工厂数控机床联网管理

陈孝尚

（申科滑动轴承股份有限公司，浙江 诸暨 311800）

在以信息技术为代表的高新技术大面积应用的背景下，制造企业面临着越来越激烈的市场竞争。这种情况下，如何应用、管理好数控机床及相关设备，促使数控机床充分发挥自身优势，就成为制造企业必须面临的课题。而工厂数控机床联网管理主要指在一台（或多台）中央计算机内，对一台（或多台）数控机床实施综合数字控制，其可以有效提升工厂数控机床管理水平。基于此，对工厂数控机床联网管理方案进行适当分析非常必要。

1 工厂数控机床联网系统框架构建

针对现阶段制造企业内部数控程序量大、无法实现信息共享、管理效率低下、工艺参数统计难度大等问题，在工厂数控机床联网系统框架构建时，可以引入EXTJS框架技术（基于Web的富客户端框架），进行B/S（浏览器/服务器）结构的WEB型数控机床程序化管理系统开发。即利用开源软件，搭建Windows+MySQL+Apache+Php架构，最大限度节约工厂数控机床联网系统框架构建成本。整个系统仅需安装通用浏览器，就可以在JAVA Script操作的支持下，进行界面刷新及数据重构、系统维护升级。

2 工厂数控机床联网方式选择

工厂数控机床联网方式主要包括TCP/IP（传输控制协议/网际协议）直接连接方式、通过数据采集模块连接、通过串口连接、通过Extreme DNC（网络群控软件）系统连接等。具体如下：

（1）TCP/IP直接连接方式。TCP/IP直接连接方式主要适用于数控机床中采用西门子840DSL/828DSL等系统带OPC-UA协议的情况。TCP/IP直接连接方式不需额外增加过多硬件，可以直接利用数控机床自带的网卡在机床、服务器间建立数据传输通道。进而实现数控机床操作状态（自动/手动/MDI）、主轴倍率、进给速度、主轴转速、进给倍率、主轴功率、当前使用刀具号、执行程序名称、执行程序路径、预警信息等内容的实时采集。并能通过OPC-UA对机床进行控制操作，实现自动加工。

（2）通过数据采集模块连接。通过数据采集模块连接主要适用于采用西门子802Dsl、802D的数控系统，其可以通过数控机床原系统自带的数据采集模块进行数据采集。同时考虑到数控机床原系统版本较低，需要对原系统程序进行修改，将数控机床基本状态输出至数据采集模块。随后经过数据采集模块将数据转换至TCP/IP网络，最后上传至数据采集、监控服务器内。通过数据采集模块连接方式受数据量的限制，程序修改压力较大，且需要额外配置信号转换电路、采集模块。

（3）通过串口连接。通过串口连接主要适用于西门子840D/810D+MMC103的系统，主要是将所采集数据输出值MMC103串口，经串口服务器，将网络转换为以太网络。通过将以太网络并入数控加工车间网络，实现联网管理。该模式需要额外增加串口服务硬件。

（4）通过Extreme DNC系统连接。通过Extreme DNC系统主要是通过宏程序输出机床部分状态至串口，随后在服务器上进行数控加工数据接收。整个联网过程中，网络布线模式仍然需要通过串口服务器转换为TCP/IP模式，进行远距离数据传输，适用于几乎全部的数控机床系统。在网络连接方式确定后，可以将带屏蔽的超五类双绞线布放至每一台数据机床，并将交换机及两台多串口通讯服务器安装在机柜内。同时将带有以太网接口的加工中心直接与交换机相连接，并通过同轴电缆，将面铣、六轴五联动机床与交换机串联。其余数控机床可以利用RS232接口与多串口通讯服务器相连。随后可以将两台多串口通讯服务器连接至交换机。最后，可以将交换机连接至电脑服务器网络接口，并在电脑服务器内安装Extreme DNC软件及NCmanager软件。

