机床网络DNC的构建与应用

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【摘要】随着社会信息化的发展，计算机网络技术在机械制造业中的应用越来越广泛，在数控机床中采用网络化的管理，在提高生产效率方面展现了明显的优势。本文对数控机床中dnc网络构建进行介绍，对其各方面应用软件的设计进行分析，对其应用的优点进行讨论。

【关键词】数控机床；网络；DNC系统；构建；应用

计算机网络技术的飞速发展促进了社会网络信息化的进程，在机械制造业中网络技术同样得到了广泛的应用和推广。利用网络技术对制造业中的数控机床系统进行管理，在提高生产效率方面取得了明显的优势成果。网络DNC技术相对于原有的FMS来说具有很强的优势性，因其少投资、低风险、效率高的独特优势尤其受到中小型机械制造企业的青睐。DNC网络系统主要强调信息的集成和自动化管理，将制造业中的各个设备，如加工设备、测量设备等等，利用网络连接成一个系统的整体并对其进行全方面的有效管理，在提高生产率，充分发挥设备的性能等都发挥了积极的促进作用。

1、机床网络DNC系统的结构分析

1.1 点对点型通信结构。此种通信结构在数控机床DNC网络发展的早期被广泛的应用。其网络的构建主要是利用数控机床的RS232C/422串口进行通信，其实现形式是建立在局域网的基础上，以一台计算机对应连接一台数控机床进行通信。此种通信结构的优点在于连接简单，而且投资成本较低，实现起来比较容易。但是其对通信距离具有很大的限制，而且对于RS232C接口，其容易受到外界的干扰，容易导致误码的出现，可靠性不高。而且其所能够连接的设备受限制，较难对其系统进行扩展。

1.2 局域网型通信结构。此种通信结构适用于本身具有网络接口的数控机床。机床采用网络接口能够直接实现车间的局域网连接。此种通信结构作为一种比较先进的通信结构形式能够很好的实现数据的传输和共享。其具有良好的纠错能力，较高的可靠性，同时容易将其扩展，通信效率较高。但是因为其结构的复杂性，使其很容易遭受电子干扰且投资较大，而且容易受到地理位置的限制。

1.3 现场总线型通信结构。现场总线型通信结构作为面向现场和车间的数字、串行的数据总线通信网络，已经成为现代机床网络系统的主要网络形式。此种通信结构具有节省投资、准确性高、可靠性好的优点，而且其结构组成简单，组装起来也很方便。但是其在兼容性方面表现较差，开发比较困难。

2、服务器软件的设计

在DNC网络系统的中心服务器上设置服务器软件以提供服务于客户端。在机床网络DNC系统的服务器中心，主要包含以下服务器软件模块：

（1）通讯服务软件。机床的通信服务通常需要采用串口通讯软件、NFS服务软件和FTP服务软件其通信提供软件支持。机床串口通信服务软件在根据机床协议的要求进行自主的开发，也可以直接采用商品化的软件，以满足企业的需要为前提条件。NFS软件为带网络接口的机床的通讯服务，本论文研究的DNC系统采用的是CIMCO NFS Serve。FTP服务软件为Fanuc系列带网络接口的机床的通讯服务，本论文研究的DNC系统使用MS IIS。

（2）数据服务软件。此服务软件作为数据存储的中间处理层，其主要功能在于对机床和计算机直接的通讯以文件的形式进行存储和传递，除了对通信服务器的世界起到监视作用之外，还可以对数据库的信息进行读写和操作。数据服务软件的工作流程如下图1所示：

（3）Web服务软件。此软件作为客户端和数据库的中间层，其功能在于对应用程序的规则进行封装、对于访问数据库的各个细节进行屏蔽，另外给客户端的不同应用提供统一的接口以进行访问。使用Web服务可保持数据的统一，其便于扩充的有点也为新功能的增加提供了方便。

3、客户端软件的设计

对于机床网络DNC来说，支持其应用的各种应用软件由两部分组成，即DNC应用软件和管理应用软件。对于管理应用软件来说，其设计是建立在满足企业需要的基础之上，并在相关工作人员的计算机端口上进行运行。DNC应用软件的主要作用在于为数控机床设备提供编程的借口，以DNC服务器上以WebService的形式进行运行，以为企业提供网络服务。

3.1 DNC应用软件。在机床网络DNC系统中，DNC应用软件用以接受来自企业信息系统，如：制造指令的执行系统、车间制造的信息系统等传递过来的加工信息指令，并将网络DNC提供的服务加以调用，用以实现信息成为设备控制指令的转换。DNC应用软件可以作为企业信息系统和数控机床设备编程的一个接口来看待。对于此项接口，可以通过各方面细节，如：设备型号、通信服务协议等的封装操作，将其打造成为一个具有一致性的机床设备编程接口，以满足程序调用的需要。

3.2 管理应用软件。管理应用软件主要作用在于对机床加工过程中相关的各种元素进行有效的管理。数控加工是一个人员、设备、信息加工等多种元素参与的生产活动过程，不仅要保证一定的生产效率，还要保证产生的生产质量满足要求。对于中小型企业来说，数控机床的生产加工过程需要对生产、分配、回收、入档记录等各个环节的操作。其整个生产过程需要生产组长、程序元和操作员等相互配合共同完成。因此，在管理应用软件的设计上，可将各个加工环节建立实体关系模型，根据加工零件的工序和设备类型进行数控操作的编程，并将得出的结果予以保存和上传。综合分析结果进行数据库的建立，并将对数据库的访问操作在WebService中进行封装。

4、结语

将机床网络DNC在机床制造中加以构建和应用，实现了生产信息和设备信息的网络化管理，提高设备利用率的同时有效提高了生产的效率，实现了良好的经济效益。机床网络DNC的构建使机床通过网络和计算机之间实现了双向通讯，计算机和机床设备之间的数据交换实现了高效性和可靠性的传送。数控程序的计划产生、分发、回收、存档管理更加的规范化。零件的加工工序和设备以及程序员、操作员之间实现了有效的连接，对于数控程序的执行状态可以进行直接有效的管理，提高了生产的质量，从而带来更好的经济效益。

参考文献

[1]毛泽平，王敏杰，蔡玉俊.基于以太网的串行机床DNC通信系统的研究[J].机械设计与制造，2011（8）：144-146.

[2]李艳玲，尚德波，姜雪燕.基于局域网的数控车间串行通信DNC系统方案研究[J].潍坊高等职业教育，2012，（6）：42-43.