無(wú)線數(shù)控DNC網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

摘 要：闡述了基于無(wú)線的DNC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，借助相關(guān)硬件設(shè)備完成了數(shù)控車間DNC網(wǎng)絡(luò)體系的搭建，并將該網(wǎng)絡(luò)與金工實(shí)習(xí)中心主干網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)了各類數(shù)控機(jī)床與DNC客戶終端的網(wǎng)絡(luò)連接及數(shù)據(jù)交換。

關(guān)鍵詞：DNC；機(jī)床無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；通信參數(shù)

在制造業(yè)中加工程序的傳輸作為現(xiàn)代制造技術(shù)的一個(gè)重要方面發(fā)揮的作用越來(lái)越大，程序傳輸網(wǎng)絡(luò)體系（即DNC網(wǎng)絡(luò)）的構(gòu)建為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造的實(shí)現(xiàn)提供了重要的手段。而當(dāng)前制造企業(yè)存在著數(shù)控系統(tǒng)比較繁雜、設(shè)備比較分散、工作現(xiàn)場(chǎng)較為雜亂和集成化程度低等缺點(diǎn)，給DNC網(wǎng)絡(luò)體系的搭建帶來(lái)了很大的困難，因此，必須要找到一個(gè)適用于當(dāng)前制造企業(yè)的DNC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法。

針對(duì)上述現(xiàn)象，本文借助南京農(nóng)業(yè)大學(xué)金工實(shí)習(xí)中心的硬件設(shè)備進(jìn)行了無(wú)線 DNC網(wǎng)絡(luò)體系的設(shè)計(jì)與構(gòu)建。DNC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊與數(shù)控等技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了與制造過(guò)程相關(guān)的設(shè)備與上層計(jì)算機(jī)客戶端，從而實(shí)現(xiàn)制造設(shè)備的集中控制管理，實(shí)現(xiàn)集成通信、計(jì)劃、管理和設(shè)計(jì)等功能于一體，是現(xiàn)代化機(jī)械加工車間實(shí)現(xiàn)設(shè)備集成、信息集成和功能集成的一種新方法，是車間自動(dòng)化的重要模式[ 1 ]。

1 車間網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與組建

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)金工實(shí)習(xí)中心現(xiàn)有硬件設(shè)施有服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)路交換機(jī)、數(shù)控車床及加工中心等，數(shù)控車床10臺(tái)，數(shù)控銑床3臺(tái)，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC、SIEMENS等系統(tǒng)，中心應(yīng)用的軟件有CIMCO DNC-Max編程傳輸軟件、CAXA二維電子圖板、AUTOCAD、UG等?，F(xiàn)根據(jù)金工中心現(xiàn)有的軟硬件設(shè)施使用狀況及所需實(shí)現(xiàn)程序傳輸?shù)墓δ茉O(shè)計(jì)如圖 1所示的星形DNC 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2 DNC網(wǎng)絡(luò)體系的硬件設(shè)施及通信軟件

DNC網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建所需要的主要軟硬件及具體要求如下。

無(wú)線智能終端也稱為無(wú)線串口服務(wù)器，是一個(gè)帶有CPU和嵌入式OS及完整TCP/IP協(xié)議的獨(dú)立智能設(shè)備，作用是將數(shù)控設(shè)備的RS232接口數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)的RJ45接口數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，完成串行數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)IP包之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換[ 2 ]，并與無(wú)線接入點(diǎn)AP連接。本系統(tǒng)采用MOXA公司生產(chǎn)的MOXA W2150 Plus無(wú)線串口服務(wù)器，可以通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)（AP）在長(zhǎng)達(dá)100米的距離上與任何計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。

無(wú)線接入點(diǎn)（Access Point，AP）是用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線交換機(jī)，是將數(shù)控機(jī)床通過(guò)無(wú)線智能終端連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間設(shè)備的信息傳遞。

本系統(tǒng)采用MOXA公司生產(chǎn)的Moxa AWK-3131A三合一工業(yè)級(jí)無(wú)線AP，支持IEEE802.11n技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)300Mbps，能夠在2.4或5GHz頻段下操作，并且向后兼容目前的802.11a/b/g，滿足了不斷增長(zhǎng)的快速數(shù)據(jù)傳輸和信號(hào)覆蓋范圍更廣泛的要求。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，交換機(jī)最主要的功能就是網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換，交換機(jī)是一種基于MAC地址識(shí)別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。本系統(tǒng)采用MOXA公司生產(chǎn)的IKS-6726A/6728A系列工業(yè)級(jí)交換機(jī)，該交換機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃配置更加靈活，最多可以安裝4個(gè)千兆網(wǎng)口和24個(gè)快速以太網(wǎng)口。

