网络数控系统及其关键技术分析

　　3.2.3　数控系统的操作实时性与可靠性

　　目前, Internet和Intranet多采用TCP/IP网络协议,高速以太网和ATM网都支持这类网络协议。但是在开放的Intranet内, TCP / IP网络协议不易用于实时通信。主要原因是大多数计算机网络不允许连续传输任意长度的数据量,而是将较长的数据拆分为小块数据———包(Packet)单独发送。一旦出现数据丢失时,需要重发丢失的数据。同时,边加工边传输数据这种方式本身就具有一定的局限性。一方面传输过程中容易产生现场干扰等不可预料的错误,另一方面加工中增加了一个传输计算机从而降低了数控系统的可靠性。更重要的是形成了网络数控系统专用控制器通信的速度瓶颈。现在的复杂型面切削加工一般都有高精度高速度的要求, 当复杂型面插补直线段的长度小于0.05mm时,专用控制器进行传输加工的速度只有每分钟几百毫米。这远远不能满足型面雕刻、高精度曲面铣削等高速加工要求。

　　因此,网络数控系统可以采用标准PC硬件和操作系统,扩大数控系统的存储容量。使CAD、CAM计算的加工代码可通过标准网络一次传输到作为加工代码储存载体的硬盘上。

　　3.2.4 远程监控与诊断

　　数控机床自动化程度的日益提高,复杂性的迅速增加引起了维修费用增高,停机损失巨大的问题。所以,网络数控系统支持远程监控在网络制造中的作用变得非常重要,成为衡量数控系统性能的一个重要方面。通过对机床加工过程的实时监测,可以及时发现故障或异常情况。当数控系统产生故障时,数控系统生产厂家可以通过Internet对用户的数控系统进行快速诊断与维护,可以大大减少维护的盲目性,提高设备完好率,满足用户对数控机床的远程故障监控、故障诊断、故障修复的要求。

　　全球化计算机网络的发展、多媒体技术的成熟、远程视频技术、传感器技术的大量应用都为网络数控系统具备远程监控作用提供了坚实的技术基础。在线监测主要包括机械故障、生产环境、底层设备主要部位,部件的传感器信号,设备运行信号,底层设备及控制器的故障报警灯和状态变化指示灯信号等。所有信息都应当不仅可在本地及时处理,还可将所有的监测信息加工成可以在网上传输的形式,发送给远程监控和诊断中心。其中待解决的主要问题有:

　　(1) 远程数据的传输、存储和压缩格式。实现远程监控与诊断需要首先解决的问题之一就是远程数据格式的统一问题,没有统一的数据格式,就无法实现信息的交流。目前来看,各个公司、科研机构之间的监控和诊断数据格式并不统一。这种情况已经成为制约信息共享的瓶颈之一。

　　(2) 远程设备数据的获取方式。远程设备数据的获取方式由实时采集和非实时采集之分,但2种方式都要使传统意义上的设备状态监测终端通过Internet / Intranet从设备运行现场传输到远程诊断中心的服务器上,从而获得远程设备的运行状况信息。它们存在着对系统硬件要求较高,一旦网络出现暂时阻塞等小问题,系统无法正确工作;手工编程难度大,而使用组态软件又缺乏灵活性;客户端和服务器端都必须安装软件,安装调试难度大等缺陷。

　　(3) 监控与诊断数据库的建立。监控和诊断数据库的建立作为远程监控和诊断中心设计的核心内容,其设计和构建是非常重要的。数据库一般包括2部分:一部分是包含存放诊断专家系统知识的数据库,存放设备信息、设备数据的数据库,存放用户信息、用户问题及应答信息的数据库等;另一部分是数据库管理系统(DBMS) ,为用户及应用程序提供数据访问,并具有对数据库进行管理、维护等多种功能。远程监控和诊断数据库的性能已经关系到数控系统运行稳定性的成败。目前对数控系统远程监控和诊断的研究才刚刚起步,只有国外几家厂商利用网络建立起了自己的数控系统远程监控和诊断系统。

　　(4) 网络监控与诊断的安全性。网络监控与诊断的安性是非常关键而又复杂的问题,主要包括信息的完整、保密和可用等因素。对于集成了控制网络的网络数控系统来说,安全性更为重要。由于TCP / IP协议采用了较为宽松的安全策略,使得网络安全收到威胁(包括操作系统的安全性及防火墙的安全) 。为了保证客户端数据访问、数据传输的安全性及数据的可靠性,必须建立一套安全策略。譬如,采用较为安全的操作系统WindowsNT、Linux等;制订合法用户的使用权限等级,采用口令系统,防止非法用户的访问;对于系统的招标投标机制,建立相应的联络口令,避免非法用户接受和分配任务;采用防火墙技术,提高服务器端的安全等级;采用数据加密技术,防止数据在传输过程中被非法用户窃取,造成生产技术的泄密等。此外,漏洞扫描和入侵检测技术对提高网络系统的安全性能也大有处。

4 结束语

　　网络数控以Internet技术、通讯技术、数控技术和计算机技术为技术,远程设计、数控编程和数控加工集成在一起,实现了数控系统等数控设备的网络化和集成化,已成为数控系统发展的必然趋势。它具有十分广泛的技术内涵。文中涉及了国内外对网络数控系统的研究现状,对关键技术的探讨仅仅是网络数控系统在利用网络资源进行生产应用的一个方面,有关利用网络技术对数控系统大范围内的资源优化课题有待于进一步探索。