数控机床DNC联网系统的研究与应用

0 序言

　　目前数控系统的网络通讯能力都很弱，传统的封闭系统只带有普通的通讯接口，目前研制开发出的基于PC的数控系统，虽然可以在硬件上配置网卡，但并未开发出相应的应用程序，不能够全面可靠地支持联网运行。为了提高现有资源的利用率、消除信息孤岛、达到资源共享的目的，建立DNC信息网络和管理系统已成为必然。分布式数字控制(distributed numerical Control，DNC)技术可大大提高企业的产品研发能力，缩短产品开发周期，降低开发成本，极大提高企业的竞争能力。

1 DNC通信技术

　　a)串行通信方法：利用数控机床提供的RS-232或RS-422，RS-485接口，采用点对点型或星形拓扑结构，实现串行通信。这是目前在车间中应用最多的一种通信方法，但这种通信方法存在工控微机多、投入成本高、管理和维护工作量大和易于出错等缺点。

　　b)MAP通信技术：MAP(manufacturing automation protocol，生产自动化协议)通信技术：是美国GM公司发起研究和开发的用于车间环境的通用网络通信标准。在技术层面上，MAP可以说面面俱到；但在实际开发上，复杂程度高，开发费用大。

　　c)现场总线技术：目前在DNC通信中应用的现场总线主要有BitBus，CanBus，ProFiBus。采用软插件技术可以非常方便地实现异构DNC系统的集成。现场总线是代替前面两种通信技术的一种较好方法，但随着网络技术的发展，现场总线技术在应用过程中出现了品种多、兼容性差、开发难度大及初期投资高的缺点。

　　d)以太网技术：以太网技术假设，使用、管理及维护方便，快速、可靠、稳定，传输距离远，使用中对工作环境的依赖性小，扩展性强。但是，对于只具有串行通讯接口的老式数控设备来说，采用工业以太网方式实现DNC组网面临着接口转换的问题。

2 基于以太网的DNC关键技术

　　图1是基于以太网的数控机床DNC网络连接图。

图1 DNC网络连接图 

　　基于以太网的DNC网络组建过程中主要需以下关键技术的支持。

　　a)Rs一232与TCWIP的转换接口：目前具有网络DNC接口的数控机床毕竟是少数，大多数数控机床不具备网络功能，只配备RS-232接口和存储卡，通过该接口或卡实现一对一的直接式DNC加工。而且，世界各国数控系统制造商生产的数控系统在通信接口、通信协议、传输软件等方面存在很大差异，这些都给实现网络分布式DNC带来了巨大障碍。为此，需采用接口转换装置。图1中的网络服务器实际上就是RS-232与TCP/IP的串口转换器。通过给网络服务器分配IP地址，使数控机床成为网络中的一个节点，从而可达到集中控制和管理数控设备的功能。

　　目前市场上的RS一232串口转TEP/IP的转换器很多，譬如，深圳埃网通电子技术开发有限公司生产的埃网通(aineton)M1000系列串口服务器。它具备1个RS-232/422/485可选择界面的串口，和1个10/100 MB的TCWIP网络接口，可让串口设备立即连接网络，实现工业设备完全自动化联网管理，从RS-232/485/422串口到TCP/IP，TCP/IP到串口完全透明传输。且体积只有香烟盒大小，内嵌式模块只有火柴盒大小，非常容易整合在系统或设备内。

　　b)FTP传输：在服务器上究竟安装什么DNC软件来传输、管理呢?现在市场上有几种DNC软件，譬如，丹麦的CIMCO软件，日本MAZAK株式会社的CPC软件等等，可以根据具体情况选用。这里主要介绍一下经济而又方便的FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)传输方式。FTP服务器软件中有专用软件和Windows操作系统自带的Intemet服务信息(IlS)组件两种。对于安全性要求不高的小型网络，可以采用IIS。IIS的FTP服务的功能有限，管理不太方便，而且IIS的漏洞也很多，但是简单、不增加新的费用。对于大型复杂的网络通常采用专用的FTP Server软件。例如Rhino Software公司的Sen-U FTP Server软件、vstp软件、WFTPD软件以及FileZilla Server软件等等。

　　1)Serv-U mServer服务器设置：每个正在运行的Serv-U引擎可以被用来运行多个“虚拟”的FTP服务器，在管理员程序中，每个虚拟的FTP服务器都被称为“域”。因此，对服务器来说可以建立多个域。每个域都有各自的用户和组。

　　Serv-U服务器设置如图2所示。可设置传输速度、访问权限等内容。图3是针对域的设置，可设置IP地址、域类型、安全性、用户数量以及访问规则等等内容。

图2 Serv—U服务器设置 

图3域设置

　　2)数控系统设置：数控系统的设置方式随系统的不同设置方法也不同，使用说明书中都有相关介绍。主要包括IP地址、子网掩码、网关、I/O通道以及通讯端口等的设置。下面以FANUC 0i—MC为例，介绍数控系统设置过程。

　　首先在MDI模式下，按“SYSTEM”软键，右翻页，按软键“ETHPRM”，接着按“操作”。然后选择“BOARD”。此时在弹出的页面上设置IP、子网掩码等。值得注意的是，在PORTNUMBER中设置的IP地址要和Serv-U服务器上设置的对应。

3 结束语

　　根据上述设置，成功实现了车间数控加工中心的联网，极大地提高了生产效率，降低了产品成本。基于以太网的分布式DNC网络经济、方便、可靠，一台服务器可以管理多台CNC设备，生产效率得到极大提高，已经成为现场通信发展的趋势，以此技术实现的DNC系统性能可靠，易于在企业中推广和应用，具有广阔的应用前景。