程序傳輸軟件為CIMCO DNC-Max系列軟件，CIMCO DNC- Max是基于以太網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)，利用工廠現(xiàn)有局域網(wǎng)，將網(wǎng)絡(luò)延伸到各設(shè)備節(jié)點(diǎn)（即客戶端），從而使數(shù)控設(shè)備與各個(gè)客戶端及工作站形成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3 硬件的連接

車間數(shù)控設(shè)備的情況如表 1 所示。

常用數(shù)控系統(tǒng)的RS232接口主要有25腳和9腳兩種，該實(shí)習(xí)中心的數(shù)控設(shè)備均可采用9腳接口。FANUC設(shè)備接口需采用FANUC專用接口，并與數(shù)控系統(tǒng)JD36A接口相連接，SIEMENS設(shè)備直接與數(shù)控系統(tǒng)的RS232接口連接。數(shù)控系統(tǒng)RS232傳輸常用線有：TXD/RXD、RTX/CTX、DTR/DSR三對(duì)線加GND線，共7條，為了設(shè)備的安全有時(shí)會(huì)多加一條保護(hù)地線，具體引腳定義如表2所示。

硬件部分主要是無(wú)線智能終端、無(wú)線接入點(diǎn)（AP）的安裝連接及所有設(shè)備IP地址的設(shè)置。無(wú)線智能終端采用的是MOXA W2150 Plus，其串口管腳為準(zhǔn) DB9 管腳，與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī) RS232針D型接頭定義相同，整個(gè)系統(tǒng)所有的MOXA W2150 Plus無(wú)線智能終端配置固定的IP地址、網(wǎng)關(guān)及密碼，與無(wú)線接入點(diǎn)連接，并通過(guò)交換機(jī)連接至所有的管理客戶端，所有設(shè)備IP分配如表3所示。

4 通信參數(shù)的設(shè)置

4.1 無(wú)線智能終端與機(jī)床的參數(shù)設(shè)置

無(wú)線終端與數(shù)控機(jī)床都需設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)、停止位數(shù)、反饋?zhàn)址?、握手方式、結(jié)束代碼和換行符等參數(shù)，參數(shù)設(shè)置時(shí)要求無(wú)線智能終端相應(yīng)通信參數(shù)必須和數(shù)控設(shè)備的串口通信參數(shù)一致，否則無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)習(xí)中心有SIEMENS、FANUC兩種數(shù)控系統(tǒng)，通信參數(shù)的設(shè)置如表4所示。

4.2 客戶端參數(shù)設(shè)置

本體系采用CIMCO DNC- Max通信模塊。在該模塊的DNC設(shè)置中可以增加機(jī)床并設(shè)置如圖2所示傳輸參數(shù)，在設(shè)置客戶端參數(shù)時(shí)必須保證與數(shù)控設(shè)備的通信參數(shù)相同，此外需根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的具體情況設(shè)置波特率，不能為了節(jié)省程序傳輸時(shí)間而使用過(guò)高的波特率，過(guò)高或過(guò)低的波特率會(huì)降低程序傳輸過(guò)程中通信效率。

4.3 系統(tǒng)的通信規(guī)范

數(shù)控系統(tǒng)都有特定的程序書寫格式，程序格式錯(cuò)誤機(jī)床將不接收程序。例如SIEMENS 802C的程序，就必須按以下格式書寫。

SIEMENS系統(tǒng)程序格式為：

程序第一行中%為起始符號(hào)，N為程序名起始符，ABC為程序名稱，MPF為程序文件格式（MPF為西門子系統(tǒng)默認(rèn)的加工主程序擴(kuò)展名），整個(gè)加工程序以%結(jié)尾。

5 結(jié)語(yǔ)

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)金工實(shí)習(xí)中心DNC網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建，由于該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、擴(kuò)展性能強(qiáng)、靈活性大等特點(diǎn)，在實(shí)習(xí)中心的數(shù)控實(shí)踐教學(xué)中等到很好的應(yīng)用。目前中小型制造企業(yè)存在著數(shù)控系統(tǒng)種類多、數(shù)控設(shè)備不集中、工作場(chǎng)地臟亂等特點(diǎn)，該體系的建立對(duì)于存在上述情況的企業(yè)在數(shù)控加工中的程序傳輸具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊延清.DNC網(wǎng)絡(luò)體系的設(shè)計(jì)與構(gòu)建[J].現(xiàn)代制造工程，2011（11）：60—64.

[2] 施吉祥.基于無(wú)線的DNC系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2011（5）：118—121.

作者簡(jiǎn)介：吳洪彬，（1978-），男，漢族，江蘇靖江人，碩士，工程師，研究方向：現(xiàn)代制造技術(shù)及CAD/CAM。