD/CAM软件进行产品的设计并逐步实现CIMS管理，只要能成功的把设计、管理和数控机床操作有机的联系在一起就能够发挥数控机床的高精度和高效率的特点。
! R8 @2 Q0 e! @8 e6 ?3 b/ w  o6 i2 DNC接口概述
DNC（Direct Numerical Control）即计算机直接数控或分布式数控，是指一台或多台计算机对多台数控机床实施综合数字控制。DNC集成系统属于自动化制造系统的一种模式，是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理系统（CAPMS）集成的纽带，它强调信息的集成与信息流的自动化，物料流的控制与执行可大量介入人机交互。相对FMS来说DNC投资小、见效快、是具有较好柔性的多个数控加工设备的集成控制系统。DNC接口是DNC集成系统的一个组成部分，它是将数控设备与工业网络相连的中间环节，主要负责DNC计算机与数控设备及工业网络之间的通信。（建立一个智能的自动化网络管理平台）
3 DNC接口总体结构
DNC接口体系结构以高性能通用网络服务器为支撑，向上通过网络适配卡或调制解调器与工业网络连接和向下通过串口扩展卡（无串口的经济型数控机床还要配备适配器）与数控机床连接，同时配备相应的通信和管理软件来实现多串口通信；建立通信协议数据库，并异构通信协议，实现异构数控系统通信；再利用现已成熟的微机网络技术，实现不同的数控机床通过DNC接口与工业网相连。例如：北京雷梯斯特公司就是采用这种结构进行的机床联网。如图1DNC接口总体结构。
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2 j: N6 F: M. H4 B0 E. Y; U图1 DNC接口总体结构
5 M4 ~4 A9 j: U# E. v: G4 网络管理系统组建
( q+ y$ P( m" e% x4 U) w  j" W5 v4．1 数控机床接口检测
要想组建数控机床网络首先需要确定机床I/O接口是否完好，可利用一台计算机通过COM接口与数控机床直接用电缆连接起来。按图2电缆接线图焊接连线电缆。
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图2 电缆接线图
, C) \  a4 t! G* s3 l连接完成后，在计算机上利用软件连接数控机床并进行数据传输试验。（如不能连接应联系数控机床生产厂家或数控系统生产厂家，确定其端口定义方式，根据其定义焊接连接电缆。）
4．２连接数控机床到计算机
! |$ R" L/ C8 j4 t端口检测完毕后，按图1方法用屏蔽电缆（计算好长度）焊接好两端接口，一端接数控机床，另一端接LT—LINK4000串口扩展卡串口接口，由于数控机床一般分离放置故应在连线两端作好标记以便区分。LT—LINK4000串口扩展卡有专门连接计算机接口，将其与计算机连接好。例如：北京雷梯斯特公司使用的就是这种卡。（拧紧紧固螺钉以防松动）如图3所示。

4 H8 |4 B& C% h$ _# H$ d图3 LT－LINK4000串口扩展卡连接示意图
4．3 连接实现过程
+ z9 S: G  I; {9 S. m1 g6 X计算机可以自动检测出LT—LINK4000串口扩展卡各个串口并分别给各个串口定义名称。一般计算机本身有两个串口，所以串口卡上串口名称一般为COM3、COM4……，通过标记确认各个串口上所连接的数控机床，然后分别进行传输试验。由于各个机床的数控系统、加工特点、机床参数不一定一样，所以要进行分别控制以防程序差异造成加工中的不便，利用软件调整各个机场的程序存储和访问位置和方式、存储数控机床的机床参数、监控数控机床的工作状态、建立数控机床的机床加工档案。利用CAD/CAM软件设计制作图纸工艺和程序。
; T6 w! Y$ i3 f4．4 企业局域网控制
利用网络适配器通过TCP/IP协议，设置好本计算机的IP地址以适应局域网，设置共享的资源。设置完成后可以在企业内部局域网上任何一台计算机控制和查看数控机床的情况，编写数控机床程序，解决数控机床所处现的问题。
