机床联网与数控程序管理系统解决方案

机床联网与数控程序管理系统解决方案

近年来,随着计算机技术、通讯技术和数控技术的发展以及制造自动化的需要,DNC技术得到越来越广泛的应用(www.03939.cn)。目前,以CIMS为代表的企业信息化理念已经受到越来越多的重视,DNC也逐渐由单一的程序传输演变为集数据管理、生产信息监控等功能的扩展DNC,成为CIMS集成的关键一环。

一、引言

近年来,随着计算机技术、通讯技术和数控技术的发展以及制造自动化的需要,DNC技术得到越来越广泛的应用。目前,以CIMS为代表的企业信息化理念已经受到越来越多的重视,DNC也逐渐由单一的程序传输演变为集数据管理、生产信息监控等功能的扩展DNC,成为CIMS集成的关键一环。

二、DNC的概念和特点:

术语DNC最早是指分布式数控系统(DistributedNumericalControl),其含义是用一台大型计算机同时控制几台数控机床。后来随着科学技术的进步,数控系统由NC(NumericalControl)发展为CNC(ComputerNumericalControl计算机数控系统),每一台数控机床由一台计算机(CNC系统)来控制,所以过去的DNC概念已失去意义。

现在的CNC系统功能已非常完善,一般都支持RS- 232C通信功能,即通过RS-232口接收或发送加工程序,有很多CNC系统可实现一边接收N/C程序一边进行切削加工,这就是所谓的DNC (DirectNumericalControl),但不是所有的CNC系统都支持这一功能,有一些系统只是先将接收的加工程序存储在系统内存 (Memory)里,而不能同时进行切削加工,这种传输形式一般叫块(BLOCK)传输。

随着电子技术的飞速发展,过去一些只能在大型机或工作站上运行的CAD/CAM 软件,现在也可在很便宜的微机上应用,这使得CAD/CAM系统逐步得到普及。这些CAD/CAM系统一般可进行3-D形式的曲面造型及生成相应的N/C 代码,这些3-D形式的N/C代码都很长,一般能达到几百K及几兆不等,大部分CNC系统的内存都很难容下这么大的加工代码,这时用DNC进行传送加工最为经济,因为对大部分CNC系统来说,扩充系统内存都非常昂贵,而目前PC机及对其内存的扩充都非常便宜。所以说用RS-232串行通信口对车间中的NC 机床进行联网是目前用好NC机床的一个重要手段。

三、目前机床通讯以及数控程序管理状态:

1.数控程序通讯方式的现状及问题

1)车间现有的数控系统繁杂,各系统之间所用的通讯程序也不一样,造成相互之间互不兼容的现状,给技术人员、操作人员的编程和应用带来很多不便,大大限制了零件的转移加工。

2)通讯程序为1对1的通讯程序,不具有程序自动反应和监测功能,在进行机床与计算机的通信时,必须2个操作者同时工作,1个在机床前操作机床,另一个在计算机终端前操作通讯软件,二者交替操作,才能完成通讯工作,所以十分不便。现实操作中大部分工厂采取的方式是数控机床边上放一台电脑,或多台数控设备共用一台电脑的形式,传输软件大多为机床厂随机带的软件,dos版居多。程序的传输采用交互的形式进行,即机床设为等待状态后,电脑端再传输。

3)不能实现远程传输,技术人员工作环境差。车间中噪音、灰尘、油气等,环境较差,应尽可能减少技术人员为传输程序而在机房、机床之间奔波,安心在机房把程序编好,由操作人员在机床边远程调用,技术人员在调试程序时再与操作人员一起调试程序,程序调通之后在机床边由远程传输功能,自动传输到对应的目录下或数据库内。

4)车间对各台数控设备加工程序的管理,采用的是磁盘管理方式。一方面磁盘介质容易损坏;另一方面,对于没有软驱的数控系统,必须先将磁盘上的程序拷贝到通讯用的计算机上,临时连接进行通讯。不仅操作不便,而且不便于对机床的加工任务进行管理,更无法对设备现场的加工程序进行检测。一般来说,车间离编程室都有较远的距离,技术人员通过拷软盘或抱笔记本电脑的方式传输程序,来回奔波于两地之间,浪费很多时间,不利于提高工作效率,并且频繁的热插热拔容易烧坏机床接口。

5)各种登陆、机床端口信息无记录,不能方便地查看。

6)没有程序传输成功或失败的信息反馈。

7)不能实现从程序的任意位置传输,比如换刀处等。

8)一些机床的高级功能未能发挥出来,如ftp,nfs等。

9)部分老的数控系统,内存空间有限,程序一多,机床的内存空间就不够了,大量的加工程序不得不进行反复的删除和键入,频繁重复的零件准备工作浪费了大量的工作时间,直接影响到数控机床的效率,加工程序反复编制也影响了程序的稳定性。

10)一个单位的数控机床可能使用了多种不同的数控系统,按照传统的联网方式,一般是给每台机床配备1台PC机,针对不同的数控系统使用不同的通信程序,弊端是显而易见的。而且车间放很多电脑,工业环境恶劣,电脑寿命大大缩短,而且凌乱、不利于管理。而数控设备正超向集成化、智能化、网络化方向发展,越来越具有pc机等高级计算机的特点,当前的数控设备大多处于一种单机操作的形式,需要象pc机一样,进行网络化改造,实现资源的共享。

2.数控程序的管理现状

1)目前,大部分技术人员采取的方式是每个人在计算机上建立不同的目录,随着人员的增加,程序量的膨胀,存在程序版本混乱、查找困难等问题,如果有人调动或跳槽,其程序能否安全地调用的确是个疑问,再者,程序的安全问题,自己已调好的程序有可能误操作,乃至别人无意更改了你的程序,这些都是经常发生的问题。但是,在数控加工中无小事,很容易产生批次问题,性质就严重了。

2)另外,程序在调用之前能否查看一下刀路轨迹、两个版本能否智能地比较一下,有没有更改的字符,有没有错漏行?能否实现简单的地址数学运算?

