導(dǎo)語：840D網(wǎng)絡(luò)化加工研究論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］分析了信息化社會給制造業(yè)帶來的變化,以及對網(wǎng)絡(luò)化制造的發(fā)展的推動。研究了網(wǎng)絡(luò)化制造給設(shè)備層帶來的變化,給出了設(shè)備層實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的三種類型,特別是通過以太網(wǎng)直接實現(xiàn)數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)。通過對西門子840d數(shù)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)軟件Sincom的分析,給出了基于Sincom軟件實現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化的方法。

［關(guān)鍵詞］網(wǎng)絡(luò)化制造；Ethernet；840D數(shù)控系統(tǒng)

Abstract:Thispaperanalyzedtheimpetusofnetworkmanufacturedevelopmentaswellasthechangesinthemanufacturingsectorbroughtaboutbyinformationization.Andwithstudiesofthechangesinequipmentsectorbroughtaboutbynetworkmanufacture,thispaperputforwardthreemethodstorealizenetworkinginequipmentsector,especiallythedirectnetworkingofnumericallycontrolledmachinetoolsthroughEthernet.WithanalysisofSincom,networkingsoftwareforSiemens840Dnumericalcontrolsystem,thispaperputforwardthemethodtorealizenetworkingincompliancewithTCP/IPagreement.

Keywords:networkmanufacture;ethernet;840Dnumericalcontrolsystem

1網(wǎng)絡(luò)化制造的發(fā)展

隨著遍布全球的計算機網(wǎng)絡(luò)的形成和制造的數(shù)字化,使網(wǎng)絡(luò)化制造成為可能。網(wǎng)絡(luò)化制造一方面為企業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的廣闊舞臺,企業(yè)的生產(chǎn)可以在整個世界的范圍內(nèi)進行優(yōu)化，可以在原材料成本最低的地方進貨,可以在勞動力價格最低的地方建廠生產(chǎn),產(chǎn)品可以銷售到全球各地。另一方面,網(wǎng)絡(luò)化制造使企業(yè)面臨全球的競爭,不同地方的企業(yè)都會來爭奪自己的市場。加工設(shè)備本身在向高精度、高效率和高自動化水平發(fā)展的同時,更加注意其中信息表示的標準化和數(shù)字化、信息交換的網(wǎng)絡(luò)化、信息處理的智能化。作為加工設(shè)備的控制核心數(shù)控系統(tǒng)是底層加工信息的處理器,若沒有數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化就不可能實現(xiàn)真正的網(wǎng)絡(luò)化制造。

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)功能強大，但操作復(fù)雜，有時會出現(xiàn)這樣那樣的一些問題，而廠家的維修能力又參差不齊，有時僅僅一些小問題就要機床廠家千里迢迢趕來進行維修，造成很多額外的費用。西門子840D數(shù)控系統(tǒng)是西門子數(shù)控系列的高端產(chǎn)品，基于開放式系統(tǒng)，具有很強的網(wǎng)絡(luò)功能。該系統(tǒng)強大的網(wǎng)絡(luò)功能可通過遠程診斷方式解決上述問題。

2數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)方法

網(wǎng)絡(luò)化制造中，制造設(shè)備不再獨立,而是同其他設(shè)備聯(lián)成網(wǎng)絡(luò),組成控制網(wǎng)絡(luò)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)不同于一般的信息通信網(wǎng)絡(luò)，它具有實時高效的特點，主要表現(xiàn)為：(1)有高實時性與良好的時間確定性;(2)傳送信息多為短幀信息,且信息交換頻繁;(3)容錯能力強，可靠性、安全性好;(4)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使用簡單工作效率高;(5)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高度分散性;(6)控制設(shè)備的智能與控制功能的自制性;(7)與信息網(wǎng)絡(luò)有高通信效率,易于實現(xiàn)與信息網(wǎng)絡(luò)集成。這樣的控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)組成企業(yè)完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),實現(xiàn)底層信息和高層信息的交互,從而組成覆蓋整個企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)［1］。

數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展,其功能越來越完善,不但可對加工軌跡進行控制,而且還實現(xiàn)對加工刀具和過程的管理,并且還可實現(xiàn)遠程監(jiān)控。目前在我國主要應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)有兩類,一類是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng),數(shù)控系統(tǒng)采用專用的總線結(jié)構(gòu)形式,系統(tǒng)對用戶是封閉的。另一類是基于PC的開放體系結(jié)構(gòu)，使數(shù)控系統(tǒng)得到很大的發(fā)展,例如西門子、FANUC等公司在傳統(tǒng)專用數(shù)控結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上添加PC系統(tǒng),和新興的數(shù)控生產(chǎn)廠家直接在基于PC的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上數(shù)控聯(lián)網(wǎng)主要形成以下3種形式:

