对数控设备网络化管理系统的研究与实现.docx

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1、对数控设备网络化管理系统的研究与实现刘洋摘要：机床成本昂贵，折旧成本也较高，如何提升加工效率，提高制造水平，已 是企业盈利的矛盾之一。在机床加工前,编辑、仿真为提升生产效率的重要环节， 而DNC技术的快速发展，进一步取代了软盘传递。在数控程序很大时，该项技术 的在线加工是确保产品品质的关键。基于数控加工生产的背景，本文介绍了数控 加工效率难以提高的现状，提出了基于产品结构、B/S结构的审批流程，集成数 控程序编辑、传输等功能的数控管理系统实现方案，同时运用于数控加工生产中， 实践成果显示，该管理系统运行稳定，提升了数控加工生产效率。关键词：数控加工机床；DNC技术；串口通信；管理系统引言：伴随

2、工业企业信息化不断发展，数控加工已是不可或缺的加工方式。数控 机床被大力推广，除了应用于大型制造企业，很多中小规模企业也引入了数控设 备。DNC是设备集成的模式，被大力发展。在八十年代之前，该技术仅限于一台 计算机管控数台机床，旨在处理纸带管护问题。之后，伴随科技的更新，DNC出 现了改变，已是功能完善、稳定的数控信息网络。1 .数控机床发展概况1.1 数控机床(1)数控机床的特点。数控机床设有程序控制系统，可以处理程序，且将 其译码，用代码来展现，基于数据载体导入数控设备。在通过运算处理之后，由 设备发出控制信号，对动作进行控制，根据规定形状以及尺寸，智能加工零件。 数控机床有效处理了零件加

3、工问题，属于一种智能化机床，彰显着机床技术的发 展趋势，属于机电一体化产品。相比于普通机床，它有着以下的特点：能很好适 应加工对象，为模具生产提供了加工方式；制造精度较高，能确保加工品质；能 开展联动，可有效完成复杂零件加工；在零件变化时，通常仅需调整程序，能缩 短准备时长；机床刚性突出、精度较高，能选取加工用量，有着较高的生产效率； 机床智能化水平高，能缓解劳动强度；促进生产管理现代化，借助代码处理与传 递数据，引入了 PC控制方式，为其辅助设计、生产等一体化夯实了基础；稳定 性高。（2）数控机床的优势。第一，柔性较好。借助机床开展零件处理，一般与 加工程序存在密切的关系，和普通机床存在明显

4、的差异，无需生产很多模具，无 需对机床开展多次调整。对此,数控机床常常运用在加工零件经常更换的情况下, 也就是单件加工、新品研发和少数产品生产中，有利于减少生产准备周期，节约 工艺装备费用。第二，加工精度比较高。对于数控机床来看，其加工精度通常能 够达到0.05至0.1毫米，主要是通过数字信号进行控制，输出信号后，就会进 行相应移动，同时误差可借助数控装备开展补偿，由此,其定位精度通常都很高。 第三，加工质量有保障。对同一批零件，使用同一机床进行加工，基于一样的加 工条件，借助一样加工程序，其刀具走刀轨迹是一样的，并且零件具有一致性， 可确保零件质量。第四，生产率较高。利用机床能极大缩短加工时

5、间，其主轴转 速较快，可以让机床实现大切削量。随着机床深入发展，其技术愈加成熟，在很 大程度上提高了生产率。除此之外，与刀库进行融合，能基于一台机床实现多工 序加工，缩短了工序周转所耗时间，提高了生产率。第五，优化劳动环境。在进 行加工前，一般要先调整，然后输入程序再启动，可以实现自动连续地加工，持 续到加工完成。对于操作人员，往往是开展程序输入及零件装卸等工作，极大地 减小了他们的劳动强度，促使操作逐渐向着智力型趋势发展。除此之外，机床通 常是结合运用，不但可以保证作业环境的整洁，还可以确保作业安全。1 . 2数控程序为了达到设计、生产以及推广等的需求，在有关方面国际上已产生了 ISO、 E

