数控系统中混合型网络化通信系统研究

 引言

　　数控机床作为一种加工精度高，自动化程度高的机床，具有高效率，高质量，柔性好等特点，适合未来加工生产的需要。数控系统是数控机床的核心，它的可靠性直接关系到整个机床能否正常运行。通常数控系统都具有故障自诊断功能，发生故障时都有报警信息出现，根据说明书中的报警号进行检查得以被解决；还有一些特殊情况是机床在实际使用中因为机床性能的下降而产生的，这类情况并不产生故障报警信号。例如，在深孔数控钻床中，液压系统压力突然下降，而减小后的压力对于小孔加工并无影响，此时机床操作者此时并不了解数控系统的情况，机床会长期处于压力不足的工作状态，随着时间的推移，机床本身遭到破坏，而降低使用寿命。维修人员到达生产现场时很难获取数控机床运行时的完

　　整信息。因此，数控机床的使用厂家希望能在现场检测和维护数控系统，特别希望能实时地以参数形式给出数控系统信息。

2 混合型网络数控系统概述

　　针对现场检测和维护数控系统问题提出2种方案：(1)采用有线网络将数控系统联结，在微机室通过网络和相应的连接软件访问数控系统。(2)将PDA作为主控制器，借助近距离、高抗干扰的蓝牙无线通讯技术来获得机床的运行数据。通过对系统运行状态的完整保存，得以对故障进行再现和分析，可以大大提高系统的非机械性故障的维护效率。

　　目前的PC机有线网络技术发展成熟，可通过网线实现有线网络通信；PC机的接口齐全，通过USB与蓝牙适配器直接连接，可以实现与外围设备无线通信。虽然有线网络具有可靠性高的优点，但山于通过通信线缆连接不适用于工作环境恶劣的生产车间;而无线通信则使用方便，有利于车间的现场维护。考虑到两者的优势互补，提出了混合型网络数控系统。

　　混合网络型数控系统除了应具备通用数控系统中的伺服驱动，运动插补、逻粗控制等常规功能之外，还应只有网络通信、远程监控与诊断。混合网络数拎系统的关键问题在于研究数控系统的网络通信功能气_网络通信的日的在于建立稳定的双向通信通道，能够快速正确地传输各种实时和非实时信息.包括机床控制命令、数控代码和系统状态等。数控系统自动化程引起了维修费用增长，停机损失失等问题因此混合型网络数控系统支持远程监控再网络制造中的作用变得-非常重要。通过对机床加止过程的实时监渊，可以及时发现无报替故降或异常情况。有利于进行故障分析，减小维护的盲月性，降低尤报警信息的故阵或异常悄况对机床的损坏。

3 数控系统的有线网络通信研究

　　3.1 有线网络通信系统的结构分析

　　目前。有线网络通信系统结构上要有以下3种形式:

　　首先，带有串行通信接口(如RS232,RS485)的数控系统，通过串行接日可实现加工程序和有关参数的数据传递;似是，串行接日联网方法其通信速度慢，难以实现对加上过程的监控

　　其次，现场总线通信方式(Fiedbus)是通过一条通信电缆将控制设备与生产现场的智膨冬端进行连接。这种方式可根据信息类型和通信耍求将控制网和管理网分开，管理网主要完成实时性要求不高的数据传输;控制网完成可靠性和实时性高的数据传愉，但需要专用的硬件，难以满足系统迪用化的要求。
 
　　最后，以太网(Ethernet)为代表的局域网技术已经成熟，应用广泛，结构简单。TCP/IP协议的集成电路已经产生，简化厂通信系统。
   

　　通过对上述3种网络连接方式的分析，采用工业以太网作为有线网络通信平台。因为工业以太网的抗_扰性保证了在车问恶劣环境下的信息通畅及实时件;而且采用的全部都是标准件;系统通用性好;支持所有的编程语言;软硬件资源丰富。

　　采用星型网络拓扑结构，当一台机床发生故障时，其余各台机沫仍然可以正常工作，与总线型拓扑结构相比，可靠性高。网络化数控系统的结构如图1所示。