|
| 百度推广广告 | | 发生地方都是；离开；卢萨卡；离开 发送到搜索色撒发送到发生地... | |
| 百度推广广告 | | 发生地方都是；离开；卢萨卡；离开 发送到搜索色撒发送到发生地... | |
| biaoti1 | | 还是打开发生地方都是发生大幅度是否撒 是非得失发生地方司法... | |
|
（淮安信息职业技术学院，江苏 淮安 223013 ）
摘要:本文研究了数控机床网络化控制，介绍了数控机床组网方式和基于CAN总线的数控机床网络，给出了网络通讯结构和硬件方案、系统软件设计。
关键词: 网络化;数控机床; CAN总线
中图分类号:TP393.02 文献标识码:A
Research on Network Technology for NC Machine Tools of CAN Fieldbus-based
ZHU Shao-sheng
(Huai’an college of information technology , jiangsu 223013, China)
Abstract: This article researches control of network technology for NC machine tools, introduces the organizing network for NC machine tools and the network for NC machine tools of CAN fieldbus-based, suggests the composition of communication structure, hardware and system software design.
Keywords: Network ; NC machine tools; CAN Fieldbus;
0 引言——数控机床（NC machine tools）网络化的发展趋势
目前数控机床加工多采用单机操作，设备分散、封闭，数控机床加工时，先由人工输入加工程序，然后再进行切削加工，数控机床相互间无法传递信息，不具备制造资源管理及生产计划调度功能，无法高效利用其他高效率的制造信息，难以实现数控机床向高效率、高速度方向发展的要求。随着互联网技术的快速发展，现代制造业面临着一场新的革命，网络化制造正成为许多厂家技术改进的方向。网络化制造，是将计算机和网络技术与制造技术相融合，以数字化信息为基础，实现产品全生命周期的制造[1]。它能够充分有效的利用各种制造资源，并将之优化组合，最大限度的提高企业的效率。大量实践也证明,将数控机床组网后,由计算机统一控制管理构成数控机床生产线,或者构成更加先进的FMS、CIMS等制造系统,可有效提高数控机床的利用率和生产率。
1 数控机床组网的方式
目前常用的数控机床组网方式主要有三种：
1.1点对点串行通信型
早期的数控机床组网主要通过这种方式，即是通过计算机的串行通信接口（RS232、RS422）和机床的数控系统进行连接，这是一种点对点的连接方式。计算机和数控设备之间只能进行一般参数的通信，无法监控，通信速度也很慢，系统不容易扩展，目前不是主流的组网方式。
1.2局域网型
随着以太网((Ethernet)的发展，目前已渗透到各个工业领域，基于局域网的数控组网得到的高速发展，这种网络连接要求数控系统具有网络接口，这种组网方式是未来的发展方向之一，但这种组网方式存在实时性差，网络存取费用高，传输效率低等问题。
1.3现场总线（Fieldbus）型
是数控机床组网的主要发展方向。现场总线是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络，用它组网，能节约硬件数量与投资费用，系统具有很高的准确性和可靠性，并且设计简单、易于重构。本文主要在这方面作介绍。
2 现场总线（Fieldbus）简介
现场总线（Fieldbus）是当今工业自动化领域技术发展的热点之一，被称之为自动化领域的计算机局域网。它标志着工业控制领域一个新时代的开始，并将产生重要影响。目前它已经在制造业、交通业、楼宇自动化等方面有着广泛的应用。
根据国际电工委员会ＩＥＣ61158 ( International Electrotechnical Commision)标准定义,现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。目前流行的现场总线种类主要有：基金会现场总线FF、ProfiBus、WorldFIP、ControlNet/DeviveNet、CAN、LonWorks等。其中CAN(Controller Area Network)称为控制局域网，属于总线式通讯网络。最初是由德国Bosch公司为汽车监测、控制系统而设计的，由于CAN总线本身的特点，其应用范围已不再局限于汽车行业，逐步发展到用于其它工业领域的控制。CAN总线已形成国际标准，并被公认为最有前途的现场总线之一。
