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工業物聯網下的數控機床聯網DNC現實與展望

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發表時間:2019-09-03 09:27作者:德誠智能制造網址:http://www.bhienkdf.cn

隨著市場經濟和企業進行智能制造升級,企業對數控機床聯網進行管理的需求越加迫切,而傳統的單機管理模式因技術手段落后、生產效率低、管理與維護費用高昂等弊端已不能適應企業發展工業物聯網的需要。


再加上用戶使用了多種信息管理系統,如ERP,PDM,CRM,CAD/CAPP/CAM等,各種系統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技術對數控設備群進行數控機床聯網管理勢在必行。


目前,廣大數控機床用戶對實行數控機床聯網DNC的管理已經達成了共識,但在真正實施過程中應該做到什么程度,取得何種效果還是不明確,在目前國內數控機床聯網DNC領域還存在著一些魚目混珠的現象,而且DNC又處在一個高速發展的階段,各種新的網絡結構、高新技術不斷涌現,更容易讓廣大數控機床用戶眼花繚亂。


雖然目前在數控機床聯網DNC系統中應用最為廣泛的就是RS-232串行通訊接口,但是當DNC主機連接的CNC設備比較多時,就存在著連線多、通訊復雜的問題,而且串行接口可靠性差、速度低,基于這些問題,迫使人們去尋求更好的解決方案。


現場總線(Field Bus)是應用在工業現場、在微機化控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統,是國際上20世紀90年代蓬勃發展起來的新技術。它的應用形成了新型的網絡集成式分布控制系統。它能同時滿足過程控制自動化和制造自動化的需要。由于現場總線是基于數字通信的,因此在現場與控制室之間能進行多變量雙向通訊。為解決數據大量高速傳輸、實時性、通訊距離等問題,發展高速化數據通訊技術及大量使用現場總線(Field Bus)就成為必須。未來十年集成系統將是Field Bus時代。現場總線采用了三層網絡結構——物理層、數據鏈路層和應用層。


作為工業現場控制的網絡系統,可靠性和實時性是最主要的要求,CAN總線在這方面有很多獨到的特點:首先為滿足可靠性要求,CAN總線采用了循環冗余碼校驗、框架檢測、確認信號出錯檢測、總線監控、位填充等幾種錯誤檢測和糾錯措施,從而達到了很高的可靠性,平均誤碼率小于10-13;其次,CAN采用了獨特的位仲裁技術,比CSMA/CD網(IEEE802.3)和令牌網(IEEEE802.4)具有更高的實時性;此外CAN總線傳輸速率可達1Mbps,遠距離傳輸可達10km,接口簡單,安裝方便,系統成本低。傳輸介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。


隨著計算機應用技術和網絡技術的迅速發展,數控系統的功能也得到了極大的提高,由此,在近幾年中,在數控機床聯網DNC領域又出現了一種新型的數控機床聯網DNC型式---基于以太網絡的DNC。


由于技術的不斷發展,網絡和開放概念的不斷深入,技術的開放性被大家一致認同,世界上各著名數控系統制造商紛紛投資研制DNC通訊接口,提供符合MAP標準的DNC網絡接口選件和通訊軟件,如FANUC的0I(MB)以上的數控系統均具有數控機床聯網DNC網絡接口選件,并提供了開發接口庫,第三方開發商可以在此基礎上進行二次開發,由此可以形成功能強大的真正的DNC,可以對數控機床進行全面的控制。采用局域網通訊方式大大提高了NC程序管理的效率,同時,通過TCP/IP通訊協議進行網絡通訊的局域網模式即將成為一種普及的方式。


現場總線方式和局域網方式能夠長距離連接多種現場設備,但是現場總線必須有自己的專用協議,必須采用相應的開發工具和開發平臺,價格比較昂貴,且不同的廠商不同的設備間難以做到互操作。


其實,數控機床聯網DNC采用什么網絡結構并不是最重要的,關鍵是DNC系統能給用戶提供什么樣的服務,用戶從中能獲得多大的效益。數控機床聯網DNC網絡技術將在單項技術的基礎上,應用計算機網絡通信技術,實現信息的高度集成,并向CIMS方向發展。數控機床聯網DNC網絡今后發展的要點如下:


1) 新型網絡通訊技術:正如上面討論的那樣,新型網絡通訊技術有兩種,即以太網絡和現場總線方式,對數控系統制造商來說,向開放式系統發展,即將PC微機技術融合到數控系統中,應用界面MS-WINDOWS化,充分利用PC微機主流操作系統MS-WINDOWS龐大的軟件資源,使數控系統聯網通信更加便捷。目前越來越多的CNC制造商為其CNC提供了以太網絡接口和現場總線接口。開放式數控系統有兩種方式:PC-CNC:在PC微機的基礎上融合CNC功能。CNC-PC:在CNC系統融合PC微機的功能。


2) 無線通信技術:采用無線通信技術,實現計算機與數控機床間通訊無線化,以減少現場施工,縮短工期。無線Modem技術指標如下所示:帶RS-232C接口,2.4GHZ,無需辦理頻率申請。高速(119Kbps)、高可靠性。有效通信距離100~200m。


3)信息的高度集成:采集更完備的機床信息,為車間生產管理提供第一手信息。智能分析采集的信息。對設備進行實時控制。與ERP,PDM,MES等系統真正無縫聯結。


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