一、概述

　　隨著計算機應用技術和網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的功能極大地提高。由于以太網(wǎng)的前景普遍被看好，各大數(shù)控生產(chǎn)商紛紛推出了具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控系統(tǒng)。在DNC(Distributed Numerical Control)領域也出現(xiàn)了一種新型的數(shù)控機床網(wǎng)絡型式――基于以太網(wǎng)絡的DNC。以太網(wǎng)聯(lián)接是指將具有以太網(wǎng)功能的加工中心等數(shù)控機床以以太網(wǎng)的方式組網(wǎng)，實現(xiàn)單臺微機對多臺CNC的集中控制，其網(wǎng)絡構成結構如圖1所示。在這種方式下，DNC軟件開發(fā)商通常要根據(jù)數(shù)控生產(chǎn)商提供的開發(fā)軟件包進行二次開 發(fā)，具體針對不同的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)出各自的通訊接口軟件。本文介紹的基于以太網(wǎng)的數(shù)控機床網(wǎng)絡控制系統(tǒng)JCSDNC(Ethernet)是針對FANUC系 統(tǒng)開發(fā)的，適用于配有FANUC 0iB/15i/16i/18i/21i，Power Mate i-D/H系統(tǒng)的機床組網(wǎng)。

　　圖1 以太網(wǎng)聯(lián)接網(wǎng)絡構成

二、構建以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡對數(shù)控系統(tǒng)的要求

　　機床以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡要求數(shù)控系統(tǒng)在硬件上具有以太網(wǎng)功能，即具有以太網(wǎng)卡或快速以太網(wǎng)卡，在“軟件”方面則要求CNC具有內(nèi)置的以太網(wǎng)函數(shù)。其內(nèi)部通訊處 理機制如圖2所示。對于內(nèi)置以太網(wǎng)卡，通訊過程的處理是通過CNC的CPU。這就意味著CNC的運行條件會影響內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊，相應地，內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊狀況也會影響CNC的處理過程。

　　圖2 基于以太網(wǎng)方式的內(nèi)部通訊機制

　　內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的處理優(yōu)先級低于如下操作：自動循環(huán)或手動方式下每個主軸的運動控制。因此，在自動運行期間，通訊速度將會降低。另一方面，由于內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的優(yōu)先級高于CNC的屏幕顯示操作、C語言執(zhí)行器(除高級任務)、宏命令執(zhí)行器(除執(zhí)行宏)。在執(zhí)行內(nèi)置以太網(wǎng)的通訊時，這些操作將會被延時處理。

　　由以太網(wǎng)方式聯(lián)接的網(wǎng)絡傳輸速度明顯地較串口高，每秒傳輸速率可以達到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系統(tǒng)內(nèi)置了一些函數(shù)接口，使以太網(wǎng)聯(lián) 接可以實現(xiàn)控制計算機和數(shù)控系統(tǒng)的直接通訊。也就是說，在這種方式下不但可以實現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的快速傳輸，而且可以在主控計算機端自動獲得完全的設備信息、生產(chǎn)信息、遠程控制加工中心，為自動化生產(chǎn)創(chuàng)造更完備的條件。

　　數(shù)控機床網(wǎng)絡控制系統(tǒng)要更好的適應生產(chǎn)的需要，在傳統(tǒng)DNC軟件的功能基礎上還需具備四個功能模塊：NC程序管理模塊、現(xiàn)場監(jiān)控模塊、遠程監(jiān)控模塊以及基 于Internet進行遠程訪問的數(shù)據(jù)通信部分。

三、功能模塊

　　1. NC程序管理模塊

　　NC程序作為加工過程中重要資源之一，對其進行高效的數(shù)據(jù)化管理已經(jīng)成為DNC軟件不可缺少的一部分。NC程序的管理根據(jù)管理目標對象，分為對程序進行生 命周期內(nèi)的管理和NC程序內(nèi)部信息管理。

　　在本模塊中對NC程序的整個生命周期進行了嚴格的管理，從NC程序的生成到消亡都提供一套嚴格的管理手段。在不同時期，對NC程序的狀態(tài)可設置為編輯、審 核、定型三種，其工作過程如圖3所示。程序的最初狀態(tài)是可以自由編輯的，經(jīng)過審核後可以開始進行試加工。而程序一旦經(jīng)試切驗證完成后就到達定型狀態(tài)，不能再進行編輯，直至消亡。

　　圖3 NC程序的生命周期

　　對NC程序的內(nèi)部屬性進行管理主要包括程序號、程序注釋、零件圖號、所加工的零件號、加工工序號、加工范圍、機床、用戶信息等進行管理。在本系統(tǒng)中可對程序根據(jù)圖號、零件名稱、工序、機床等進行多種條件的復合查尋，同時對加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進行管理。

　　2. 現(xiàn)場監(jiān)控模塊

　　現(xiàn)場監(jiān)控模塊是實現(xiàn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的基礎。通過五類線或超五類線與具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控機床直接聯(lián)接，可以實現(xiàn)控制、監(jiān)測和對數(shù)控機床的診斷。此外，目前市場上有一些軟件生產(chǎn)商把只具有串口通訊功能的加工中心以以太網(wǎng)方式甚至是無線方式聯(lián)接。這兩種方式在本質(zhì)上是區(qū)別于以太網(wǎng)聯(lián)接的，它們只是通過轉(zhuǎn)接口變換 了聯(lián)接方式，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成以太網(wǎng)方式傳輸，其通訊的瓶頸依然存在于串口通訊。但這種做法可以克服工廠施工條件惡劣、布線不便等問題。