当代数控机床DNC网络监控技术设计与研究

李玉萍

摘要：介绍了国内数控机床网络监控技术的发展历程，指出传统的DNC技术需要提高数据采集和交换功能，成为车间综合数据交换平台，满足信息时代车间集成管理的需要。介绍了多功能JCSDNC软件的主要特点和功能，并对DNC软件的选择提出了一些看法。

关键词：DNC网络；网络监控管理；设计研究

一、国内DNC技术的发展历程

（一）解决纸带传输问题。

A）用于转换的内置磁带阅读器。

在数控编程技术的发展中，使用了BTR（后面，磁带，读取器）技术，解决了纸带长度受限，计算机模拟磁带机容易损坏的问题。

内置的磁带阅读器通过与CNC系统直接连接的并行数据总线。早期的BTR通过计算机的并行端口模擬磁带机，并通过软件延迟实现数控系统与软件之间的控制信号的时间。该方法在286 / 386pc时代早期有良好的应用，其主要缺点是并行端口数据线短（2 ～ 3米），计算机必须接近CNC系统，容易产生错误的代码。接口板与计算机串口相连，以4800bpm的波特率从计算机读取NC程序，将接收的串行数据转换为并行信号，并将其传输到数控系统的总线上。由于串行传输的使用，数据行允许数十米或更长时间，以避免在早期的BTR接口中短数据线的缺点和错误的高概率。

B）串行磁带机的修改。

便携式磁带阅读器使用RS232串行输入接口与NC系统程序连接。随着计算机技术的发展，一些独立的通信产品，称为CNC程序服务器，正在兴起。独立通信软件：安装在PC或笔记本电脑通信软件中，实现一对一的程序通信。DOS环境，最著名的是NCMS（CNC机床管理系统），具有现代NC管理系统的基本功能。在WINDOS环境下，DNCLink和其他软件仍然有很多应用。程序服务器：磁盘驱动器为用户带来方便，但软盘和软盘驱动器受到灰尘、湿度等恶劣环境的影响，并有更大的失败率。

（二）实现网络传输。

在90年代初期由北京机床研究所的火花技术中心开发了最早的DNC网络传输系统。该系统采用了广播的方式对联网机床进行程序发送——哪台机床处于接收状态，哪台机床就可以收到程序，需要在计算机和机床两端做相应的操作才能实现程序传输。 这一时期的软件主要工作在DOS系统下，还不能实现多机同时通讯。硬件上基本采用自行开发的一对多的串口分配器，有的甚至采用波段开关之类的切换装置。

二、最近的机床DNC网络监控技术

（一）生产环境中的数据。

构成车间生产环境的基本组成包括机床设备、检测设备、程序数据库、刀具系统和生产管理系统。车间正常生产所需要的数据包括CNC类数据、机床状态数据、生产指令类数据、现场工况数据（任务进度、设备利用率等）。

（二）信息时代对DNC技术的新要求。

中国正在从制造业大国转变为制造业强国，制造业信息化是其中最重要的一个。中国制造业信息化程度降低到五位数：数字设计、制造设备数字化、生产过程数字化、管理数字化和企业数字化。其中，生产过程数字化技术主要实现了生产过程控制的自动化和智能化，提高了企业生产过程的自动化水平。在车间使用DNC网络技术是实现生产过程数字化的主要手段之一。DNC技术在信息时代的要求除了双向传输的数控程序，补偿文件工具，数控系统参数之间的数控设备和项目管理系统，开发、设备状态、任务完成生产现场数据采集生产管理系统的正常运行也需要实现生产任务，提供反馈给车间生产管理系统的正常运行。

三、DNC应用的几种主要模式

（一）程序管理与通讯监控型。

主要实现程序的远程传输、在线加工和程序的数据库与流程管理。给企业带来的好处是压缩了程序传输（准备）时间、提高机床的有效利用率和程序管理的规范性。

（二）生产车间综合数据交换型。

随着信息技术的发展，MRP/ERP/MES在企业的应用越来越多。如何加强车间管理尤其是制造过程的管理，让下达的管理指令能够有正确的实时的反馈？新一代的DNC技术正是起着这么一个承上启下作用的实现车间信息集成管理的综合数据交换平台。

四、典型DNC软件介绍

JCSDNC是一种满足信息集成需求的新一代DNC网络。可以很容易地与车间生产管理系统、工具管理系统和CAM系统相结合（如图4所示）。利用JCSDNC进行数控机床的联网，可以构建车间生产现场的集成数据交换平台。JCSDNC集成数据交互平台采用rs232 / 485和以太网连接车间数控设备，通过以太网连接CAD / CAM、工具管理系统和生产管理系统。在传统的DNC通信网络中，集成数据交换平台（JCSDNC）增加了设备状态采集、商店条件数据采集和生产数据交换功能。数据采集软件和工作条件数据收集器可以最大程度地收集生产管理所需的工作条件数据，实现资源信息的共享，如生产管理所需的数据，以及夹具和设备等。JCSDNC完全满足不同年龄、不同品牌控制系统联网的需要，可轻松扩展到256个单位。串口/以太网服务器被用来将NC设备与rs232 / 422 / 485接口直接连接到车间局域网。支持使用TCP / IP标准，使用以太网接口CNC设备。随着车间联网设备的增加，通过简单地扩展LAN节点的数量，可以轻松地将新设备联网。

五、考虑管理系统的信息集成

无反馈的生产管理系统是一个开环指挥系统。DNC技术在中国的发展，能够为车间管理软件如MES等提供现场数据采集和报告，并进行两项开发。国外软件大多是没有数据采集的功能或不适应的特点在中国生产车间（数控系统，多崭新的差异，差异和使用功能）；代理销售国内软件厂商的系统集成和可能的开发两次非常小。因此，在选择DNC系统时，应充分考虑与其他PDM / MES系统、工具管理系统和其他系统的兼容性和数据接口，以避免信息孤岛。数据和软件安全，数据安全。一些特殊的行业需要有足够的NC程序安全，基于数据库管理程序，NC的任务可以进一步改进安全程序，实现条件信息的共享，不能从机器床侧随机检索程序中解脱出来。考虑软件登记。一般来说，国外软件是基于机器的数量来生成一个序列号，只能安装在一台计算机，硬盘不格式化，否则无效的序列号，并申请一个新的序列号外国软件供应商是一个非常复杂的过程，但对于不超过3次。国内软件一般采用软件东乐，软件可以随意安装，软件安装的真正实现是浮动的。

参考文献：

[1]数控机床组网系统的应用技术研究[D]. 张秀印.吉林大学 2009.

[2]基于虚拟仪器的数控机床位移远程监测[D]. 王书枫.哈尔滨理工大学 2009.

[3]基于串口的DNC信息采集系统的研究[D]. 李波.南京航空航天大学 2007.