数控系统的网络支持技术( 上)

1 网络化制造技术

    数控系统的快速网络接入，全方位的组网，数字化的制造信息流在制造网络的全面渗透，已成为当今先进制造技术的一个重要发展方向，并且受到业界的高度重视。网络化制造通过企业内部网络(Intranet)，可将制造过程的各个子系统以及制造过程与企业中的设计、管理信息系统等子系统进行集成，或者通过外部计算机网络(Extranet)灵活地组织各种资源进行异地产品设计、异地远程操纵机器设备进行制造，从而快速地制造出高质量、低成本的新产品。网络化制造将在产品的快速响应研制技术方面，发挥重要的作用。网络化制造以数字化、柔性化、敏捷化为基本特征，这些特征是快速响应用户需求的前提，表现为结构上的分布性、组织上的快速动态可重构性、执行上的并行性以及时间上的快速响应。作为支持制造网络中的底层制造设备的系统／单元控制技术，是网络化制造的核心技术之一，它为实现网络制造的数字化、柔性化和敏捷化提供基本的技术支撑。研究和开发支持网络化制造的数字控制技术，对于增强我国制造工业快速响应和应变能力、缩短研制周期、保证制造工艺要求、保障产品质量，具有重要的意义。

    对于一个完整的制造网络来说，按功能和作用，其网络形式可以分成信息层、控制层、设备层、传感／执行层等。

    1．信息层：

    文字、图象、声音、多媒体，Ethemet以太网为代表。面向对象是具有智慧的人。主要面向管理计算机，为管理服务，网的规模大，覆盖的地域广，数据交换量大，可扩充和互联。对实时性要求不太高。

    服务内容如下：

    · 远程编程与监控：在网络PC计算机上运行控制编程软件，可对接入到网络的控制装置进行编程和监控，实现远程监控和诊断。

    ·Socket服务：使用UDP或TCP／IP协议传送数据。

    · FTP服务：在控制器的储存模块与PC计算机之间传送文件。

    · E-mail邮件服务：当控制器发生故障时，由控制器向上位PC机发送电子邮件。

    1．2控制层：

    提供所需的PLC之间的报文通信和制造厂的可靠的数据链接。

    1．3设备层：

    开放的现场网络能给制造商的设备之间提供报文通信，以及远程I/O服务。具有高速实时特点。

    1．4传感／执行层：

    直接连接现场传感器、执行器，是最底层的控制系统。它由主站、从站、供电单元和网络部件组成。网络化制造的底层，实现对制造过程各种设备(包括加工设备、测试设备等)的控制、维护，并可以根据生产任务需要，快速实现柔性生产线的组线和任务调度，以适应产品多品种、变批量生产的快速转换：在网络化制造的上层，直接支持单个设备或生产线联网，构成网络化制造系统中的子系统，并可方便接入Intranet和Intemet，支持多领域专家联合、异地对系统安装、调试、改进，并实现制造过程和制造设备的异地控制和监测。

    总之，现代的数控系统可以组成由底层到顶层、低级到高级的全方位制造网络，真正全面实现了制造信息的集成一体化。

2 现场总线技术

    现场总线技术是当今自动化领域技术发展热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。同时，也是当今数控系统追逐的一个技术标准，它的现场总线接入种类、速度、可靠性，直接表明了该系统的网络接入能力。现场总线是连接现场控制仪表与控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。

    现场总线技术近年来成为国际上自动化和仪器仪表发展的热点，它的出现是传统的控制系统结构产生了革命性的变化，是自动控制系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进，形成新型的网络集成全分布式控制系统，现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。

    2．1现场总线的特点

    传统的控制系统很难实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，是封闭的。要满足自动控制系统更高的要求，实现企业的信息集成和综合自动化，形成工厂的底层网络，完成自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换，现场总线就是在这种实际要求的背景下产生的。现场总线控制系统是一种开放的通信网络，是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。现场总线的特点是：

    现场通信数字化

    开放性和互操作性

    集成远程控制、故障诊断、参数传递工业自动化仪表智能化

    分布式数据库的采用

    网络通讯向现场延伸

    高的性价比

    减少IO装置、电缆

    免去数字与模拟转换

    集成效果佳