6、lA标准，比如输入代码和加工指令。对于数控加工程序，其由功能字根据既定 格式构成的。有效理解功能字内涵，合理应用功能字，根据程序指令进行编写， 属于编好程序的核心所在。因为厂家使用的标准还没有彻底统一,所使用的代码、 指令等有所差异，所以在编制时需要根据手册规定开展。相关人员应该把握数控 加工知识，比如机床原理、程序结构。工艺分析以及设计能直接决定加工品质以 及效率，所以，这是数控编程的关键内容。一般包含：加工区域布局、刀具参数 设计等。1.3串口通信串口属于一种通信协议，大部分PC涉及2个RS232串口。不少GPIB兼容的装置，也具备RS-232 口。并且，协议也能够用于获取收集装置的信息。

7、串行接 口属于一种器件，将数据字符转变为数据流进行发送，通常情况下，实现此功能 的电路，即是串行接口电路。对于串口通信来讲，它借助信号线以及地线等，按 位来传递信息的方式，所使用的数据线不多，能够节省通信费用，不过其传输速 率较慢。RS-232为连接标准，有着多项用途，例如同鼠标进行衔接，并且也能 够接仪器仪表。用于连线的优化，在具体实践中，其传输长度往往低于标准值， 通信最长距离为50英尺。2. DNC技术的形成及发展方向2. 1直接式DNC与分布式DNC的区别技术含义包含两种，也就是直接式以及分布式DNC。基于数控机床，后一种 含义指服务器将程序分给机床，且保存于存储器内，当进行加工时运行

8、，不过针 对传统数控机床，它的存储量通常是32K,如此就难以保存较大数控程序，对此， 常常的处理方式包含这几种：其一，基于增加容量来达到，不过较为昂贵以及繁 琐，需要获取有关技术；其二，将大文件进行切割，依次实施，不但麻烦，出错 概率也较高；其三，使用DNC,也就是边传输、边加工，程序保存于服务器上, 此方式所需成本较低，同时可行性较好，所以一般会考虑使用这一种方式。服务 器需要和CNC （计算机数字控制）有效结合，其不但可以接收程序，也可以执行 程序，针对各种数控机床，以下方式能够达到直接DNC。对于BTR方式，部分老式机床设有此种接口，程序源于阅读机，实质上源于 服务器；借助串行通信口，对

9、于此方式的实现，握手协议属于不可或缺的基础。 相比之下，直接DNC有着这些不足：一旦选择直接式，就不基于显示器以及键盘 来对程序功能进行调整，若程序需修改，需要选择离线方式，也就是基于服务器 来对程序进行修改。相比之下，直接DNC无法从中间部分开始实施，若在实施程 序期间，机床出现异常，重新开启时还从起点位置实施就不科学，若实施存储器 程序，由断点位置开始实施易于达到，若选择直接DNC方式，将会加大难度，添 加额外装备。针对传输速率问题，当开展三维加工时，要维持较快的传输速率， 同时所使用的RS232接口，其通信速率一般为960ObaUd,难以达到要求，在低 于运行速率时，CNC会停止。所以在

10、容量较大时，建议选择分布式DNC。2 . 3DNC的发展方向其一，DNC系统和其他系统的无缝衔接。现阶段DNC软件功能有待健全，需 结合CIMS需要,促进DNC系统和其他系统之间的无缝衔接。基于闭环的信息流， 机床可以获得工作站的一系列数控程序及夹具等的制造信息，同时将其反馈给分 析模块，进一步增加机床效率。除此之外，DNC系统还应与MRP系统进行融合, 促进系统中任务有效分配，实现系统平衡发展。其二，开放性及通用性研究。因 为制造环境十分复杂，再加上数控系统的异构性，现阶段DNC系统的构成有一定 的差异,通常被当做专用系统,不具备可重用性,对开放式信息集成平台的研究， 是现阶段研究的关键，利

11、用该平台能够促进信息的有效交换，并为各类操作系统 及设备等奠定夯实的数据基础。其三,高速数据通信。根据目前的数控机床来看， 其转速获得了大幅度的提升，部分企业为增加机床利用率，还基于数控机床之上 配备了高速头，以此来增加机床的转速，在借助边传输边加工方式的过程中，特 别是对复杂曲面进行加工时，目前的通信速度早已无法适应机床程序的需要，由 此，应对高速数据通信开展研究，这是现阶段亟需解决的问题。其四，逐步转变 成DCN。目前很多新型数控系统都有Ethernet接口，把CNC与车间局域网连接 在一起，可以构建新型自动化DCN,该方式可以极大地增强数据传输速度，健全 工作流及数据流，降低机床非生产时