2.1通過串口實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)

一般數(shù)控系統(tǒng)都帶有串行通信接口,通過串口可實現(xiàn)數(shù)控加工程序和有關(guān)配置參數(shù)的傳遞。早期的DNC都是通過這種形式實現(xiàn)的。監(jiān)控計算機一方面通過RS232接口和數(shù)控系統(tǒng)通信,實現(xiàn)數(shù)控程序的分配,另一方面通過局域網(wǎng)和其他計算機通信,實現(xiàn)生產(chǎn)管理調(diào)度。這種形式的聯(lián)網(wǎng)通信速度慢,一般只有9600bit/s,只能進行數(shù)控程序和一般參數(shù)的傳遞,不能對加工過程進行監(jiān)控,也不是真正意義的聯(lián)網(wǎng)。但這種通信形式可以將以前只有串口的數(shù)控機床連接起來,實現(xiàn)有限的信息交互,圖1表示了這種方式。

2.2通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)

現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn),改變了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),使其向著分散化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。它改變了集中控制系統(tǒng)的集中控制方式,將控制分散于各個控制單元中,形成了新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng),其中信息的交換是通過總線進行,一根總線將全部控制設(shè)備連接在一起,大大降低了系統(tǒng)的成本和組網(wǎng)的復(fù)雜性,從而形成了對工業(yè)生產(chǎn)有重要影響的控制網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線采用全數(shù)字式通信，具有開放式、全分布、可互操作性等特點,形成了從測控設(shè)備到操作控制計算機的全數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò),具備了與數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接溝通的條件,順應(yīng)了控制網(wǎng)絡(luò)的要求,成為控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)場總線技術(shù)在制造領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,現(xiàn)在有些數(shù)控系統(tǒng)本身支持現(xiàn)場總線,可實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)交換,甚至數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部也通過現(xiàn)場總線連接在一起,實現(xiàn)NC、PLC以及I/O設(shè)備等的相互通信。數(shù)控機床之間、數(shù)控機床和計算機之間也可通過現(xiàn)場總線連接在一起,實現(xiàn)FMS等復(fù)雜的控制要求。這種聯(lián)網(wǎng)方式根據(jù)信息的類型和對通信的要求將控制網(wǎng)和上層管理網(wǎng)絡(luò)分開,管理網(wǎng)絡(luò)采用局域網(wǎng)實現(xiàn),完成大容量實時性要求不高的調(diào)度管理、CAD/CAM和生產(chǎn)計劃等數(shù)據(jù)的通信［2］。西門子810D、840D數(shù)控系統(tǒng)可采用Profibus現(xiàn)場總線實現(xiàn)這種方式的聯(lián)網(wǎng)。2.3通過局域網(wǎng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)

以太網(wǎng)(Ethernet)在辦公自動化領(lǐng)域得到飛速的發(fā)展,當前它已深入到工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,基于以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)也在不斷發(fā)展中,有些集成電路開發(fā)商甚至制造出基于TCP/IP協(xié)議的集成電路,大大簡化了控制系統(tǒng)、儀表傳感器和執(zhí)行器之間的通信,使建立基于Internet的控制系統(tǒng)成為現(xiàn)實。

以上3種方法也可混合使用,針對不同的數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)采用不同的方法。隨著數(shù)控系統(tǒng)向開放體系結(jié)構(gòu)的智能化數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展,其控制功能不斷向上延伸,具有一定的自主性和管理決策功能,數(shù)控系統(tǒng)之間、數(shù)控系統(tǒng)和其他單元之間的信息傳遞也必將越來越復(fù)雜。所以，具有以太網(wǎng)及現(xiàn)場總線功能的數(shù)控系統(tǒng)是今后發(fā)展的方向。

