数控设备网络化的应用研究

翟雁　郭晓波

摘 要：随着计算机和网络技术的快速发展，现代制造业也面临着变革，智能化、网络化成为现代制造业的发展趋势。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“IT plaza”、日本山崎（Mazak）公司的“Cyber Production Center”、GEFannuc公司的“Open Factory CNC”以及德国西门子（Siemens）公司的“Open Manufacturing Environment”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備网络化的发展进程。

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，再用网络服务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、服务器等同级。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。

参考文献：

[1]尚德波.基于网络的数控车间DNC信息管理系统研究与开发[D].青岛理工大学硕士学位论文，2006.

[2]史晋芳.数控网络化技术研究与实现[D].西南科技大学硕士学位论文，2007.

[3]王鑫，韩江.浅谈网络化数控加工技术[J].滁州职业技术学院学报，2012（3）：70-72.

[4]李微博.数控加工设备网络化技术研究[D].大连理工大学硕士学位论文，2005.

作者简介：

翟雁（1978-）汉，河南安阳，硕士研究生。

郭晓波（1976-），河南安阳，博士研究生。