12、间，进一步增加机床利用率。针对目前的数 控系统,为达到DCN的转变,应注重控制器不兼容性特点，强化有关的研究工作。3 .数控加工效率无法提升的瓶颈问题数控公司的生产规模持续扩大，有关的加工程序变得更多。比如中型数控加 工厂，一年加工两百种数控件，一般需要3到70条程序；可以分为多个加工步 骤，比如粗细加工，不同步骤所采取的程序不一样；每年编制的数控程序大概是 2千条到一万条；一家成立五年的加工公司程序量将实现一万到五万条。大部分 加工公司的程序管理，通常采取文件夹管理，针对一个加工件构建一个文件夹， 在其中置于有关文件。此方式的不足为:文件较为混乱无序；没有工艺流程数据； 没有有关数据信息，比

13、如零件号以及所使用的机床；程序正确状态模糊；责任模 糊，容易变动、不当操作；不便于查询。显而易见，程序缺少可行管理已是提升 加工效率的瓶颈。机床价格较为昂贵，折旧成本较高。怎样提升生产效率，切实 增强生产能力，已是公司盈利的关键矛盾。计算机的不断发展，为处理此问题 提供了机遇。具体加工前，编辑以及仿真属于提升效率、减少成本的重要步骤。 而DNC技术让程序传递告别了传统方式。在程序很大时，在线加工属于确保产品 品质的核心所在。文章基于以上现状，提出审批流程，集成多项功能的系统实现 方案。4 .集成多项功能的数控设备管理系统4.1 按产品结构、B/S体系来管理数控程序产品结构为体现生产内容的关键属

14、性，针对程序管理无序的情形，根据产品 结构进行管理为转向有序的必然渠道。数控程序存在着关联属性，针对各种版本 程序通过产品结构来进行管理将具备较好的层次性。另外，通过程序管理旨在向 相关人员提供合理的数控程序。通常情况下，数控程序具备以下状态，也就是编 辑、调试及定型状态。基于数控程序不同角色的人员拥有相应的操作权限，因此 应该定义以及全面管控审批流程和相应权限。当需要特定版本时，要确保程序无 误。相关数据信息要当作程序属性来进行管理，例如图纸号、机床组。为了便于 找出所需程序，系统要具备查询功能。合理引入B/S体系架构为系统的主要发展 趋势之一，该结构有效弥补了传统结构的弊端。基于B/S结构

15、，用户界面由浏 览器实现，便于操作，较为直观，是基于平台的运用软件，界面风格有着一致性， 很大程度上降低了使用培训要求，可操作性得以加强。相比之下，系统优化及更 新更频繁，架构展现出更便捷的优势。不管用户规模多大，有着多少分支，均不 影响工作量,操作仅需基于服务器开展,若属于异地,仅需连网就能维护及更新， 切实节省了对资源的使用。4. 2PC和数控机床的程序编辑以及传输对于手工编制程序来讲，正式进行加工之前应该进行仿真。这可以掌握刀具 轨迹上的错误，不过难以辨别编辑语法错误。编辑系统核心在于分析词法以及语 法。对于前者，将每一行当作单位来研究字符流，能够有效排除多项错误，比如 非法指令。对于语

16、法分析，其核心是构建规则表，在其中列出功能字。把字符流 和有关指令进行对比，若读入单词和其不匹配，那么显现错误。程序传输利用串 口通信，串口标准为美国公司开发的协议，适合一定传输速度的通信。串口标准 针对接口问题，详细规定了电器特性。另一方面，硬件编程要求并不复杂，成本 较低，在大多数数控设备中均设有嵌入式接口。4. 3集成数控程序功能，切实提升生产效率在竞争日益激烈的背景下，要尽可能体现数控设备效能。数控程序多项功能 的集成将显著提升生产效率，在通过CAD系统形成之后，从编辑至加工，通过软 件开展集中管理。因为在生产运营中需保存与管理很多信息，达到信息与过程的 集成，所以部分大规模公司执行了 PDM系统。产品结构管控属于系统组织以及管 理信息的关键，零件根据装配关系组成部件，二者有效装配组成产品。从产品体 系结构来看，不同的零件以及部件对象，均拥有自身的属性，比如名称、数量以 及种类。针对执行了 PDM系统的公司，基于二次开发系统，能够把产品结构信息 导入中间文件，