经济型数控机床的网络通讯和控制技术研究

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经济 济型 型数 数控 控机 机床 床的 的网 网络 络通 通讯 讯和 和控 控制 制技 技术 术研 研究 究 摘要：随着计算机和网络通讯为代表的信息技术的飞速发展和广泛应用，数控机床的网络通讯技术也有了很大的发展，对于传统经济型的数控机床实现网络通讯存在诸多困难，基于此，针对传统经济型的数控机床的网络通讯和控制技术进行了研究，阐述了系统体系结构及各部分功能：针对机床开发了相应的通讯板卡，开发了基于TCP/IP协议族的应用层协议以及相应的通讯与控制软件，编写了实用程序。实践证明，该系统可以实时、准确、可靠地对传统经济型数控机床实现网络通讯。近年来，随着计算机和网络通讯为代表的信息技术的飞速发展和广泛应用，制造业无论是观念，还是技术都发生了很大的变化。传统的以相对固定的机器和生产场所为中心，由上至下进行管理控制的大批量制造生产模式正逐步向以人为中心，基于技术的先进制造生产模式转变。全球制造的思想就是利用异地的资源(设备、知识、人力)来制造市场所需产品，从而加工单元的远程监控技术就成为它的重要组成部分。要实现加工单元的远程监控，首要解决的问题是数控机床的网络通讯和控制技术问题。本项目就是解决传统经济型的数控机床的网络通讯和控制技术问题，通过网络来实现NC程序的中央服务器集中管理及网络通讯。从而适应现代先进制造技术的发展。1需求分析传统经济型数控机床存在的问题传统经济型的数控加工设备按数控系统分类主要有：FANUC系统(其中包括3T、7M、HC-6、6MB等)、AB公司系统、国产3B线切割系统等：按数控程序输入/输出通讯接口类型分有三类：一类为仅有RS232/RS422串行口，二类为仅有纸带阅读机8/5单位并行口，三类同时包括前两类接口。这三类机床同时还存在同样的问题就是：内存容量较小，不适应复杂、大型面、高精度、长程序零件的加工：它们的对外接口能力差，没有DNC功能，不能实现在线加工以及网络控制等问题。希望的解决方案本着满足最基本的应用需求、且留有一定的可扩充性及性能提高的潜力的前提，来改善数控加工技术应用环境。就此提出了以下解决方案：机床通讯接口的硬件改造，针对各类机床设计相应的通讯接口板卡：通讯控制软件的开发，以实现各机床的单机通讯功能：开发其它辅助功能(如：数控程序中加工信息的提取、数控程序图形模拟、长程序的在线加工等)，弥补和增强原数控系统功能：网络体系的选择与通讯协议的定义及网络系统控制软件的开发，实现数控程序的中央服务器集中管理和网络通讯。2系统结构网络系统构成及功能整个网络系统是由中央服务器、网络接口、双向数据转换器、现场服务器、1分N口并行数据收发器、数据接收器以及经济型数控机床等组成。网络系统的系统构成示意图见图1。系统工作方式为客户/服务器方式。

图2数据接收(收发)器基本原理图使用数据接收器时，在机床接线上要作相应改动，即：在原纸带阅读机的输出信号线上通过三态门并入相应的3B代码数据信号，将原系统发送给纸带阅读机的步进信号作为控制系统写入数据的定时信号。系统设计时，设置了控制开关，用于选择使用原纸带阅读机还是使用数据接收器。4软件开发原理系统的软件由两部分组成，一是网络控制系统的控制软件，再一个就是现场服务器与各类机床的通讯软件。网络控制系统控制软件的开发原理网络控制系统的控制软件安装于中央服务器中，其设计原理是：中央服务器不停地接收并分析从各端口送来的请求、命令、信息等数据包。当一个数据包接收完毕后，它将首先通过包中的校验码进行验证该包在传送过程中是否出错。若出错，它将发出“重发”命令给原发客户端：若正确则进行相应的处理。现场服务器与各类机床的通讯软件开发原理针对各类机床与现场服务器的通讯，软件开发的基本原理是：要将数控程序传入数控机床，首先将数控程序转换为机床能识别的代码EIA码或ISO码，然后以数据包的方式读入现场服务器内存，再逐字节地向数控机床控制系统发送，同时计算机不停地监测机床接口的状态寄存器的状态。从机床传出数据，通讯控制软件总是从其程序代码的末端开始至常规内存的顶端(0A0000H)作为接收数据的缓冲区。5结论此项研究解决了经济型数控机床的网络通讯和控制技术问题，实现了数控加工程序的中央服务器集中存储、管理，网络查询及下载功能。解决了不具备直接通讯接口功能的数控机床的数控程序输入难题和在线加工问题。实践证明：该系统具有操作简单、使用方便、运行稳定可靠、性能优良等特点。它的投入使用，大大地改善了数控加工程序的存储、管理和传输条件，从而有效地提高了实际生产效率。对于类似的、不具备远程监控和上线能力的数控机床的改造，具有重要的意义和参考借鉴价值。