基于网络DNC控制构建数控设备教学管理平台

卢孔宝

基于网络DNC控制构建数控设备教学管理平台

卢孔宝

（浙江水利水电学院机械与汽车工程学院，浙江杭州310018）

分析了应用型本科院校先进制造实验实训室数控设备管理有待加强和改进的方面，提出了基于无线网络DNC控制的管理方案，并从通讯协议、硬件配置选型、系统构架搭建等方面进行阐述。该管理系统构建有利于教师对实验实训室设备的管理，具有一定借鉴意义。

DNC控制；无线网；数控设备；数据管理

浙江省的高校特别是新建应用型本科院校先进制造实验实训室在中央、省财政提升地方办学水平专项资金资助下实验实训室规模快速发展。与此同时，先进制造实验实训室数控设备管理不到位、设备利用率统计不准确、开放式实验室管理工作量大、人才培养效益发挥不佳等亟待解决的问题也随之而来。传统的以单台数控设备独立运行的实验实训管理模式严重制约了数控设备的效能发挥，数控机床设备的管理在计算机和网络的快速发展下，也趋向于网络化、自动化、集成化发展。

1 研究背景

借助浙江制造业大省的优势，通过市场调研、兄弟院校学习、拟定解决方案、优化方案等流程，最终选定通过无线网络结合数控DNC传送的方式，实现对先进制造实验实训室的数控设备运行状况数据进行智能管理、动态管理，实现对先进制造实验实训室的数控设备编程数据进行传送和监控，最终实现数控设备开机率、编程程序DNC传送、数控机床运行数据采集与监控等功能，达到实验实训室数字化管理、智能化管理的目的[1]。

2 基于网络DNC控制的管理平台构建

2.1 确立数控机床与无线网络联网方式

结合我校数控设备不具备MAP（Manufacture Automation Protocol制造自动化协议）等高性能通信接口，其数据传送只能通过RS-232C串口DNC联网方式进行相关数据传送。为优化DNC系统的开发和实施，确定构建了协议（以太网）转换联网方式与数控机床联网。其基本构架如图1所示。

图1 数控机床与无线网基本构架图

2.2 计算机与数控机床通讯协议设定

数控设备上的RS-232c通讯接口与计算机的串口数据传输需建立在通讯协议一致的前提下才能实现，同样如果RS-232c接口与无线网络联接，也需要设定通讯协议，利用无线网络使计算机与数控设备完成数据传输的通信，实现PC机对数控设备的DNC控制[2]。

RS-232C接口通讯协议有波特率设定、通信协议设置、校验设定、数据位长设定、截止位设定、反馈字符设定、结束代码设定、换行符设定，其中机床侧的通讯协议与系统侧的通讯协议要一致，最主要的指标为：波特率、校验设定、换行符等。

2.3 DNC传送系统的数控设备数据采集硬件选配

结合先进制造技术实验室的数控设备不具备自带无网卡反馈功能的特点，DNC传送系统数字信号则可通过外置硬件传感器、外置数据采集器对采集的数控设备电信号数据转换而来。

数控设备的开机率、有效运行率可通过开关量硬件采集器结合PLC梯形图反馈而来，可应用在RS-232C工业自动化控制系统，开关量信号测量和监测，高低电平信号的测量以及工业现场信号隔离及长线传输等等。本次DNC传送系统的采用的串口I/O转换模块如图2所示。

图2 串口I/O转换模块

数控设备的当前运转负载、转速等信号可通过模拟量硬件采集器采集相关信号。模拟量采集器用于采集0～5 V电压信号，4～20 mA电流信号的智能采集模块，其主要原理是将电压和电流信号采集输入，然后通过RS-232C通信接口与上位机PC相连接，通信协议采用工业通信标准的MODBUSRTU协议。本次DNC传送系统的采用的模拟量硬件采集器如图3所示。

图3 模拟量硬件采集器模块

串口交换机硬件采用RS232转网络IP4，该硬件可以使数控设备的RS-232C串口具备网络互联能力，为串口数据信息提供高效、安全、稳定的数据通道，是连接串口设备及TCP/IP以太网络的桥梁[3]。

2.4 基于网络控制的DNC系统的构建设计

结合学校先进制造技术实验实训室现有数控设备情况：FANUC 0i系统数控车床8台，FANUC 0i系统数控铣床5台，FANUC 0i系统数控加工中心2台，构建基于网络控制的DNC系统如图4所示。

图4 基于网络控制的DNC系统

3 结束语

通过构建基于网络控制的DNC系统，使我校先进制造技术实验实训室利用信息化对数控设备进行管理和控制。在实践教学过程中进行了应用，教师可以通过PC机及时掌握学生实训的动态情况及实验实训数据，提升了实验实训的教学质量和效率，加强了相关数据统计的可靠性和真实性。基于网络控制的DNC系统控制模式在高校、中型企业对数控设备的管理方面有较大的借鉴意义。

[1]赵平，汪女辉.DNC系统在车间数字化改造中的应用研究[J].机床与液压，2016（10）：158-162.

[2]熊霞．网络化数控设备资源共享系统的设计[J]．机床与液压，2010，38（8）：33-34.

[3]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.

Construction of Teaching Management Platform of NC Equipment based on Network DNC Control

LU Kong-bao
（Zhejiang University of Water Resources and Electric Power，School of Mechanical and Automotive Engineering，Hangzhou Zhejiang 310018，China）

Analysis of the needs of strengthening and improving the NC equipment management of Advanced Manufacturing Laboratory of applied undergraduate colleges，and puts forward the management scheme of wireless network based on DNC，and discusses the communication protocol，hardware configuration，system framework etc. The construction of the management system is conducive to the management of the experimental training room equipment，which has a certain reference value.

DNC control；wireless network；numerical control equipment；data management

T393

A

1672-545X（2017）02-0245-03

2016-11-29

2016年浙江省教育技术研究规划课题（编号：JB065）

卢孔宝（1982-），男，浙江湖州安吉人，实验师，本科，主要从事数控加工技术、机电一体化技术研究。