以太网在摇臂钻床上的应用

蒋茂军

（桂林正菱第二机床有限责任公司 广西桂林541002）

1 普通机床网络控制的目的和意义

随着经济全球化的发展，设备制造业之间的市场竞争变得愈加激烈，企业不仅要快速响应市场，而且在保证产品质量的同时还要降低产品的成本。在网络技术高速发展的今天，机床的网络控制系统—这一项先进制造技术可使设备制造业继续提高生产效率和产品质量。机床的网络控制系统可实现网络化制造和网络故障诊断与维护，是机床往后发展的必然趋势之一。它一方面可以实现机床的网络化和智能化管理，另一方面，通过网络化监控可以做到机床生产厂家的高级维修人员虚拟到现场进行远程诊断。

我国现有的摇臂钻床一般都不具备网络功能，为了满足现有生产技术要求，只能另外配置一些高价位的数控系统。而随着各种控制技术的发展与完善，只要运用一些低成本的控制元件就可以实现普通机床的网络化控制。

2 摇臂钻床增加以太网功能的背景

从60年代开始生产Z3050至Z30125系列的摇臂钻床，是参照国际标准设计制造成功的多功能新系列产品，机床采用液压预选变速；主轴箱，摇臂，立柱均由液压夹紧；可用来钻孔，扩孔，铰孔，攻螺纹和镗孔，广泛适用于各机械加工领域。可该系列机床由于不具备网络功能，不能满足工厂特别是大型工厂的监控及数据采集。后按客户的要求开发了具有以太网功能的摇臂钻床，并且按要求连接到用户的MES(manufacturing execution system，简称MES）制造执行系统。在Z3050摇臂钻床上的试制如图1所示。

图1 以太网在Z3050摇臂钻床上的试制

3 以太网在摇臂钻床上的推广

在Z3050摇臂钻床上试用成功以后，我们分别在Z3063、Z3080、Z30100、Z30125系列摇臂钻床上进行了推广。以太网在 Z30100系列摇臂钻床上的应用如图2所示。

图2 以太网在Z30100系列摇臂钻床上的应用

该系列以太网摇臂钻床选用西门子SMART700作为显示屏，用来显示机床轴的进给位置，显示的精度可根据编码器的精度进行调节，并可进行相应的数据清零。界面如图3所示。

图3 显示界面图

机床的终端操作可用触摸屏进行控制，并可显示机床的各输入、输出状态，方便工厂的维修人员进行故障的快速查找。界面如图4所示。

图4 触摸屏操作及输入/输出图

本机床通过 Internet对 PLC远程控制，选用S7-200 SMART以太网的RJ45接口连接网络，使用以太网和基于 TCP/IP的通信标准，利用该端口通过Internet对产品进行远程的诊断和维护。

利用西门子工业以太网安全模块 SCALANCE S612，通过Internet在两台路由器之间建立VPN通道，PC站对异地PLC进行远程访问诊断。所需硬件为2台D-Link DIR-615标准路由器，该路由器具有1个外网接口，4个内网接口。SCALANCE S612B具有1个外网接口，1个内网接口。该安全接口保护内网不受来自外网的非法访问。一台计算机作为中央站，一台装有PLC的机床作为远程站，4根以太网电缆，IP地址为192.168.3.2的PC站连接S612的内网口，S612A是PC站的路由器，标准路由器是S612A的路由器，路由器A通过宽带接入Internet，IP地址为140.80.0.3的PLC站连接到S612B的内网口，S612B是PLC的路由器，标准路由器B是S612B的路由器，路由器 B通过宽带接 Internet，具有工网的IP地址。配置完成后通过Internet在2台S612之间建立VPN通道，2台S612之间的内网IP地址使用不同的IP子网，具体的配置如图5所示。

通过 PLC对机床进行逻辑控制并连接到以太网。建立专用的VPN通道对机床实施远程监控及故障诊断。使用触摸屏显示进给轴位置、机床的控制、PLC的输入/输出情况以及机床的远程诊断。如图6所示。

图5 远程通讯配置图

图6 以太网远程故障诊断图

4 结语

通过网络控制和监视摇臂钻床及普通机床，不仅可以大幅度降低产品设计人员、工艺规划人员、相关产品开发和系统组织、维护、调度人员的劳动强度。还可以为生产调度、设备维护与故障诊断系统提供了必不可少的信息，为工厂的制造系统提供数据，为高级专家和高级管理人员指导生产提供了更加有效的手段。机床厂家使用以太网控制摇臂钻床后，可以减少工程师到现场的时间和费用，为客户提供更为快捷的服务，迅速为客户排除机床故障。

该机床目前暂时只能控制几个主要的动作，有一些模拟量控制如轴承及油温等的监视正在升级设计中。