3)程序结构问题,数控程序要和对应的零件模型关联,还要有相应的刀具清单、刀具参数、工艺卡片等文档,随着数码相机的普及,把关键工序的加工状态、装夹状态、特殊刀具形状记录下来,并与程序一起存放,下一次调用就很形象、很直观。

4)最后一个是程序状态问题,有的刚刚编写的,有的是在调试的,有的是定型的,如何区分不同性质的程序,对不同的人设置不同的权限,也是非常重要的。

四、解决方案:

采用成熟的、完善的DNC解决方案,用一台计算机进行多台数控机床的程序管理和程序传输。

好处:解决上述机床通讯以及数控程序管理状态中存在的所有问题,具体表现在:

1)DNC通讯软件可以支持各种数控系统,支持各种通信标准;

2)支持从机床端自动调用计算机内的NC程序文件;

3)可以远程将多个数控程序打包并调用;

4)支持CNC机床的在线加工,并可实现多机床的同时在线加工,支持在线加工时的断点续传功能,支持DNC在线加工时子程序的在线调用;

5)支持NC程序文件从机床端到计算机端的自动下载;

6)多台机床可以同时调用所需的加工程序;

7)自动生成文件传输信息报表,便于统计及核查管理;

8)完善的错误信息报告;

9)提供不同数控程序的各种方式比较功能,便于比较两个或多个程序间的不同;

10)能提供强大的数控程序编辑功能;

11)传输距离不受限制;

12)提供程序数据库管理功能;

等等.

五、机床联网的几种整体方案:

由于各数控车间(或工厂)的规模不等、工作习惯不同,因而各单位的联网方案也不尽相同,可能是典型的某一种连接形式,也可能是几种形式的结合。但其原理是相通的,下面就把最常见的几种联网方案介绍一下。

1.中间客户机型

在这种方案中,采用一台客户机通过多路RS232接口(或多功能串口通讯卡),控制多台数控设备,而每台客户机又通过以太网与服务器、车间、整个工厂乃至Internet无缝连接起来,其典型结构如图9。

此主题相关图片如下:

在这种方案中,采用一台客户机通过多路RS232接口(或多功能串口通讯卡),控制多台数控设备,而每台客户机又通过以太网与服务器、车间、整个工厂乃至Internet无缝连接起来,其典型结构如图9。

这种方案的优缺点是:

优点:

a)成本低,当机床数量越大,每台机床的平均成本越低。

b)局域网的建设不是必须的,与原系统变化不大。

缺点:

a)当某一硬件或软件发生故障时,会影响多台设备的运转。

b)受RS232传输距离的限制,超过15米时,必须增加长距离接受器。

c)需要较多PC机。

2.多串口设备服务器型;

这种方案的特点是采用一台多串口设备服务器,实现多台数控设备与以太网的连接,这样,在以太网上的任意一台计算机,都可以直接控制该网络的任意一台机床。

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优点:

a)平均成本较低,与上一方案相比,成本略高,但当机床数量较多时,成本仍然较低。

b)灵活性好,因为任何一台计算机都可以控制任意台数控设备,故具有较高的灵活性。

缺点:

a)当多串口设备服务器发生故障时,会影响多台设备。

b)受RS232传输距离的限制,超过15米时,必须增加长距离接受器。

3.单串口设备服务器型

这种设计方案的特点是:每台串口数控设备上都分别装有一台单串口设备服务器,实现任意设备与以太网直接相联,达到在以太网上的任意一台计算机,都可以直接控制任意一台数控设备。

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单串口设备服务器

图11单串口设备服务器型结构图

优点:

a)灵活性好,可以做到任意一台计算机都可以直接控制任意一台数控设备,使得数控设备控制的灵活性大大提高。

b)可靠性强,因为这种连接方式是典型的星型连接,即便单串口设备服务器发生故障,只会影响一台设备。

c)不受RS232传输长度的限制。

缺点:

a)需要建设标准的局域网。

b)成本稍高。

六、DNC通讯软件:

常见的两款DNC软件,美国XpertDNC公司的XpertDNC通讯软件,欧洲CIMCO公司的DNX-Max软件。优点,功能强大,成熟,均为国外的DNC通讯软件;缺点,价格都比较高。

此外,随着国内DNC技术的发展,一些有实力的公司纷纷开发出自己的DNC通讯软件,如北京机床研究所的JCSDNS,东升软件的DSDNC等。因为这些公司原本就是从事数控机床的相关工作的,所以他们开发出都比较专业,有的甚至可以与国外的相媲美,而他们的价格都比较低,是中小企业上马数控机床联网项目的好选择。

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