3 基于CAN总线的数控机床网络
为了使设计透明和执行灵活，CAN总线规范了任意两个CAN节点之间的兼容性，包括电气特性及数据解释协议，CAN协议分为二层：物理层和数据链路层（包括逻辑链路控制子层LLC和媒体访问控制子层MAC）。物理层决定了实际位传送过程中的电气特性，在同一网络中，所有节点的物理层必须保持一致，但可以采用不同方式的物理层，选择时具有很大的灵活性。CAN的数据链路层功能包括控制帧结构、执行总线仲裁、错误检测、出错标定和故障界定以及报文滤波、超载通知和恢复管理。
CAN总线具有如下特点：CAN Fieldbus为多方式工作，网络上任意一个节点均可在任意时刻主动向网络上的其它节点发送信息，而不分主从。网络上的节点可分成不同的优先级以满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134μs内得到传输。CAN采用非破坏性总线仲裁技术，能够大大节省总线冲突仲裁时间。通讯灵活，可方便地构成多机备份系统及分布式监测、控制系统[2]。
3.1数控机床网络通信结构及硬件设计
CAN总线结构简单、成本低，但实时性和可靠性好，目前得到了广泛的应用，如某系统结构框图如图1所示，系统采用总线式拓扑结构：
图1 基于CAN总线的数控机床网络系统结构
在这样的系统结构中，主监控计算机需安装控制软件，成为工业控制微机，如Intel双核系列计算机。CAN网络接口卡（如北京华控公司系列总线通讯卡）主要完成监控计算机对数控机床的通讯控制和通讯管理。数控机床与CAN总线的连接要根据机床的具体接口情况来进行连接：具备串行接口（如RS232、RS422）的数控机床应采用CAN总线技术使机床联入网络；具有MAP网络接口的数控机床可直接联入上层网络；没有串行接口的简易数控机床则应加入通信适配器才能连接入网[3]。
3.2数控机床网络通信系统软件设计
数控系统网络通信协议一般有三层：物理层、数据链路层和应用层。基于CAN总线的数控机床网络,必须建立监控计算机、前端和数控系统三者之间新的协议对应关系。但是应针对不同的数控系统通信协议和数控功能建立相应的通信协议转换软件模块。
目前,我国出现了许多CAN总线的模块化产品，为了利用已有资源，设计软件时,可运用模块化的设计思想,将操作平台划分为不同的功能模块,使每个功能模块处理各自相对应的信息,完成一个特定的功能,使之具有一定的独立性;各个模块构成一个完整的系统[4]（如图2）。
图2 软件模块结构图
在编制应用层程序时，可采用Borland公司发布的编程工具C++ Builder 6.0 Enterprise来开发应用程序，但应满足一些基本的数控机床网络功能：一是数据的接收与发送，以确保通讯的实时性；二是数控文件的传送与接收；在数控机床网络中,上位机应能向数控机床发送数控程序文件，数控机床也能接收其发送的数控程序文件，以便进行切削加工[5]。
4 总结
随着数控机床向开放式体系和智能化的方向发展，控制功能不断扩展，数控机床网络间以及数控系统与其他系统间的通信信息量会越来越多，越来越复杂，因此基于现场总线、以太网的数控系统网络将是主要发展方向。现场总线是底层设备之间的通信工具，基于CAN总线的数控机床网络解决了局域网型数控机床网络的缺点，结构简单、实时性好、可靠性高、通信距离长、连接设备多，大量的工程实践也证明这种组网方式是有效的、成功的，因而得到了很大程度的应用。
参 考 文 献
[1]毛慧.数控机床的网络化.家具与室内装饰,2005,（4）：90
[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用.北京：清华大学出版社,1999.6
[3]张萍.基于CAN总线的系统在教学实践中的应用.辽宁科技学院学报,2006,8(2):20-22
[4]刘琳. CAN现场总线在DNC集成制造技术中的应用.自动化技术与应用,2005,24(4):46-48
[5]周凯,廖强,陆启建.新一代网络数控系统.机械工艺师, 2000,（6）：7-9
收稿日期：2006-9-20
作者简介：朱绍胜（1975—），男，江苏淮安人，淮安信息职业技术学院机电工程系，硕士，主要从事金属切削加工、先进制造技术的教学与科研工作。
全科论文中心http://www.issncn.net
全科论文中心http://www.issncn.net
|
|
|
|
