对数控设备网络化管理系统的研究与实现.docx

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1、对数控设备网络化管理系统的研究与实现刘洋摘要：机床成本昂贵，折旧成本也较高，如何提升加工效率，提高制造水平，已是企业盈利的矛盾之一。在机床加工前,编辑、仿真为提升生产效率的重要环节，而DNC技术的快速发展，进一步取代了软盘传递。在数控程序很大时，该项技术的在线加工是确保产品品质的关键。基于数控加工生产的背景，本文介绍了数控加工效率难以提高的现状，提出了基于产品结构、B/S结构的审批流程，集成数控程序编辑、传输等功能的数控管理系统实现方案，同时运用于数控加工生产中，实践成果显示，该管理系统运行稳定，提升了数控加工生产效率。关键词：数控加工机床；DNC技术；串口通信；管理系统引言：伴随工业企业信息

2、化不断发展，数控加工已是不可或缺的加工方式。数控机床被大力推广，除了应用于大型制造企业，很多中小规模企业也引入了数控设备。DNC是设备集成的模式，被大力发展。在八十年代之前，该技术仅限于一台计算机管控数台机床，旨在处理纸带管护问题。之后，伴随科技的更新，DNC出现了改变，已是功能完善、稳定的数控信息网络。1 .数控机床发展概况1.1 数控机床(1)数控机床的特点。数控机床设有程序控制系统，可以处理程序，且将其译码，用代码来展现，基于数据载体导入数控设备。在通过运算处理之后，由设备发出控制信号，对动作进行控制，根据规定形状以及尺寸，智能加工零件。数控机床有效处理了零件加工问题，属于一种智能化机床

3、，彰显着机床技术的发展趋势，属于机电一体化产品。相比于普通机床，它有着以下的特点：能很好适应加工对象，为模具生产提供了加工方式；制造精度较高，能确保加工品质；能开展联动，可有效完成复杂零件加工；在零件变化时，通常仅需调整程序，能缩短准备时长；机床刚性突出、精度较高，能选取加工用量，有着较高的生产效率；机床智能化水平高，能缓解劳动强度；促进生产管理现代化，借助代码处理与传递数据，引入了PC控制方式，为其辅助设计、生产等一体化夯实了基础；稳定性高。（2）数控机床的优势。第一，柔性较好。借助机床开展零件处理，一般与加工程序存在密切的关系，和普通机床存在明显的差异，无需生产很多模具，无需对机床开展多次

4、调整。对此,数控机床常常运用在加工零件经常更换的情况下,也就是单件加工、新品研发和少数产品生产中，有利于减少生产准备周期，节约工艺装备费用。第二，加工精度比较高。对于数控机床来看，其加工精度通常能够达到0.05至0.1毫米，主要是通过数字信号进行控制，输出信号后，就会进行相应移动，同时误差可借助数控装备开展补偿，由此,其定位精度通常都很高。第三，加工质量有保障。对同一批零件，使用同一机床进行加工，基于一样的加工条件，借助一样加工程序，其刀具走刀轨迹是一样的，并且零件具有一致性，可确保零件质量。第四，生产率较高。利用机床能极大缩短加工时间，其主轴转速较快，可以让机床实现大切削量。随着机床深入发展

5、，其技术愈加成熟，在很大程度上提高了生产率。除此之外，与刀库进行融合，能基于一台机床实现多工序加工，缩短了工序周转所耗时间，提高了生产率。第五，优化劳动环境。在进行加工前，一般要先调整，然后输入程序再启动，可以实现自动连续地加工，持续到加工完成。对于操作人员，往往是开展程序输入及零件装卸等工作，极大地减小了他们的劳动强度，促使操作逐渐向着智力型趋势发展。除此之外，机床通常是结合运用，不但可以保证作业环境的整洁，还可以确保作业安全。1 .2数控程序为了达到设计、生产以及推广等的需求，在有关方面国际上已产生了ISO、ElA标准，比如输入代码和加工指令。对于数控加工程序，其由功能字根据既定格式构成的

