一、概述
隨著計算機應用技術和網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的功能極大地提高。由于以太網(wǎng)的前景普遍被看好，各大數(shù)控生產商紛紛推出了具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控系統(tǒng)。在DNC(Distributed Numerical Control)領域也出現(xiàn)了一種新型的數(shù)控機床網(wǎng)絡型式――基于以太網(wǎng)絡的DNC。以太網(wǎng)聯(lián)接是指將具有以太網(wǎng)功能的加工中心等數(shù)控機床以以太網(wǎng)的方式組網(wǎng)，實現(xiàn)單臺微機對多臺CNC的集中控制，其網(wǎng)絡構成結構如圖1所示。在這種方式下，DNC軟件開發(fā)商通常要根據(jù)數(shù)控生產商提供的開發(fā)軟件包進行二次開 發(fā)，具體針對不同的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)出各自的通訊接口軟件。本文介紹的基于以太網(wǎng)的數(shù)控機床網(wǎng)絡控制系統(tǒng)JCSDNC(Ethernet)是針對FANUC系 統(tǒng)開發(fā)的，適用于配有FANUC 0iB/15i/16i/18i/21i，Power Mate i-D/H系統(tǒng)的機床組網(wǎng)。
圖1 以太網(wǎng)聯(lián)接網(wǎng)絡構成
二、構建以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡對數(shù)控系統(tǒng)的要求
機床以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡要求數(shù)控系統(tǒng)在硬件上具有以太網(wǎng)功能，即具有以太網(wǎng)卡或快速以太網(wǎng)卡，在“軟件”方面則要求CNC具有內置的以太網(wǎng)函數(shù)。其內部通訊處 理機制如圖2所示。對于內置以太網(wǎng)卡，通訊過程的處理是通過CNC的CPU。這就意味著CNC的運行條件會影響內置以太網(wǎng)卡的通訊，相應地，內置以太網(wǎng)卡的通訊狀況也會影響CNC的處理過程。
圖2 基于以太網(wǎng)方式的內部通訊機制
內置以太網(wǎng)函數(shù)的處理優(yōu)先級低于如下操作：自動循環(huán)或手動方式下每個主軸的運動控制。因此，在自動運行期間，通訊速度將會降低。另一方面，由于內置以太網(wǎng)函數(shù)的優(yōu)先級高于CNC的屏幕顯示操作、C語言執(zhí)行器(除高級任務)、宏命令執(zhí)行器(除執(zhí)行宏)。在執(zhí)行內置以太網(wǎng)的通訊時，這些操作將會被延時處理。
由以太網(wǎng)方式聯(lián)接的網(wǎng)絡傳輸速度明顯地較串口高，每秒傳輸速率可以達到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系統(tǒng)內置了一些函數(shù)接口，使以太網(wǎng)聯(lián) 接可以實現(xiàn)控制計算機和數(shù)控系統(tǒng)的直接通訊。也就是說，在這種方式下不但可以實現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的快速傳輸，而且可以在主控計算機端自動獲得完全的設備信息、生產信息、遠程控制加工中心，為自動化生產創(chuàng)造更完備的條件。
數(shù)控機床網(wǎng)絡控制系統(tǒng)要更好的適應生產的需要，在傳統(tǒng)DNC軟件的功能基礎上還需具備四個功能模塊：NC程序管理模塊、現(xiàn)場監(jiān)控模塊、遠程監(jiān)控模塊以及基 于Internet進行遠程訪問的數(shù)據(jù)通信部分。
三、功能模塊
1. NC程序管理模塊
NC程序作為加工過程中重要資源之一，對其進行高效的數(shù)據(jù)化管理已經(jīng)成為DNC軟件不可缺少的一部分。NC程序的管理根據(jù)管理目標對象，分為對程序進行生 命周期內的管理和NC程序內部信息管理。
在本模塊中對NC程序的整個生命周期進行了嚴格的管理，從NC程序的生成到消亡都提供一套嚴格的管理手段。在不同時期，對NC程序的狀態(tài)可設置為編輯、審 核、定型三種，其工作過程如圖3所示。程序的最初狀態(tài)是可以自由編輯的，經(jīng)過審核後可以開始進行試加工。而程序一旦經(jīng)試切驗證完成后就到達定型狀態(tài)，不能再進行編輯，直至消亡。
圖3 NC程序的生命周期
對NC程序的內部屬性進行管理主要包括程序號、程序注釋、零件圖號、所加工的零件號、加工工序號、加工范圍、機床、用戶信息等進行管理。在本系統(tǒng)中可對程序根據(jù)圖號、零件名稱、工序、機床等進行多種條件的復合查尋，同時對加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進行管理。
