网络化加工的研究

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1、网络化加工的研究1网络化制造的发展随着遍布全球的辻篡机网络的形成和制造的数字化，使网络化制造成为可能。网络化制造一方面为企业的发展提供了前所未有的广阔舞台，企业的生产可以在整个世界的范I罚内进行优化，可以在原材料成本最低的地方进货，可以在劳动力价格最低的地方建厂生产，产品可以销售到全球各地。另一方面,网络化制造使企业面临全球的竞争，不同地方的企业都会来争夺自己的市场。加工设备本身在向高精度、高效率和高自动化水平发展的同时，更加注意其屮信息表示的标准化和数字化、信息交换的网络化、信息处理的智能化。作为加工设备的控制核心数控系统是底层加工信息

2、的处理器，若没有数控设备的网络化就不可能实现真正的网络化制造。现代数控系统功能强大,但操作复杂，有吋会出现这样那样的一些问题，而厂家的维修能力乂参差不齐，有时仅仅一些小问题就要机床厂家千里迢迢赶來进行维修，造成很多额外的费用。西门子840D数控系统是西门子数控系列的高端产品，基于开放式系统，具有很强的网络功能。该系统强人的网络功能可通过远程诊断方式解决上述问题。2数控系统联网的实现方法网络化制造中，制造设备不再独立，而是同其他设备联成网络，组成控制网络。控制网络不同于一般的信息通信网络，它具有实时高效的特点，主要表现为：(1)有高实时性与

3、良好的时间确定性;(2)传送信息多为短帧信息，且信息交换频繁;(3)容错能力强，可靠性、安全性好;(4)控制网络协议使用简单工作效率高;(5)控制网络结构的高度分散性;(6)控制设备的智能与控制功能的自制性;(7)与信息网络有高通信效率,易于实现与信息网络集成。这样的控制网络与信息网络纽成金业完整的网络系统，实现底层信息和高层信息的交耳，从而纽成覆盖整个企业的网络化系统［1］。数控系统经过多年的发展,其功能越来越完善，不但可对加工轨迹进行控制，而且还实现对加工刀具和过程的管理，并11还可实现远程监控。n前在我国主要应用的数控系统有两类,一

4、类是传统的数控系统,数控系统采川专用的总线结构形式，系统对川户是封闭的。另一类是基于PC的开放体系结构，使数控系统得到很人的发展，例如西门子、FANUC等公司在传统专用数控结构的基础上添加PC系统，和新兴的数控牛•产厂家直接在基于PC的结构基础上开发数控系统。在此基础上数控联网主要形成以下3种形式：2」通过串口实现联网一般数控系统都带有串行通信接口，通过串口可实现数控加工程序和有关配置参数的传递。早期的DNC都是通过这种形式实现的。监控计算机一方而通过RS232接口和数控系统通信，实现数控程序的分配,另一方而通过局域网和其他计算机通信，实

5、现生产管理调度。这种形式的联网通信速度慢，一般只冇9600bit/s,只能进行数控程序和一般参数的传递，不能对加工过程进行监控，也不是真正意义的联网。但这种通信形式可以将以前只有串口的数控机床连接起來，实现有限的信息交互，图1表示了这种方式。2.2通过现场总线实现联网现场总线技术的出现，改变了控制系统的结构，使其向着分散化、网络化的方向发展。它改变了集中控制系统的集中控制方式，将控制分散于各个控制单元中，形成了新型的网络集成式全分布控制系统，其中信息的交换是通过总线进行，一根总线将全部控制设备连接在一起,人人降低了系统的成木和组网的复杂性

6、，从而形成了对丄业生产有重要影响的控制网络。现场总线采用全数字式通信，具有开放式、全分布、可互操作性等特点,形成了从测控设备到操作控制计算机的金数字通信网络，具备了•数字网络连接沟通的条件，顺应了控制网络的要求,成为控制网络的发展趙势。现场总线技术在制造领域应川越來越广泛，现在有些数控系统本身支持现场总线,可实现实时的数据交换，其至数控系统内部也通过现场总线连接在一起，实现NC、PLC以及I/O设备等的相互通信。数控机床Z间、数控机床和计算机Z间也可通过现场总线连接在一起，实现FMS等复杂的控制耍求。这种联网方式根据信息的类型和对通信的要

7、求将控制网和上层悖理网络分开，管理网络采川局域网实现，完成大容量实时性要求不高的调度管理、CAD/CAM和牛产计划等数据的通信［2］。西门子810D.840D数控系统可采用Profibus现场总线实现这种方式的联网。2.3通过局域网实现联网以太IM(Ethernet)在办公白动化领域得到飞速的发展，当前它已深入到工业应用领域•基于以太网的控制系统也在不断发展中，有些集成电路开发商甚至制造出基于TCP/IPI-办议的集成电路，大大简化了控制系统、仪表传感器和执行器之间的通信，使建立基于Internet的控制系统成为现实。以上3种方法也可混合

8、使用，针对不同的数控机床数控系统采用不同的方法。随着数控系统向开放体系结构的智能化数控系统发展，其控制功能不断向上延伸，具有一定的口主性和管理决策功能，数控系统之间、数控系统和英他单元之间的信