6、。有效理解功能字内涵，合理应用功能字，根据程序指令进行编写，属于编好程序的核心所在。因为厂家使用的标准还没有彻底统一,所使用的代码、指令等有所差异，所以在编制时需要根据手册规定开展。相关人员应该把握数控加工知识，比如机床原理、程序结构。工艺分析以及设计能直接决定加工品质以及效率，所以，这是数控编程的关键内容。一般包含：加工区域布局、刀具参数设计等。1.3串口通信串口属于一种通信协议，大部分PC涉及2个RS232串口。不少GPIB兼容的装置，也具备RS-232口。并且，协议也能够用于获取收集装置的信息。串行接口属于一种器件，将数据字符转变为数据流进行发送，通常情况下，实现此功能的电路，即是串行接

7、口电路。对于串口通信来讲，它借助信号线以及地线等，按位来传递信息的方式，所使用的数据线不多，能够节省通信费用，不过其传输速率较慢。RS-232为连接标准，有着多项用途，例如同鼠标进行衔接，并且也能够接仪器仪表。用于连线的优化，在具体实践中，其传输长度往往低于标准值，通信最长距离为50英尺。2. DNC技术的形成及发展方向2. 1直接式DNC与分布式DNC的区别技术含义包含两种，也就是直接式以及分布式DNC。基于数控机床，后一种含义指服务器将程序分给机床，且保存于存储器内，当进行加工时运行，不过针对传统数控机床，它的存储量通常是32K,如此就难以保存较大数控程序，对此，常常的处理方式包含这几种：

8、其一，基于增加容量来达到，不过较为昂贵以及繁琐，需要获取有关技术；其二，将大文件进行切割，依次实施，不但麻烦，出错概率也较高；其三，使用DNC,也就是边传输、边加工，程序保存于服务器上,此方式所需成本较低，同时可行性较好，所以一般会考虑使用这一种方式。服务器需要和CNC（计算机数字控制）有效结合，其不但可以接收程序，也可以执行程序，针对各种数控机床，以下方式能够达到直接DNC。对于BTR方式，部分老式机床设有此种接口，程序源于阅读机，实质上源于服务器；借助串行通信口，对于此方式的实现，握手协议属于不可或缺的基础。相比之下，直接DNC有着这些不足：一旦选择直接式，就不基于显示器以及键盘来对程序功

9、能进行调整，若程序需修改，需要选择离线方式，也就是基于服务器来对程序进行修改。相比之下，直接DNC无法从中间部分开始实施，若在实施程序期间，机床出现异常，重新开启时还从起点位置实施就不科学，若实施存储器程序，由断点位置开始实施易于达到，若选择直接DNC方式，将会加大难度，添加额外装备。针对传输速率问题，当开展三维加工时，要维持较快的传输速率，同时所使用的RS232接口，其通信速率一般为960ObaUd,难以达到要求，在低于运行速率时，CNC会停止。所以在容量较大时，建议选择分布式DNC。2 .3DNC的发展方向其一，DNC系统和其他系统的无缝衔接。现阶段DNC软件功能有待健全，需结合CIMS需

10、要,促进DNC系统和其他系统之间的无缝衔接。基于闭环的信息流，机床可以获得工作站的一系列数控程序及夹具等的制造信息，同时将其反馈给分析模块，进一步增加机床效率。除此之外，DNC系统还应与MRP系统进行融合,促进系统中任务有效分配，实现系统平衡发展。其二，开放性及通用性研究。因为制造环境十分复杂，再加上数控系统的异构性，现阶段DNC系统的构成有一定的差异,通常被当做专用系统,不具备可重用性,对开放式信息集成平台的研究，是现阶段研究的关键，利用该平台能够促进信息的有效交换，并为各类操作系统及设备等奠定夯实的数据基础。其三,高速数据通信。根据目前的数控机床来看，其转速获得了大幅度的提升，部分企业为增

11、加机床利用率，还基于数控机床之上配备了高速头，以此来增加机床的转速，在借助边传输边加工方式的过程中，特别是对复杂曲面进行加工时，目前的通信速度早已无法适应机床程序的需要，由此，应对高速数据通信开展研究，这是现阶段亟需解决的问题。其四，逐步转变成DCN。目前很多新型数控系统都有Ethernet接口，把CNC与车间局域网连接在一起，可以构建新型自动化DCN,该方式可以极大地增强数据传输速度，健全工作流及数据流，降低机床非生产时间，进一步增加机床利用率。针对目前的数控系统,为达到DCN的转变,应注重控制器不兼容性特点，强化有关的研究工作。3 .数控加工效率无法提升的瓶颈问题数控公司的生产规模持续扩大