3 工厂数控机床联网管理实现

（1）硬件配置。在工厂数控机床联网管理硬件配置时，可以准备一套含Extreme DNC server服务器、文件编辑器、文件比较器、轨迹绘图的Extreme DNC软件及一套NCmanager数控程序管理软件、一台多串口通讯服务器、自适应交换机（含16口100M交换机及4口10M带BNC接头交换机）、50Ω同轴电缆、T型头、终端头、全部RJ45带屏蔽水晶头、带屏蔽的超五类双绞线、惠普服务器、RS232插头等。同时准备一台3KVA的UPS电源、一个机柜、两个配线架、五个理线器。除此之外，考虑到工厂数控机床联网系统需要全天候不间断稳定运行，在硬件配置时，应综合考虑接线工艺可靠性、硬件寿命及服务器质量、临时停电等因素，准备充足的备件。

（2）技术部署。以往工厂数控机床管理模式主要为串联模式，在任意硬件、或者软件发生故障时，会对多台设备运转效率造成较大影响。再加上RS232传输距离限制，在线路传输距离超出15m时需要进行长距离接收器及PC机的设置，成本较高。基于此，可以利用传感器技术，在数控机床上安装电压传感器、温度传感器、速度传感器、压力传感器、激光传感器、位移传感器等，对数控机床刀具、运动轴、内部机械或电气部件状态进行检测，实时采集振动、声音、温度等信息并将其转换为数据信息。随后经RS232/RS485/IO口，传输给数据传输终端。在这个基础上，利用无线网络技术，运行管理者通过手机端或者PC端，对数控机床所处运行状态及制作工序进行检测，实现产量、运行效率的自动核算。并以报警信息、波形诊断数据、系统识别、伺服相关数据、主轴相关数据、数控系统参数、PLC的I/O状态数据等形式，自动记录储存与工件坐标、螺距补偿、刀补参数、故障信息参数有关的数据，为后续维修、保养提供依据。

（3）功能实现。远程控制功能是工厂数控机床联网管理的关键功能，对于每一台数控机床而言，均具有接收箱、发送箱两个模块，数控机床管理人员仅需根据零件图号在工厂数控机床联网系统中输入一条远程指令，就可以调用对应加工程序，实现便捷管理。在远程控制程序调用时，首先，数控机床管理人员需要将指定子目录中全部程序拷贝至服务器发件箱。即打开“COPYDIR”文件，将首行括号内容修改为需要调用的子目录名称，并将子目录存放在服务器共享目录内。同时发送“COPYDIR”至PC端服务器，由PC端服务器自动将发件箱清空后将共享目录下全部程序拷贝至发件箱。其次，数控机床管理人员需要调用远程服务器发件箱内部目录清单，获得需要调用的数控机床加工程序名称。最后，在获得需要调用的加工程序名称后，数控机床管理人员可以进行远程服务器发件箱内加工程序的直接调用。

（4）应用优势。工厂数控机床联网管理的实现，可以做到在任意一台计算机上直接控制任意一台数控机床，提高数控机床控制灵活度。同时由于工厂数控机床网络线路连接方式为典型星型组网，设备故障仅会影响对应设备，不受线路传输长度及周边设备的限制，可保证工厂数控机床联网管理可靠性。一方面，对于工厂数控机床管理者而言，工厂数控机床联网管理的实现，可以实现预知维修，及早发现故障隐患，并在远程诊断和服务系统的指导下解决故障，减少机床停机时间，降低机床停机损失。另一方面，对于数控机床使用者而言，工厂数控机床联网管理的实现，可以最大限度减少维护服务费用、时间，保证数控机床正常发挥作用。同时工厂数控机床联网的实现，可以对数控机床运行状态、使用情况进行质量跟踪，发现数控机床运行缺陷，为加工件质量、效率提升提供依据。

4 结语

综上所述，以往工厂数控机床管理过程中，需要在机床、计算机两端同时操作，操作难度较大，再加上每一台数控机床校验位、设定传输速率、停止位均不一致，需要频繁更改传输程序，管理过程较为繁琐。基于此，应利用EXTJS框架技术进行网页型数控机床联网管理系统的开发。从数控机床程序源头入手，进行简便、高效管理，保证数控程序版次分明、查询便捷，为工厂数控机床加工、管理效率的提升提供依据。