基于DNC的网络制造技术的研究与应用

    0 引言

    在计算机技术和网络技术迅猛发展的今天，现代制造业日益体现出智能化(Intelligence)、网络化(Internte)、集成化(Integration)、创新(Innovation)和信息化(Information)的特点。数字化的产品研发设计和网络化制造已成为制造企业在21世纪的重要发展方向，DNC分布式数字控制，是以计算机技术、通讯技术、数控技术等为基础，把数控机床与上层控制计算机集成起来，从而实现数控机床的集中控制、管理以及数控机床与上层控制计算机间的信息交换。它是现代化机械加工企业实现设备集成、信息集成、功能集成的一种新方法，是制造业自动化的重要模式，也是实现MES等系统的重要组成部分。数字化的产品研发设计和网络化制造技术的应用使得企业的生产方式发生了根本性的变化，尤其是网络技术的应用使得企业内部局域网的功能由管理决策层延伸到制造加工层，整体信息化的集成使企业的CAD/CAM/CAPP等数字设计模块和数控加工设备的联系变得更为紧密，企业的信息传输和利用更为有效，从而为实现网络数控的信息集成和设备有效管理奠定了基础。

    数控设备作为制造业的重要资源，尽管其发展经历了从硬件数控、封闭式计算机数控到现在的开放式数控等阶段，但目前数控系统的网络通讯能力都很弱，传统的封闭系统，如早期FANUC,SIEMENS系统等都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CIMS 底层的联网运行，更不用说支持与Internet/Intranet的联网，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，建立与Iternet相联结的信息网络和相应的信息管理系统已成为必然。

    1 网络制造系统的组成及其特点

    经过多方面调研论证，南阳理工学院机电工程系选择华中科技大学机械科学与工程学院与北京兰光创新科技有限公司进行合作，引进了CIMCO DNC 数控机床联网系统CIMCO 1991年创建于丹麦的哥本哈根，是世界的DNC解决方案的领导者,CIMCO在欧洲DNC市场一直处于垄断地位，1999 年在美国成立销售中心和研发中心，2001年即成为北美DNC第一品牌。CIMCO在全球有300 多个专业代理商，软件有18 种语言版本，CIMCO 完全支持FANUC、SIEMES、MITSUCISHI、HEIDENHAIN、MAZAK及FAGOR等控制系统，具有良好的兼容性，支持标准的RS232、RS422、485、TCP/IP 等通讯协议，不论是RS232接口还是可连接到Hub 的以太网卡，都可实现通讯；而供管理系统使用的低层数控制造单元的数据采集、处理系统及DNC管理系统与CAD/CAM/CAPP系统的信息集成软件则由华中科技大学机械科学与工程学院开发。经过努力，成功地将制造中心所有数控机床及部分数字化设备连入局域网，网络制造系统组成见图1所示。

    图1 网络制造系统组成框图

    1.1 网络整体布局及特性

    整个网络分为两层结构：中心管理层与制造加工层。网络连接采用屏蔽5类双绞线连接，中心管理层由DNC管理服务器、工程数据库、Web服务器组成，数字开发设备通过中心交换机与中心管理层相连；制造加工层底端制造单元分为三组：第一组由7台华中I 型数控车床及一台FANUC数控车床组成，华中I型数控车CNC(Computerized Numerical Control)采用华中I型开放式数控系统，FANUC数控车CNC带有RS232串行接口；第二组由6台华中I型数控铣床及一台带仿形功能的华中II型数控铣床组成；第三组由4台小型数控加工中心及一台中型数控加工中心组成，4台小型数控加工中心CNC系统为SIEMENS 802D系统，中型数控加工中心CNC统为SIEMENS 810D系统，都带有RS232串行接口。为了便于管理、教学，每组都配有一台PC机，每台PC机与每组数控设备之间通过串口MOXA相连，PC机上行通过HUB与中心管理层相连。

    虽然学校已建有校园局域网，考虑网络系统运行的稳定性，还是自成体系组成内部局域网，采用Web服务器通过防火墙与外部网络环境(LAN或INTERNET)相连。