本文探討了機床聯網與數控程序管理系統解決方案的相關內容。

　　一、引言

　　近年來，隨著計算機技術、通訊技術和數控技術的發展以及制造自動化的需要，DNC技術得到越來越廣泛的應用。目前，以CIMS為代表的企業信息化理念已經受到越來越多的重視，DNC也逐漸由單一的程序傳輸演變為集數據管理、生產信息監控等功能的擴展DNC，成為CIMS集成的關鍵一環。

　　二、DNC的概念和特點：

　　術語DNC最早是指分布式數控系統(DistributedNumericalControl)，其含義是用一臺大型計算機同時控制幾臺數控機床。后來隨著科學技術的進步，數控系統由NC(NumericalControl)發展為CNC(ComputerNumericalControl計算機數控系統)，每一臺數控機床由一臺計算機(CNC系統)來控制,所以過去的DNC概念已失去意義。

　　現在的CNC系統功能已非常完善，一般都支持RS-232C通信功能，即通過RS-232口接收或發送加工程序，有很多CNC系統可實現一邊接收N/C程序一邊進行切削加工，這就是所謂的DNC(DirectNumericalControl)，但不是所有的CNC系統都支持這一功能，有一些系統只是先將接收的加工程序存儲在系統內存(Memory)里，而不能同時進行切削加工，這種傳輸形式一般叫塊(BLOCK)傳輸。

　　隨著電子技術的飛速發展，過去一些只能在大型機或工作站上運行的CAD/CAM軟件，現在也可在很便宜的微機上應用，這使得CAD/CAM系統逐步得到普及。這些CAD/CAM系統一般可進行3-D形式的曲面造型及生成相應的N/C代碼，這些3-D形式的N/C代碼都很長，一般能達到幾百K及幾兆不等，大部分CNC系統的內存都很難容下這么大的加工代碼,這時用DNC進行傳送加工最為經濟，因為對大部分CNC系統來說，擴充系統內存都非常昂貴，而目前PC機及對其內存的擴充都非常便宜。所以說用RS-232串行通信口對車間中的NC機床進行聯網是目前用好NC機床的一個重要手段。

　　三、目前機床通訊以及數控程序管理狀態：

　　1.數控程序通訊方式的現狀及問題

　　1)車間現有的數控系統繁雜，各系統之間所用的通訊程序也不一樣，造成相互之間互不兼容的現狀，給技術人員、操作人員的編程和應用帶來很多不便，大大限制了零件的轉移加工。

　　2)通訊程序為1對1的通訊程序，不具有程序自動反應和監測功能，在進行機床與計算機的通信時，必須2個操作者同時工作，1個在機床前操作機床，另一個在計算機終端前操作通訊軟件，二者交替操作，才能完成通訊工作，所以十分不便。現實操作中大部分工廠采取的方式是數控機床邊上放一臺電腦，或多臺數控設備共用一臺電腦的形式，傳輸軟件大多為機床廠隨機帶的軟件，dos版居多。程序的傳輸采用交互的形式進行，即機床設為等待狀態后，電腦端再傳輸。

　　3)不能實現遠程傳輸，技術人員工作環境差。車間中噪音、灰塵、油氣等，環境較差，應盡可能減少技術人員為傳輸程序而在機房、機床之間奔波，安心在機房把程序編好，由操作人員在機床邊遠程調用，技術人員在調試程序時再與操作人員一起調試程序，程序調通之后在機床邊由遠程傳輸功能，自動傳輸到對應的目錄下或數據庫內。

　　4)車間對各臺數控設備加工程序的管理，采用的是磁盤管理方式。一方面磁盤介質容易損壞;另一方面，對于沒有軟驅的數控系統，必須先將磁盤上的程序拷貝到通訊用的計算機上，臨時連接進行通訊。不僅操作不便，而且不便于對機床的加工任務進行管理，更無法對設備現場的加工程序進行檢測。一般來說，車間離編程室都有較遠的距離，技術人員通過拷軟盤或抱筆記本電腦的方式傳輸程序，來回奔波于兩地之間，浪費很多時間，不利于提高工作效率，并且頻繁的熱插熱拔容易燒壞機床接口。

　　5)各種登陸、機床端口信息無記錄，不能方便地查看。

　　6)沒有程序傳輸成功或失敗的信息反饋。

　　7)不能實現從程序的任意位置傳輸，比如換刀處等。

　　8)一些機床的高級功能未能發揮出來，如ftp，nfs等。

　　9)部分老的數控系統，內存空間有限，程序一多，機床的內存空間就不夠了，大量的加工程序不得不進行反復的刪除和鍵入，頻繁重復的零件準備工作浪費了大量的工作時間，直接影響到數控機床的效率，加工程序反復編制也影響了程序的穩定性。

　　10)一個單位的數控機床可能使用了多種不同的數控系統，按照傳統的聯網方式，一般是給每臺機床配備1臺PC機，針對不同的數控系統使用不同的通信程序，弊端是顯而易見的。而且車間放很多電腦，工業環境惡劣，電腦壽命大大縮短，而且凌亂、不利于管理。而數控設備正超向集成化、智能化、網絡化方向發展，越來越具有pc機等高級計算機的特點，當前的數控設備大多處于一種單機操作的形式，需要象pc機一樣，進行網絡化改造，實現資源的共享。

　　2.數控程序的管理現狀

　　1)目前，大部分技術人員采取的方式是每個人在計算機上建立不同的目錄，隨著人員的增加，程序量的膨脹，存在程序版本混亂、查找困難等問題，如果有人調動或跳槽，其程序能否安全地調用的確是個疑問，再者，程序的安全問題，自己已調好的程序有可能誤操作，乃至別人無意更改了你的程序，這些都是經常發生的問題。但是，在數控加工中無小事，很容易產生批次問題，性質就嚴重了。

　　2)另外，程序在調用之前能否查看一下刀路軌跡、兩個版本能否智能地比較一下，有沒有更改的字符，有沒有錯漏行?能否實現簡單的地址數學運算?

