无线数控DNC网络的构建

摘 要：阐述了基于无线的DNC网络的结构设计，借助相关硬件设备完成了数控车间DNC网络体系的搭建，并将该网络与金工实习中心主干网络连接，实现了各类数控机床与DNC客户终端的网络连接及数据交换。

关键词：DNC；机床无线网络；通信参数

在制造业中加工程序的传输作为现代制造技术的一个重要方面发挥的作用越来越大，程序传输网络体系（即DNC网络）的构建为实现网络化制造的实现提供了重要的手段。而当前制造企业存在着数控系统比较繁杂、设备比较分散、工作现场较为杂乱和集成化程度低等缺点，给DNC网络体系的搭建带来了很大的困难，因此，必须要找到一个适用于当前制造企业的DNC网络构建方法。

针对上述现象，本文借助南京农业大学金工实习中心的硬件设备进行了无线 DNC网络体系的设计与构建。DNC网络系统以计算机、通讯与数控等技术为基础，集成了与制造过程相关的设备与上层计算机客户端，从而实现制造设备的集中控制管理，实现集成通信、计划、管理和设计等功能于一体，是现代化机械加工车间实现设备集成、信息集成和功能集成的一种新方法，是车间自动化的重要模式[ 1 ]。

1 车间网络设计与组建

南京农业大学金工实习中心现有硬件设施有服务器、计算机、网路交换机、数控车床及加工中心等，数控车床10台，数控铣床3台，数控系统为FANUC、SIEMENS等系统，中心应用的软件有CIMCO DNC-Max编程传输软件、CAXA二维电子图板、AUTOCAD、UG等。现根据金工中心现有的软硬件设施使用状况及所需实现程序传输的功能设计如图 1所示的星形DNC 网络结构。

2 DNC网络体系的硬件设施及通信软件

DNC网络体系构建所需要的主要软硬件及具体要求如下。

无线智能终端也称为无线串口服务器，是一个带有CPU和嵌入式OS及完整TCP/IP协议的独立智能设备，作用是将数控设备的RS232接口数据与以太网的RJ45接口数据相互转换，完成串行数据和网络IP包之间的数据转换[ 2 ]，并与无线接入点AP连接。本系统采用MOXA公司生产的MOXA W2150 Plus无线串口服务器，可以通过无线接入点（AP）在长达100米的距离上与任何计算机进行通讯。

无线接入点（Access Point，AP）是用于无线网络的无线交换机，是将数控机床通过无线智能终端连接到无线网络的设备，以实现网络间设备的信息传递。

本系统采用MOXA公司生产的Moxa AWK-3131A三合一工业级无线AP，支持IEEE802.11n技术，数据传输率高达300Mbps，能够在2.4或5GHz频段下操作，并且向后兼容目前的802.11a/b/g，满足了不断增长的快速数据传输和信号覆盖范围更广泛的要求。

网络交换机，交换机最主要的功能就是网络间的数据交换，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。本系统采用MOXA公司生产的IKS-6726A/6728A系列工业级交换机，该交换机采用模块化设计，网络规划配置更加灵活，最多可以安装4个千兆网口和24个快速以太网口。

程序传输软件为CIMCO DNC-Max系列软件，CIMCO DNC- Max是基于以太网技术的网络DNC系统，利用工厂现有局域网，将网络延伸到各设备节点（即客户端），从而使数控设备与各个客户端及工作站形成一个统一的网络系统。

3 硬件的连接

车间数控设备的情况如表 1 所示。

常用数控系统的RS232接口主要有25脚和9脚两种，该实习中心的数控设备均可采用9脚接口。FANUC设备接口需采用FANUC专用接口，并与数控系统JD36A接口相连接，SIEMENS设备直接与数控系统的RS232接口连接。数控系统RS232传输常用线有：TXD/RXD、RTX/CTX、DTR/DSR三对线加GND线，共7条，为了设备的安全有时会多加一条保护地线，具体引脚定义如表2所示。

硬件部分主要是无线智能终端、无线接入点（AP）的安装连接及所有设备IP地址的设置。无线智能终端采用的是MOXA W2150 Plus，其串口管脚为准 DB9 管脚，与标准计算机 RS232针D型接头定义相同，整个系统所有的MOXA W2150 Plus无线智能终端配置固定的IP地址、网关及密码，与无线接入点连接，并通过交换机连接至所有的管理客户端，所有设备IP分配如表3所示。

4 通信参数的设置

4.1 无线智能终端与机床的参数设置

无线终端与数控机床都需设置波特率、数据位、奇偶校验、停止位数、反馈字符、握手方式、结束代码和换行符等参数，参数设置时要求无线智能终端相应通信参数必须和数控设备的串口通信参数一致，否则无法进行数据传输。实习中心有SIEMENS、FANUC两种数控系统，通信参数的设置如表4所示。

4.2 客户端参数设置

本体系采用CIMCO DNC- Max通信模块。在该模块的DNC设置中可以增加机床并设置如图2所示传输参数，在设置客户端参数时必须保证与数控设备的通信参数相同，此外需根据数控系统的具体情况设置波特率，不能为了节省程序传输时间而使用过高的波特率，过高或过低的波特率会降低程序传输过程中通信效率。

4.3 系统的通信规范

数控系统都有特定的程序书写格式，程序格式错误机床将不接收程序。例如SIEMENS 802C的程序，就必须按以下格式书写。

SIEMENS系统程序格式为：

程序第一行中%為起始符号，N为程序名起始符，ABC为程序名称，MPF为程序文件格式（MPF为西门子系统默认的加工主程序扩展名），整个加工程序以%结尾。

5 结语

南京农业大学金工实习中心DNC网络体系的构建，由于该系统具有结构简单、操作方便、扩展性能强、灵活性大等特点，在实习中心的数控实践教学中等到很好的应用。目前中小型制造企业存在着数控系统种类多、数控设备不集中、工作场地脏乱等特点，该体系的建立对于存在上述情况的企业在数控加工中的程序传输具有现实指导意义。

参考文献：

[1] 杨延清.DNC网络体系的设计与构建[J].现代制造工程，2011（11）：60—64.

[2] 施吉祥.基于无线的DNC系统数据管理平台设计[J].制造技术与机床，2011（5）：118—121.

作者简介：吴洪彬，（1978-），男，汉族，江苏靖江人，硕士，工程师，研究方向：现代制造技术及CAD/CAM。