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工业物联网下的数控机床联网DNC现实与展望

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发表时间:2019-09-03 09:27作者:德诚智能制造网址:http://www.danbokj.com

随着市场经济和企业进行智能制造升级,企业对数控机床联网进行管理的需求越加迫切,而传统的单机管理模式因技术手段落后、生产效率低、管理与维护费用高昂等弊端已不能适应企业发展工业物联网的需要。


再加上用户使用了多种信息管理系统,如ERP,PDM,CRM,CAD/CAPP/CAM等,各种系统之间还必须考虑信息共享,以避免信息化孤岛,因此,使用集成式DNC技术对数控设备群进行数控机床联网管理势在必行。


目前,广大数控机床用户对实行数控机床联网DNC的管理已经达成了共识,但在真正实施过程中应该做到什么程度,取得何种效果还是不明确,在目前国内数控机床联网DNC领域还存在着一些鱼目混珠的现象,而且DNC又处在一个高速发展的阶段,各种新的网络结构、高新技术不断涌现,更容易让广大数控机床用户眼花缭乱。


虽然目前在数控机床联网DNC系统中应用最为广泛的就是RS-232串行通讯接口,但是当DNC主机连接的CNC设备比较多时,就存在着连线多、通讯复杂的问题,而且串行接口可靠性差、速度低,基于这些问题,迫使人们去寻求更好的解决方案。


现场总线(Field Bus)是应用在工业现场、在微机化控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,是国际上20世纪90年代蓬勃发展起来的新技术。它的应用形成了新型的网络集成式分布控制系统。它能同时满足过程控制自动化和制造自动化的需要。由于现场总线是基于数字通信的,因此在现场与控制室之间能进行多变量双向通讯。为解决数据大量高速传输、实时性、通讯距离等问题,发展高速化数据通讯技术及大量使用现场总线(Field Bus)就成为必须。未来十年集成系统将是Field Bus时代。现场总线采用了三层网络结构——物理层、数据链路层和应用层。


作为工业现场控制的网络系统,可靠性和实时性是最主要的要求,CAN总线在这方面有很多独到的特点:首先为满足可靠性要求,CAN总线采用了循环冗余码校验、框架检测、确认信号出错检测、总线监控、位填充等几种错误检测和纠错措施,从而达到了很高的可靠性,平均误码率小于10-13;其次,CAN采用了独特的位仲裁技术,比CSMA/CD网(IEEE802.3)和令牌网(IEEEE802.4)具有更高的实时性;此外CAN总线传输速率可达1Mbps,远距离传输可达10km,接口简单,安装方便,系统成本低。传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。


随着计算机应用技术和网络技术的迅速发展,数控系统的功能也得到了极大的提高,由此,在近几年中,在数控机床联网DNC领域又出现了一种新型的数控机床联网DNC型式---基于以太网络的DNC。


由于技术的不断发展,网络和开放概念的不断深入,技术的开放性被大家一致认同,世界上各著名数控系统制造商纷纷投资研制DNC通讯接口,提供符合MAP标准的DNC网络接口选件和通讯软件,如FANUC的0I(MB)以上的数控系统均具有数控机床联网DNC网络接口选件,并提供了开发接口库,第三方开发商可以在此基础上进行二次开发,由此可以形成功能强大的真正的DNC,可以对数控机床进行全面的控制。采用局域网通讯方式大大提高了NC程序管理的效率,同时,通过TCP/IP通讯协议进行网络通讯的局域网模式即将成为一种普及的方式。


现场总线方式和局域网方式能够长距离连接多种现场设备,但是现场总线必须有自己的专用协议,必须采用相应的开发工具和开发平台,价格比较昂贵,且不同的厂商不同的设备间难以做到互操作。


其实,数控机床联网DNC采用什么网络结构并不是最重要的,关键是DNC系统能给用户提供什么样的服务,用户从中能获得多大的效益。数控机床联网DNC网络技术将在单项技术的基础上,应用计算机网络通信技术,实现信息的高度集成,并向CIMS方向发展。数控机床联网DNC网络今后发展的要点如下:


1) 新型网络通讯技术:正如上面讨论的那样,新型网络通讯技术有两种,即以太网络和现场总线方式,对数控系统制造商来说,向开放式系统发展,即将PC微机技术融合到数控系统中,应用界面MS-WINDOWS化,充分利用PC微机主流操作系统MS-WINDOWS庞大的软件资源,使数控系统联网通信更加便捷。目前越来越多的CNC制造商为其CNC提供了以太网络接口和现场总线接口。开放式数控系统有两种方式:PC-CNC:在PC微机的基础上融合CNC功能。CNC-PC:在CNC系统融合PC微机的功能。


2) 无线通信技术:采用无线通信技术,实现计算机与数控机床间通讯无线化,以减少现场施工,缩短工期。无线Modem技术指标如下所示:带RS-232C接口,2.4GHZ,无需办理频率申请。高速(119Kbps)、高可靠性。有效通信距离100~200m。


3)信息的高度集成:采集更完备的机床信息,为车间生产管理提供第一手信息。智能分析采集的信息。对设备进行实时控制。与ERP,PDM,MES等系统真正无缝联结。


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