3西門子Sincom軟件介紹

西門子數(shù)控系統(tǒng)可通過以上3種方法實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng),特別是通過Sincom軟件可實現(xiàn)基于以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊,使數(shù)控系統(tǒng)直接和計算機連接在一起,實現(xiàn)數(shù)控機床、輔助設(shè)備、生產(chǎn)自動線和上層管理系統(tǒng)之間的信息交換。通過Sincom軟件實現(xiàn)西門子數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的硬件配置如下:

a.數(shù)控系統(tǒng)NCK/PLC:810D和840D。

b.MMC103:版本4.0以上。c.PCI/ISA適配器及標準Ethernet網(wǎng)卡。

網(wǎng)卡的安裝同普通PC機一樣,設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的特性包括IP地址、登錄設(shè)置、TCP/IP協(xié)議及計算機名。Sincom軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的框圖如圖2所示。Sincom軟件安裝在MMC103中,MMC103相當于1臺工作在Windows下的計算機,計算機和MMC通過Ethernet網(wǎng)連接,它們之間是通過遠程過程調(diào)用(RPC)實現(xiàn)信息交換。Sincom軟件和NCK/PLC之間通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)方式完成通信。一個數(shù)控系統(tǒng)可以和多臺計算機連接,1臺計算機也可和多個數(shù)控系統(tǒng)連接。數(shù)控系統(tǒng)通過在PLC中專門定義數(shù)據(jù)塊DB12實現(xiàn)高級的加工過程的控制。

Sincom軟件可實現(xiàn)如下的功能:

a.零件加工程序的傳遞；

b.機床狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳遞；

c.PLC數(shù)據(jù)的傳遞；

d.零件加工程序的選擇與自動加工；

e.刀具數(shù)據(jù)的傳遞與管理。

4基于Sincom軟件的應(yīng)用系統(tǒng)

Sincom軟件在進入840D數(shù)控系統(tǒng)Windows環(huán)境下,可同其他軟件一樣安裝。安裝過程中出現(xiàn)配置界面,其中Host為數(shù)控機床將要連接的計算機名,Endpoint為遠程調(diào)用RPC需要的標示數(shù)據(jù),可選默認值,PutGetDirectory為主機保存臨時文件的目錄,其他項都可按默認值選擇。Sincom軟件配置完成以后,在使用前需要對DB12和相關(guān)功能進行PLC編程,DB12分為Globaldata,Dockingpositiondata以及NCprogramasignment三部分,其中Globaldata,Dockingpositiondata必需,而NCprogramasignment可選。Globaldata有20個字節(jié),每個Dockingpositiondata占12個字節(jié),每個NCprogramassignment占138個字節(jié)。NCK和Host計算機通過設(shè)置Globaldata中不同字節(jié)中的不同位,實現(xiàn)數(shù)控機床加工的不同過程。所以要完成在網(wǎng)絡(luò)上進行加工的監(jiān)控,必須編制相應(yīng)的PLC程序?qū)B12進行控制。Sincom軟件還提供許多基于遠程調(diào)用的RPC函數(shù),并給出了用接口定義語言IDL描述的接口文件,用戶在編制控制程序時需要按照RPC調(diào)用的規(guī)則,在文件中嵌入這個接口文件,這樣就可在程序中使用這些函數(shù)。Host計算機通過使用這些函數(shù)實現(xiàn)對數(shù)控系統(tǒng)的控制，其中幾個重要的函數(shù)如T_MACHINE_M()可獲得機床的狀態(tài),而R_NC4WPC_M()可指派要加工的數(shù)控程序，R_DATA_M()可向數(shù)控系統(tǒng)中傳遞加工程序、刀具參數(shù)和其他文件,類似地R_VAR_M()可傳遞各種變量。圖3表示了一個加工的流程。通過Sincom軟件還可對機床的托板交換、物料運輸系統(tǒng)進行監(jiān)控,實現(xiàn)加工系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。

5結(jié)論

制造設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)功能，在東風(fēng)汽車公司應(yīng)用尚不是很普遍，東風(fēng)汽車公司發(fā)動機廠的DCI11作業(yè)部在新進口的機床上應(yīng)用了Sincom系統(tǒng)，運行效果良好。隨著計算機以及計算機網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)制造必將會廣泛地應(yīng)用到工廠制造設(shè)備上，因此，對制造設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)功能進行深入細致地研究，具有廣泛而深刻的意義。

［參考文獻］

［1］楊叔子,吳波.網(wǎng)絡(luò)化制造與企業(yè)集成［J］.中國機械工程,2000,11(1-2):45-48.

［2］Henrylau.Thenewroleofinternet/internettechnologyformanufacturing［J］.EngineringwithComputer，1998,9(2):150-155.