12、，有关的加工程序变得更多。比如中型数控加工厂，一年加工两百种数控件，一般需要3到70条程序；可以分为多个加工步骤，比如粗细加工，不同步骤所采取的程序不一样；每年编制的数控程序大概是2千条到一万条；一家成立五年的加工公司程序量将实现一万到五万条。大部分加工公司的程序管理，通常采取文件夹管理，针对一个加工件构建一个文件夹，在其中置于有关文件。此方式的不足为:文件较为混乱无序；没有工艺流程数据；没有有关数据信息，比如零件号以及所使用的机床；程序正确状态模糊；责任模糊，容易变动、不当操作；不便于查询。显而易见，程序缺少可行管理已是提升加工效率的瓶颈。机床价格较为昂贵，折旧成本较高。怎样提升生产效率，切

13、实增强生产能力，已是公司盈利的关键矛盾。计算机的不断发展，为处理此问题提供了机遇。具体加工前，编辑以及仿真属于提升效率、减少成本的重要步骤。而DNC技术让程序传递告别了传统方式。在程序很大时，在线加工属于确保产品品质的核心所在。文章基于以上现状，提出审批流程，集成多项功能的系统实现方案。4 .集成多项功能的数控设备管理系统4.1 按产品结构、B/S体系来管理数控程序产品结构为体现生产内容的关键属性，针对程序管理无序的情形，根据产品结构进行管理为转向有序的必然渠道。数控程序存在着关联属性，针对各种版本程序通过产品结构来进行管理将具备较好的层次性。另外，通过程序管理旨在向相关人员提供合理的数控程序

14、。通常情况下，数控程序具备以下状态，也就是编辑、调试及定型状态。基于数控程序不同角色的人员拥有相应的操作权限，因此应该定义以及全面管控审批流程和相应权限。当需要特定版本时，要确保程序无误。相关数据信息要当作程序属性来进行管理，例如图纸号、机床组。为了便于找出所需程序，系统要具备查询功能。合理引入B/S体系架构为系统的主要发展趋势之一，该结构有效弥补了传统结构的弊端。基于B/S结构，用户界面由浏览器实现，便于操作，较为直观，是基于平台的运用软件，界面风格有着一致性，很大程度上降低了使用培训要求，可操作性得以加强。相比之下，系统优化及更新更频繁，架构展现出更便捷的优势。不管用户规模多大，有着多少分

15、支，均不影响工作量,操作仅需基于服务器开展,若属于异地,仅需连网就能维护及更新，切实节省了对资源的使用。4.2PC和数控机床的程序编辑以及传输对于手工编制程序来讲，正式进行加工之前应该进行仿真。这可以掌握刀具轨迹上的错误，不过难以辨别编辑语法错误。编辑系统核心在于分析词法以及语法。对于前者，将每一行当作单位来研究字符流，能够有效排除多项错误，比如非法指令。对于语法分析，其核心是构建规则表，在其中列出功能字。把字符流和有关指令进行对比，若读入单词和其不匹配，那么显现错误。程序传输利用串口通信，串口标准为美国公司开发的协议，适合一定传输速度的通信。串口标准针对接口问题，详细规定了电器特性。另一方面

16、，硬件编程要求并不复杂，成本较低，在大多数数控设备中均设有嵌入式接口。4.3集成数控程序功能，切实提升生产效率在竞争日益激烈的背景下，要尽可能体现数控设备效能。数控程序多项功能的集成将显著提升生产效率，在通过CAD系统形成之后，从编辑至加工，通过软件开展集中管理。因为在生产运营中需保存与管理很多信息，达到信息与过程的集成，所以部分大规模公司执行了PDM系统。产品结构管控属于系统组织以及管理信息的关键，零件根据装配关系组成部件，二者有效装配组成产品。从产品体系结构来看，不同的零件以及部件对象，均拥有自身的属性，比如名称、数量以及种类。针对执行了PDM系统的公司，基于二次开发系统，能够把产品结构信息导入中间文件，之后把其导入管理系统，由此达到结构信息共享。4.4系统的功能模块系统功能包含多个模块，比如程序以及权限管理。如今的程序段格式，主要选择字地址符格式，经常使用的功能字较多，比如尺寸字。对其提出了参数取值范畴，利用语言编译方式，针对数控程序，分别开展逻辑与语