一、概述

　　隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(chǎn)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(lǐng)域也出現(xiàn)了一種新型的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)型式――基于以太網(wǎng)絡(luò)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(jī)床以以太網(wǎng)的方式組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)微機(jī)對(duì)多臺(tái)CNC的集中控制，其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成結(jié)構(gòu)如圖1所示。在這種方式下，DNC軟件開(kāi)發(fā)商通常要根據(jù)數(shù)控生產(chǎn)商提供的開(kāi)發(fā)軟件包進(jìn)行二次開(kāi) 發(fā)，具體針對(duì)不同的數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)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(jī)床網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)JCSDNC(Ethernet)是針對(duì)FANUC系 統(tǒng)開(kāi)發(fā)的，適用于配有FANUC 0iB/15i/16i/18i/21i，Power Mate i-D/H系統(tǒng)的機(jī)床組網(wǎng)。

　　圖1 以太網(wǎng)聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

二、構(gòu)建以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求

　　機(jī)床以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)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(nèi)置的以太網(wǎng)函數(shù)。其內(nèi)部通訊處 理機(jī)制如圖2所示。對(duì)于內(nèi)置以太網(wǎng)卡，通訊過(guò)程的處理是通過(guò)CNC的CPU。這就意味著CNC的運(yùn)行條件會(huì)影響內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊，相應(yīng)地，內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊狀況也會(huì)影響CNC的處理過(guò)程。

　　圖2 基于以太網(wǎng)方式的內(nèi)部通訊機(jī)制

　　內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的處理優(yōu)先級(jí)低于如下操作：自動(dòng)循環(huán)或手動(dòng)方式下每個(gè)主軸的運(yùn)動(dòng)控制。因此，在自動(dòng)運(yùn)行期間，通訊速度將會(huì)降低。另一方面，由于內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的優(yōu)先級(jí)高于CNC的屏幕顯示操作、C語(yǔ)言執(zhí)行器(除高級(jí)任務(wù))、宏命令執(zhí)行器(除執(zhí)行宏)。在執(zhí)行內(nèi)置以太網(wǎng)的通訊時(shí)，這些操作將會(huì)被延時(shí)處理。

　　由以太網(wǎng)方式聯(lián)接的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度明顯地較串口高，每秒傳輸速率可以達(dá)到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系統(tǒng)內(nèi)置了一些函數(shù)接口，使以太網(wǎng)聯(lián) 接可以實(shí)現(xiàn)控制計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)的直接通訊。也就是說(shuō)，在這種方式下不但可以實(shí)現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的快速傳輸，而且可以在主控計(jì)算機(jī)端自動(dòng)獲得完全的設(shè)備信息、生產(chǎn)信息、遠(yuǎn)程控制加工中心，為自動(dòng)化生產(chǎn)創(chuàng)造更完備的條件。

　　數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)要更好的適應(yīng)生產(chǎn)的需要，在傳統(tǒng)DNC軟件的功能基礎(chǔ)上還需具備四個(gè)功能模塊：NC程序管理模塊、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊以及基 于Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)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(guò)程中重要資源之一，對(duì)其進(jìn)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(biāo)對(duì)象，分為對(duì)程序進(jìn)行生 命周期內(nèi)的管理和NC程序內(nèi)部信息管理。

　　在本模塊中對(duì)NC程序的整個(gè)生命周期進(jìn)行了嚴(yán)格的管理，從NC程序的生成到消亡都提供一套嚴(yán)格的管理手段。在不同時(shí)期，對(duì)NC程序的狀態(tài)可設(shè)置為編輯、審 核、定型三種，其工作過(guò)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(guò)審核後可以開(kāi)始進(jìn)行試加工。而程序一旦經(jīng)試切驗(yàn)證完成后就到達(dá)定型狀態(tài)，不能再進(jìn)行編輯，直至消亡。

　　圖3 NC程序的生命周期

　　對(duì)NC程序的內(nèi)部屬性進(jìn)行管理主要包括程序號(hào)、程序注釋、零件圖號(hào)、所加工的零件號(hào)、加工工序號(hào)、加工范圍、機(jī)床、用戶信息等進(jìn)行管理。在本系統(tǒng)中可對(duì)程序根據(jù)圖號(hào)、零件名稱、工序、機(jī)床等進(jìn)行多種條件的復(fù)合查尋，同時(shí)對(duì)加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進(jìn)行管理。

　　2. 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊

　　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通過(guò)五類線或超五類線與具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控機(jī)床直接聯(lián)接，可以實(shí)現(xiàn)控制、監(jiān)測(cè)和對(duì)數(shù)控機(jī)床的診斷。此外，目前市場(chǎng)上有一些軟件生產(chǎn)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(wú)線方式聯(lián)接。這兩種方式在本質(zhì)上是區(qū)別于以太網(wǎng)聯(lián)接的，它們只是通過(guò)轉(zhuǎn)接口變換 了聯(lián)接方式，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(wèn)題。