数控设备的数据传输技术浅探

袁志伟

摘 要：通过对数控设备的网络管理，在客户机控制的多台数控设备与服务器之间建立稳定的数据通讯，从而实现通过网络管理数控设备的目的。经过相关研究，具体阐述了服务器与客户机之间的通讯，并详细论述了数控设备的数据传输技术，为数控设备的高效管理提供了有力的技术支撑。

关键词：数控设备；数据传输；网络通讯；网络管理

中图分类号：TG659 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.150

数控设备的数据传输主要是利用网络统一管理加工企业的数控设备，而统一管理的实质就是传输、存档、复用、有效检查、修改、删除和更名数控设备中的数控加工文件。利用有效的数据传输技术可以建立多台数控设备的网络管理系统，系统总体可以分为2层，上层主要实现服务器与多台客户机之间的数据传输，实现利用网络管理数控设备的目的；底层是利用客户机与多台数控设备进行数据通讯，实现数控设备的加工和管理。本文详细分析了服务器与多台客户机之间、客户机与数控设备之间的数据传输技术，进而为企业实现数控加工文件的传输和控制提供有效的技术支撑。 1 数据传输技术

1.1 数据传输原理

在数控设备的网络管理系统中，上层网络结构通常采用总线型拓扑结构，底层结构则采用星型网络拓扑结构。在上层网络设计中，使用服务器/客户机的模式，由服务器统一管理系统中的资源，而客户机主要负责与服务器之间的网络和管理及与其相连的数控设备通讯。在具体工作状态下，可以通过套接字网络编程和Windows的用户自定义消息实现服务器与客户机之间的实时通讯。在系统的底层网络中，由客户机通过串行通信端口控制与其相连的多个数控设备。

1.2 网络管理机数据传输分析

在数控设备的网络管理系统中，影响网络系统的关键技术有3种：①加工任务管理。企业分解产品加工任务，并将分解后的任务传递给各个客户机和数控设备。②数控设备管理。分析和管理各个数控设备的基本信息、数控程序、设备状态、设备任务等。③数据传输的实时性和准确性。下面具体分析了这3种关键技术。

当加工任务下达至企业后，企业通常会根据任务的类型完成任务分解工作，进而通过建模和编辑发送加工信息。而分解和建模的目的是建立任务子模块。此时，在编辑任务时，需要明确全部任务模块的内容，随后将任务分配至各个客户机中。企业服务器系统内部存储了数控设备的具体信息、加工能力和现有的加工任务，可以将总的加工任务根据实际情况适当分解，与客户机联系确认后，将任务发放下去，最终完成整个生产任务的分配。另外，在整个生产过程中，企业通过服务器可以监控和协调所有数控设备，确保能够在规定时间内保质保量地完成加工任务。

网络集成化管理数控设备。在网络条件下，数控设备能够共享信息、数控加工任务和数据资源。整个系统按照功能可以划分为以下4种：①数控设备基本信息管理。它主要是集中管理企业所有数控设备的静态信息，即机床名称、所属单元、工作台面、数控系统，包括数控铣床、电火花、车床和线切割机床等设备的信息录入、修改和删除等。②数控程序管理。程序内容包括上传、编辑、模拟和查询，编程工作人员结合数据库中的设备静态信息，选择合适的数控设备，并生成数控程序，然后将其传输至数据库中。按照传输的先后顺序，设备会再形成队列，譬如机床信息、夹具信息、刀具信息、工装图和毛坯尺寸等。同时，网络管理系统可以实现数控程序的在线模拟、各个设备加工任务的查询、各个工件的加工查询和数控程序的编辑修改等。③数控任务管理。网络管理系统可以管理每台设备的加工任务，而企业的设备操作人员可以查询每天的加工任务，将每天的工作情况及时反馈给系统服务器，方便企业管理人员掌握和调整设备状态和加工状态。④设备状态管理。利用设备的CNC控制器提取设备的运行状态日志，并对不同设备之间和同一设备不同时间段的内容作对比、分析，从而明确这些设备的运行效率有无提高。

1.3 数据传输的实时性需求

数控设备的传输数据对实时性的要求相对较高。当设备运行时，会及时将相关数控程序提供给机床。此时，机床与客户机之间会以网络控制器作为连接枢纽。假设程序数据量太大，则加工时间会比较长。为此，控制器通常会限制数据的接收量。如果无法满足数据的接收需要，就会导致数据过载，使得部分数据丢失，无法加工出合格的零件；如果网络控制器在较长的时间内没有接收到数据，则会导致数据欠载，影响机床的工作效率。鉴于此，如何将网络控制器的数据缓冲控制在合理的范围内呢？笔者认为，在解决这个问题时，需要考虑发送和接收数据的匹配程度，如果两者互相匹配，则表示加工处于正常状态。通常情况下，网络控制器的接收和发送速度匹配性可以从2个方面来调整：①数据传输线路规程要同时满足数据发送和数据接收的均衡需求，以此为标准制订具体的规则，用于控制数据的缓冲量；②在传输数控程序的数据时，需要同时考虑数据的延缓和流控，这样才可以将数据的发送速度和接收速度控制在均衡状态。

对于数控设备的网络管理系统，其通信与接口以面向方式完成连接，在业内，这种方式被称为“流式套接字技术”。这种技术是在以太网10 M/100 M网路通信接口程序模块的基础上，借助数控系统和远程客户端形成相对稳定的双向通道。在传输过程中，体现为客户/服务器的模式，即C/S。这种模式在启动服务器之后，需要在远程客户机访问，并在收到和接收请求之后形成相对稳定和可靠的连接方式。至于数据的接收，主要按照数据发送的顺序而定，适用于大量数据的同时传输。

2 结束语

结合实践经验，探讨了数控设备的网络化管理系统，详细论述了数控设备网络管理系统的数据传输原理、数据传输关键技术、数据传输的实时性需要和解决方法等内容，为大型制造企业数控设备的网络化高效管理提供了有力的技术支持。

参考文献

[1]易红，倪中华.适用于网络化制造模式的数控系统的研究[J].东南大学学报（自然科学版），2002，32（3）：387- 391.

〔编辑：白洁〕