- Z, ]1 K- m5 i# v, h0 f- d4 U4．5 远程控制
; V3 e8 O9 F0 b9 Y8 U) M. ~利用调制解调器（MODEM）与INTERNET网络连接，在管理员允许的情况下，在世界各地只要知道单机管理工作站的IP地址号就可以访问这台工作站，从而实现远程维护。
5 结构的特点
* t& M9 ?0 c' s; Z) k9 ~. \) d% Y5．1国内绝大多数使用的是带普通RS－232或RS－422串口的数控机床和用微机改造的经济型数控机床，因此上述方案是一种符合国情的、切实可行的DNC接口解决方案。
5．2采用LT—LINK4000串口扩展卡扩展串口性能稳定，技术可靠，以此基础可方便可靠地实现多路通信同时进行，解决了DNC计算机集成控制多台机床和机床上网的问题。
' s  Q* X/ |9 ^5．3采用RS－232串行接口结构简单，传输可靠，采用电流环方式，传输距离可达1km～2km，通信速率可达19.2kbit／s；采用RS－422A串行接口，传输距离可达1200m，传输速率可达10Mbit／s。国内外许多数控机床都采用这两种接口，而LT－LINK4000可以提供这两种接口，能满足大多数生产现场和数控机床通信的需要。
! E4 S+ v/ P" {5 k+ V5．4可通过串口与其它设备（如刀具、工件测试仪）连接，实现信息集成。
6所需购买硬件
/ {, b) p& \( |计算机一台（推荐预装Windows系统，配专用软件[根据需要选择程序管理和加工管理软件]）
2 D7 t" L7 B9 U. vLT－LINK4000串口扩展卡（根据数控机床数量购买，一个串口扩展卡包括8个串口，串口扩展卡可以自身串接）
长线驱动器（每台数控机床1对）
" C/ V; a& k% f2 {& b( i! e屏蔽电缆（连接数控机床和计算机用）
% t5 F! F" K* S普通串口连线（检测端口用）
- A5 ?9 z0 J2 G. P  p" g5 `' |接口等零件
网络适配器（网卡）一个
$ C' _1 G! C4 T9 c调制解调器（MODEM）一个
( T& `1 ^! e6 M' ~: O! e7结论
- l* r9 G- l6 H  a/ I, e5 S' V  D经过以上过程组建的数控机床管理网络在使用中可以实现基本功能如下：
7．1数控设备与管理系统网络中的“数据存储交换器”（控制主机）间实现长距离交互式数据、信息传输。
& r% `+ I3 k7 ^5 O& ?6 B$ g# r7．2 控制主机与上位PC服务器连接或直接镶入企业局域网的生产管理工作站、技术管理工作站CAD／CAM系统进行通讯。
7．3 系统的远程监控功能可使连接企业局域网的各管理部门对控制主机中的各种生产反馈日志信息（各台设备开、关机时间；加工零件名称；成、废品数量等）进行监控和管理。
' n- f5 X+ J) {' K) B7．4控制主机无人值守自动运行。
7．5NC加工程序可在windows平台上实现长文件名管理，可实现零件代号与NC加工程序名称的统一
# l& }9 |2 [  A) L7．6数控设备网络集成管理系统覆盖所有具备RS－232数据传输接口的数控设备。对操作面板字母不全的设施，也可使用编码方式进行数据传输。
7．7数据共享功能可使工作者在管理员的允许下，对控制主机中存储的所有NC加工程序进行调用、修改、复制，方便了生产零件的转移加工
' {5 z8 B( K! l3 g; q, `7．8控制主机为网络中所有数控机床提供了极大的程序存储空间，并允许多路DNC数据同时传输，满足了大程序量多台机床的在线加工。
  D& P; e; e' M/ m+ B$ t) j  s7．9可及时进行超远程数据传输的维护和调试，保证系统运行的稳定性。
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