2. 現(xiàn)場監(jiān)控模塊
現(xiàn)場監(jiān)控模塊是實現(xiàn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的基礎。通過五類線或超五類線與具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控機床直接聯(lián)接，可以實現(xiàn)控制、監(jiān)測和對數(shù)控機床的診斷。此外，目前市場上有一些軟件生產商把只具有串口通訊功能的加工中心以以太網(wǎng)方式甚至是無線方式聯(lián)接。這兩種方式在本質上是區(qū)別于以太網(wǎng)聯(lián)接的，它們只是通過轉接口變換 了聯(lián)接方式，將串行數(shù)據(jù)轉變成以太網(wǎng)方式傳輸，其通訊的瓶頸依然存在于串口通訊。但這種做法可以克服工廠施工條件惡劣、布線不便等問題。
本模塊與CNC進行通訊，可以實時采集數(shù)控機床的加工狀態(tài)、聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、刀具信息、操作履歷，以及對刀具壽命進行管理。并且通過一定的權限確認，可以在線修改各種設備參數(shù)和運行參數(shù)，從而實現(xiàn)底層設備的完全監(jiān)控。通過對采集到的工況數(shù)據(jù)進行處理，可以及時獲取加工業(yè)績、機床利用率等生產管理所需要的數(shù)據(jù)，如 圖4所示。
圖4 效率統(tǒng)計
3. 遠程監(jiān)控模塊
遠程監(jiān)控模塊是利用計算機技術和網(wǎng)絡技術，提供廣域范圍內共享資源的平臺，并為實時監(jiān)測監(jiān)控、故障診斷提供支持。用戶可以隨時通過網(wǎng)絡查詢設備運行狀態(tài)以及設備現(xiàn)場的工況，對生產過程進行實時的遠程監(jiān)控，如圖5所示。甚至可以將機床的梯形圖傳送至遠程的控制主機，用梯形圖實施機床故障的遠程診斷。為保證生產的安全性，梯形圖必須用密碼保護，以防無關人員修改。
圖5 生產狀態(tài)遠程監(jiān)控計
4. 基于Internet的數(shù)據(jù)通訊模塊
由于生產狀況的千變萬化，生產過程中會出現(xiàn)很多隨機的情況，因此不同地點、不同部門的專業(yè)人員要對同一設備進行工作，就需要有一個自由交流的平臺，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)信息交互、經(jīng)驗交流，最終實現(xiàn)設備的遠程監(jiān)控。本模塊在基于網(wǎng)絡技術的基礎上，為客戶提供了文字交流的平臺，如圖6所示。
圖6 遠程交互平臺
四、系統(tǒng)的初始化
FANUC系統(tǒng)的以太網(wǎng)功能是通過以太網(wǎng)卡或FANUC快速以太網(wǎng)卡遵循TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)的。網(wǎng)絡控制軟件要與數(shù)控機床進行正常通訊，需進行以下設 置：
·設置控制計算機側的TCP/IP協(xié)議;
·設置CNC側的以太網(wǎng)卡和內置以太網(wǎng)函數(shù);
·物理連接個人計算機和CNC。
五、JCSDNC(Ethernet)的應用
以太網(wǎng)聯(lián)接的最大難點就是對數(shù)控系統(tǒng)提出了較高的要求，即數(shù)控系統(tǒng)必須具有以太網(wǎng)功能，這只有在較高配置的數(shù)控系統(tǒng)中才能實現(xiàn)。并且由于各數(shù)控生產商在以太網(wǎng)功能方面提供的開發(fā)包各不相同，系統(tǒng)集成商必須針對不同的數(shù)控系統(tǒng)做相對獨立的開發(fā)工作。在存在多種數(shù)控系統(tǒng)的加工環(huán)境下，各子系統(tǒng)的兼容就顯得尤為 重要。
基于以太網(wǎng)方式的遠程監(jiān)控系統(tǒng)在傳輸速度上、以及對底層設備的控制方面都有傳統(tǒng)網(wǎng)絡模式無法相比的優(yōu)越性，在硬件聯(lián)接方面也更加方便快捷，基本可以滿足中小企業(yè)在加工、制造過程中對生產狀況控制的需要。
核心關注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務領域、行業(yè)應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務領域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關注ERP管理系統(tǒng)的核心領域，是眾多中小企業(yè)信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.oesoe.com/
本文標題：基于以太網(wǎng)的數(shù)控機床控制系統(tǒng)核心深入
本文網(wǎng)址：http://www.oesoe.com/html/support/11121513712.html
相關文章
