工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下的數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC現(xiàn)實(shí)與展望

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和企業(yè)進(jìn)行智能制造升級(jí)，企業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理的需求越加迫切，而傳統(tǒng)的單機(jī)管理模式因技術(shù)手段落后、生產(chǎn)效率低、管理與維護(hù)費(fèi)用高昂等弊端已不能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的需要。

再加上用戶(hù)使用了多種信息管理系統(tǒng)，如ERP，PDM，CRM，CAD/CAPP/CAM等，各種系統(tǒng)之間還必須考慮信息共享，以避免信息化孤島，因此，使用集成式DNC技術(shù)對(duì)數(shù)控設(shè)備群進(jìn)行數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)管理勢(shì)在必行。

目前，廣大數(shù)控機(jī)床用戶(hù)對(duì)實(shí)行數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC的管理已經(jīng)達(dá)成了共識(shí)，但在真正實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該做到什么程度，取得何種效果還是不明確，在目前國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC領(lǐng)域還存在著一些魚(yú)目混珠的現(xiàn)象，而且DNC又處在一個(gè)高速發(fā)展的階段，各種新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，更容易讓廣大數(shù)控機(jī)床用戶(hù)眼花繚亂。

雖然目前在數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的就是RS-232串行通訊接口，但是當(dāng)DNC主機(jī)連接的CNC設(shè)備比較多時(shí)，就存在著連線(xiàn)多、通訊復(fù)雜的問(wèn)題，而且串行接口可靠性差、速度低，基于這些問(wèn)題，迫使人們?nèi)で蟾玫慕鉀Q方案。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（Field Bus）是應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，是國(guó)際上20世紀(jì)90年代蓬勃發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。它的應(yīng)用形成了新型的網(wǎng)絡(luò)集成式分布控制系統(tǒng)。它能同時(shí)滿(mǎn)足過(guò)程控制自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的需要。由于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是基于數(shù)字通信的，因此在現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間能進(jìn)行多變量雙向通訊。為解決數(shù)據(jù)大量高速傳輸、實(shí)時(shí)性、通訊距離等問(wèn)題，發(fā)展高速化數(shù)據(jù)通訊技術(shù)及大量使用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（Field Bus）就成為必須。未來(lái)十年集成系統(tǒng)將是Field Bus時(shí)代?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用了三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)——物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。

作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可靠性和實(shí)時(shí)性是最主要的要求，CAN總線(xiàn)在這方面有很多獨(dú)到的特點(diǎn)：首先為滿(mǎn)足可靠性要求，CAN總線(xiàn)采用了循環(huán)冗余碼校驗(yàn)、框架檢測(cè)、確認(rèn)信號(hào)出錯(cuò)檢測(cè)、總線(xiàn)監(jiān)控、位填充等幾種錯(cuò)誤檢測(cè)和糾錯(cuò)措施，從而達(dá)到了很高的可靠性，平均誤碼率小于10-13；其次，CAN采用了獨(dú)特的位仲裁技術(shù)，比CSMA/CD網(wǎng)（IEEE802.3）和令牌網(wǎng)(IEEEE802.4)具有更高的實(shí)時(shí)性；此外CAN總線(xiàn)傳輸速率可達(dá)1Mbps，遠(yuǎn)距離傳輸可達(dá)10km，接口簡(jiǎn)單，安裝方便，系統(tǒng)成本低。傳輸介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的功能也得到了極大的提高，由此，在近幾年中，在數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC領(lǐng)域又出現(xiàn)了一種新型的數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC型式---基于以太網(wǎng)絡(luò)的DNC。

由于技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)放概念的不斷深入，技術(shù)的開(kāi)放性被大家一致認(rèn)同，世界上各著名數(shù)控系統(tǒng)制造商紛紛投資研制DNC通訊接口，提供符合MAP標(biāo)準(zhǔn)的DNC網(wǎng)絡(luò)接口選件和通訊軟件，如FANUC的0I（MB）以上的數(shù)控系統(tǒng)均具有數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC網(wǎng)絡(luò)接口選件，并提供了開(kāi)發(fā)接口庫(kù)，第三方開(kāi)發(fā)商可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，由此可以形成功能強(qiáng)大的真正的DNC，可以對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行全面的控制。采用局域網(wǎng)通訊方式大大提高了NC程序管理的效率，同時(shí)，通過(guò)TCP/IP通訊協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊的局域網(wǎng)模式即將成為一種普及的方式。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式和局域網(wǎng)方式能夠長(zhǎng)距離連接多種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，但是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)必須有自己的專(zhuān)用協(xié)議，必須采用相應(yīng)的開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，價(jià)格比較昂貴，且不同的廠(chǎng)商不同的設(shè)備間難以做到互操作。

其實(shí)，數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC采用什么網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并不是最重要的，關(guān)鍵是DNC系統(tǒng)能給用戶(hù)提供什么樣的服務(wù)，用戶(hù)從中能獲得多大的效益。數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將在單項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息的高度集成，并向CIMS方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)DNC網(wǎng)絡(luò)今后發(fā)展的要點(diǎn)如下：

1) 新型網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)：正如上面討論的那樣，新型網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)有兩種，即以太網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)制造商來(lái)說(shuō)，向開(kāi)放式系統(tǒng)發(fā)展，即將PC微機(jī)技術(shù)融合到數(shù)控系統(tǒng)中，應(yīng)用界面MS-WINDOWS化，充分利用PC微機(jī)主流操作系統(tǒng)MS-WINDOWS龐大的軟件資源，使數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通信更加便捷。目前越來(lái)越多的CNC制造商為其CNC提供了以太網(wǎng)絡(luò)接口和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)有兩種方式：PC-CNC：在PC微機(jī)的基礎(chǔ)上融合CNC功能。CNC-PC：在CNC系統(tǒng)融合PC微機(jī)的功能。

2) 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)：采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床間通訊無(wú)線(xiàn)化，以減少現(xiàn)場(chǎng)施工，縮短工期。無(wú)線(xiàn)Modem技術(shù)指標(biāo)如下所示：帶RS-232C接口，2.4GHZ，無(wú)需辦理頻率申請(qǐng)。高速（119Kbps）、高可靠性。有效通信距離100～200m。

3）信息的高度集成：采集更完備的機(jī)床信息，為車(chē)間生產(chǎn)管理提供第一手信息。智能分析采集的信息。對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。與ERP，PDM，MES等系統(tǒng)真正無(wú)縫聯(lián)結(jié)。

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