　　3)程序結構問題，數控程序要和對應的零件模型關聯，還要有相應的刀具清單、刀具參數、工藝卡片等文檔，隨著數碼相機的普及，最好把關鍵工序的加工狀態、裝夾狀態、特殊刀具形狀記錄下來，并與程序一起存放，下一次調用就很形象、很直觀。

　　4)最后一個是程序狀態問題，有的剛剛編寫的，有的是在調試的，有的是定型的，如何區分不同性質的程序，對不同的人設置不同的權限，也是非常重要的。

　　四、解決方案：

　　采用成熟的、完善的DNC解決方案，用一臺計算機進行多臺數控機床的程序管理和程序傳輸。

　　好處：解決上述機床通訊以及數控程序管理狀態中存在的所有問題，具體表現在：

　　1)DNC通訊軟件可以支持各種數控系統，支持各種通信標準;

　　2)支持從機床端自動調用計算機內的NC程序文件;

　　3)可以遠程將多個數控程序打包并調用;

　　4)支持CNC機床的在線加工，并可實現多機床的同時在線加工，支持在線加工時的斷點續傳功能，支持DNC在線加工時子程序的在線調用;

　　5)支持NC程序文件從機床端到計算機端的自動下載;

　　6)多臺機床可以同時調用所需的加工程序;

　　7)自動生成文件傳輸信息報表，便于統計及核查管理;

　　8)完善的錯誤信息報告;

　　9)提供不同數控程序的各種方式比較功能，便于比較兩個或多個程序間的不同;

　　10)能提供強大的數控程序編輯功能;

　　11)傳輸距離不受限制;

　　12)提供程序數據庫管理功能;

　　等等.

　　五、機床聯網的幾種整體方案：

　　由于各數控車間(或工廠)的規模不等、工作習慣不同，因而各單位的聯網方案也不盡相同，可能是典型的某一種連接形式，也可能是幾種形式的結合。但其原理是相通的，下面就把最常見的幾種聯網方案介紹一下。

　　1.中間客戶機型

　　在這種方案中，采用一臺客戶機通過多路RS232接口(或多功能串口通訊卡)，控制多臺數控設備，而每臺客戶機又通過以太網與服務器、車間、整個工廠乃至Internet無縫連接起來，其典型結構如圖9。

　　此主題相關圖片如下：

　　在這種方案中，采用一臺客戶機通過多路RS232接口(或多功能串口通訊卡)，控制多臺數控設備，而每臺客戶機又通過以太網與服務器、車間、整個工廠乃至Internet無縫連接起來，其典型結構如圖9。

　　這種方案的優缺點是：

　　優點：

　　a)成本低，當機床數量越大，每臺機床的平均成本越低。

　　b)局域網的建設不是必須的，與原系統變化不大。

　　缺點：

　　a)當某一硬件或軟件發生故障時，會影響多臺設備的運轉。

　　b)受RS232傳輸距離的限制，超過15米時，必須增加長距離接受器。

　　c)需要較多PC機。

　　2.多串口設備服務器型;

　　這種方案的特點是采用一臺多串口設備服務器，實現多臺數控設備與以太網的連接，這樣，在以太網上的任意一臺計算機，都可以直接控制該網絡的任意一臺機床。

　　此主題相關圖片如下：

　　優點：

　　a)平均成本較低，與上一方案相比，成本略高，但當機床數量較多時，成本仍然較低。

　　b)靈活性好，因為任何一臺計算機都可以控制任意臺數控設備，故具有較高的靈活性。

　　缺點：

　　a)當多串口設備服務器發生故障時，會影響多臺設備。

　　b)受RS232傳輸距離的限制，超過15米時，必須增加長距離接受器。

　　3.單串口設備服務器型

　　這種設計方案的特點是：每臺串口數控設備上都分別裝有一臺單串口設備服務器，實現任意設備與以太網直接相聯，達到在以太網上的任意一臺計算機，都可以直接控制任意一臺數控設備。

　　此主題相關圖片如下：

　　單串口設備服務器

　　圖11單串口設備服務器型結構圖

　　優點：

　　a)靈活性好，可以做到任意一臺計算機都可以直接控制任意一臺數控設備，使得數控設備控制的靈活性大大提高。

　　b)可靠性強，因為這種連接方式是典型的星型連接，即便單串口設備服務器發生故障，只會影響一臺設備。

　　c)不受RS232傳輸長度的限制。

　　缺點：

　　a)需要建設標準的局域網。

　　b)成本稍高。

　　六、DNC通訊軟件：

　　常見的兩款世界級DNC軟件，美國XpertDNC公司的XpertDNC通訊軟件，歐洲CIMCO公司的DNX-Max軟件。優點，功能強大，成熟，均為國外頂級的DNC通訊軟件;缺點，價格都比較高。

　　此外，隨著國內DNC技術的發展，一些有實力的公司紛紛開發出自己的DNC通訊軟件，如北京機床研究所的JCSDNS，東升軟件的DSDNC等。因為這些公司原本就是從事數控機床的相關工作的，所以他們開發出都比較專業，有的甚至可以與國外的相媲美，而他們的價格都比較低，是中小企業上馬數控機床聯網項目的好選擇。