数控设备网络化的应用

摘 要：随着计算机和网络技术的快速发展,现造业也面临着变革,智能化、网络化成为现造业的发展趋势.本文详细介绍了数控设备网络化的概念以及实现方式,并从应用的角度阐述了其系统组成,最后对目前数控设备网络化应用中存在的问题进行了分析,对未来的发展趋势进行了展望,具有一定的实践指导意义.

关 键 词：数控设备；网络化；智能控制

机械加工制造业是国民经济的支柱产业,是工业发展的物质和技术基础,同时也是衡量国家综合科技水平和经济实力的重要标志,近年来呈现了迅猛的发展态势.数控设备在机加工中的应用也越来越广泛,采用计算机编程来控制设备的运动和操作,大大提高了机加工的效率和精度,也使得复杂零件的加工成为可能,从而提升了现代工业的发展水平.但与此同时,我们发现,大多数企业中数控设备各自独立运行,导致很多设备的利用率偏低,车间生产管理模式落后,因此大大限制了设备的效能发挥也因此制约了企业发展.

1.数控设备网络化的概念及发展

所谓数控设备网络化,就是以网络和通讯技术为支撑,以信息集成为手段[1],将带有网络接口的数控设备集成到一个网域内,从而对这些设备进行集中管理和智能调度.1989年,美国启动“下一代工作站/机床控制器NGC”计划,提出了“开放式结构控制器”的概念,随后欧美及日本多个国家加入了开放式数控系统的研究,并制定了国际标准,为数控系统网络化互联提供了硬件保障.后来,许多著名的数控设备公司推出了智能控制系统,如日本大隈（Okuma）机床公司的“ITplaza”、日本山崎（Mazak）公司的“CyberProductionCenter”、GEFannuc公司的“OpenFactoryCNC”以及德国西门子（Siemens）公司的“OpenManufacturingEnvironment”等[2].2002年我国颁布了开放式数控系统的国家标准,随即国内的系统设备商业相继推出了自己的智能网络数控系统,极大的推动了数控设备网络化的发展进程.

1.1数控设备网络化的实现方式

数控设备经过多年发展,其内部通信的软硬件设置也发生了很大的变化.从通信接口上看,早期传统的数控设备多数采用RS232串口进行通讯,现在越来越多的高档设备自身具备基于以太网的RJ45接口.

1.2基于串口通讯的组网方式

一台或多台数控设备通过自身的RS232接口连接到监控计算机,再用网络怎么写作器将计算机连接到局域网,和网内的工作站进行通讯.对于设备较少的情况,可为每台设备配置计算机,对于设备较多的情况,可将多台设备通过多串口卡连接至计算机再组网[3],以通过减少PC机数量来降低成本.

1.3基于现场总线的组网方式

现场总线技术的发展为多个设备接入网内提供了更可行的方式,诸多数控设备通过一根总线联系在一起,再通过计算机与局域网联接,降低了系统的复杂性,减少了成本,其应用范围也越来越广,系统分为管理层和控制层,在控制层中,总线通过数字式寻址和通信,将计算机的控制和调度信息传递给分布在上的数控设备,数据实现实时交换.

1.4基于以太网的组网方式

以太网通信方式下,数控设备不再需要通过计算机联入局域网,而是通过设备的RJ45网络口直接联接到局域网中,与网内的计算机、怎么写作器等同级.目前比较先进的数控设备以及数控加工中心多采用此种方式,这种方式需要设备具备以太网口,并支持以太网的通讯协议,同时设备内部采用开放式体系结构,数据的交互性强,信息量大,抗干扰性强,通过局域网不仅可以实现多台设备的程序分配,还能有效采集设备信息及运行信息,可以对设备进行状态检修,还可以建立智能控制中心,进行设备的自主管理和决策.因此是许多现代化工厂最为亲睐的方式.

2.数控设备网络化的系统构建

要实现数控设备控制网络的组建,需要根据实际设备情况选择合适的组网方式,并配置相应的软件及硬件.对于新建的数控加工中心,多数由设备厂家提供完整的组网方案,提供全套产品及技术支持,设备的兼容性好.对于旧有设备的网络化改造,则应分析设备情况,选择最为经济实用的方式.

3.数控设备网络化在应用中存在的问题及展望

目前数控设备多数采用开放体系结构,具备通信接口,使设备组网成为可能.但与此同时,我们也看到,当前大多数企业中网络化数控设备的应用还存在一些问题,主要表现在以下几个方面：

3.1数控设备联网率低.我国绝大部分企业的数控设备还处于独立运行状态,有的甚至还不具备通信功能.因此设备的落后以及管理体制的落后,严重制约了数控设备网络化的发展,也因此制约了企业的发展.

3.2联网的应用性差.绝大多数企业在数控设备的组网应用上,局限于程序的上传下载,也就是实现了部分信息的传递,但不能实现资源共享.任务调度仍采用人工方式,不能真正实现智能管控,因此对于设备利用率的提高收效不大.

3.3数据网络相互独立.很多企业即使实现了数控设备的联网,但与PDM等数据系统仍然各自独立,不能很好的结合,因此也不能发挥其最大效能.

随着生产管理理念的提升,数控设备的网络化也将成为必然趋势.未来数控设备网络体系将集成智能调度、设备诊断、远程操作等功能,更好的与PDM、MES等系统相结合,在硬件配置上实现无线网络连接,在软件上可实现设备终端三维模型展示、控制终端实时监控等功能.

4.结论

网络化、智能化、开放化是数控设备以及机械加工的必然发展趋势,未来也必定得到大力发展和普及.数控设备网络化可以实现设备数据采集、生产过程监控、作业智能调度、远程协同管理等功能,对企业实现现代化加工和管理有重要意义.