1引言随着现代制造技术的发展,数控设备已经在相当多的企业中得到普及和应用,如何管理和应用 好数控设备,使其充分发挥效率,是制造业必须面对的课题。在数控设备的信息化应用中,已经有 相当数量的企业利用了CAM(计算机辅助制造)技术。但是,CAM技术并不能解决自动编程后 程序如何传输的问题。由于零件复杂程度不同,数控程序大小也不同,特别是复杂零件由CAM产 生容量达1M以上程序的传输,由于数据信号的传输衰减率高、程序难以在断刀处续传等问题在很 大程度上影响我们应用的效率。特别是多品种、小批量的生产方式,大量的程序堆积在数控内存中 ,需要时常更换,仅用“原始”的手工输入,远远不能满足需要。因此,如何实现数控设备的群控 、数控程序的网络化管理一直是各企业数控应用所关注的问题。在DNC群控技术上,主要有直接 型DNC和间接型DNC两种,近两年来,一项新的技术——利用网络技术实现数控设备的DNC 群控方式的出现,为提高数控设备的综合利用效率提供了可能。同时,在企业信息整体系统的框架 下,如何将网络DNC群控集成纳入企业的PDM系统的技术和管理方式也急需研究。本文拟通过 多品种、小批量生产方式企业的数控设备网络DNC群控应用以及在PDM环境下的集成技术研究,提高数控设备群的管理和应用效率。2数控应用中常见问题分析一个多品种、小批量生产方式的企业,其数控设备群的管理应用通常存在以下问题:2.1容量的限制2.1.1内存有限每一个数控设 备的内存均极为有限,甚至存在某些CAM产生的程序容量超过数控内存的情况,尤其是在多品种 、小批量生产方式下,产品、零组件种类非常多,每一种均需要专用数控程序,数控设备的内存显 然不足。而且根据档案管理要求,需要将数控程序归档,生产时再由调试人员手工重新录入。2. 1.2重复劳动由于内存紧张,大量的加工程序需要反复输入和删除,相应地必须进行频繁的零件 准备工作,使操作更加烦琐,存在更多出错的可能性,工作效率低。2.2传输线路的限制2.2 .1信号衰减目前企业中大多数数控设备不具备网络功能,数据传输主要使用RS232串行通信 方式,而RS232串行方式理论通信距离为30m以内,否则信号衰减较大,误码率高。而当前 的大多数机加车间范围均超过了30m,因此不得不利用笔记本电脑等移动设备来实现程序传送以 及DNC加工等,严重影响了数控设备的效率。2.2.2传输延迟对于CAM产生的大容量程序 ,一般采用DNC在线加工,而由于数控端的处理速度与其相连接的计算机处理速度不一致,导致 数据传输验证失效使机床收不到计算机信号。2.2.3电磁干扰环境的电磁干扰对RS232串 行方式的DNC在线加工影响极大,轻则通讯中断,重则损坏机床。对来源于外部的干扰(如强电 ),可通过增强信号线和计算机的屏蔽解决,但对来自于数控机床(如火花放电类机床)自身的干 扰,即使采用上述方法也难以根本解决。2.3设备难于统一管理2.3.1机床异构企业不同时 期购买的机床,因生产厂家、型号不同,控制系统的通信协议也会不一致,必然导致NC程序的可 移植性差。在数控设备内存不足的情况下,更加大了程序管理的难度。2.3.2人员素质数控操 作者素质参差不齐,数控刀具的选择、参数的设置均对产品生产的效率和质量产生影响,不能最大 程度地发挥数控设备的效率。2.3.3集成管理各数控设备控制系统不一,加工程序量大而无序 ,大程序难以存储。程序难以共享,更谈不上对已完成程序进行电子签署、更改、发放和版本管理 等,不能纳入企业的统一集成系统中。2.3.4加工材料当需要加工特殊材料时,许多标准刀具 无法进行加工,必须由自制刀具代替,NC程序需要部分调整满足设计需求,导致程序无法完全定 型。同样存在反复录入修改等问题影响使用效率。3问题的解决途径目前,解决以上问题主要有以 下几种途径。a.直接型DNC每台机床配备一台旧计算机,利用RS232数据传输进行控制。 再将这些计算机进行联网统一管理。b.间接型DNC利用多串口卡和相应软件,由一台主计算机 统一管理加工程序,将RS232线连接到各机床。c.网络DNC群控利用高速可靠的网络和相 应软件,由一台主计算机统一管理加工程序,将100M的五类双绞线连接到各机床。直接型DN C技术含量较低,资金用量不大,本地管理较方便,离数控设备距离较近,信号质量能得到保证, 不会发生线路争用现象。但缺点是现场环境恶劣,不利于计算机的管理和使用,容易造成计算机的 高故障率。其次是占地面积大,在工房相当拥挤的情况下,没有空间实施此方案。而间接型DNC 资金用量偏大,离数控设备距离较远(超过30米)时,信号质量不能得到保证,同时,多串口卡 采用开关方式,不能同时对几台机床进行操作,实际还是存在线路争用现象。网络DNC群控则可 以完全解决前两者不能解决的问题,并直接联入企业的局域网发挥作用。在应用的具体过程中,还 能与企业的整体系统(如PDM、ERP)进行集成。当前部分企业已经应用了前两种技术,取得 了一定效果,而网络DNC群控尚未普及。但显而易见的是,在网络化的今天,网络DNC群控必 定是今后的发展方向。4数控设备的网络DNC群控本文以eXtremeDNC网络群控软件实 际应用的实例,系统分析在每一个过程的技术要点。4.1系统拓扑结构由于是网络DNC群控, 其系统的拓扑结构采用星型拓扑,以服务器为中心向各节点的数控设备发散,并联入局域网中,如 图1所示。在网络协议上,由于当前Internet和一般局域网均采用的是TCP/IP协议 ,因此系统也以TCP/IP协议为主要通信协议。图1系统连接示意图4.2系统布线数控程序 的传输中,电磁信号的干扰是影响信号传输的主要因素,因此,为保证通信质量,网络系统部分应 采用带屏蔽的五类双绞线(信号衰减率低,传输速度快),或采用非屏蔽线穿入金属管或铝塑管接 地的方法来解决。4.3通信测试在通信测试上,由于不同系统(如Fanuc、西门子、Num 等)的RS232接口提供的线序完全不同,必须查阅每台设备的系统说明书了解RS232的排 线序列,根据系统要求的布线规则实现机床与网络系统的连接,并进行相应的设备线路测试。4. 4网络DNC群控服务器的硬件配置技术网络DNC群控主要解决的是数控程序的通信传输问题, 因此对服务器性能要求不高,更注重的是系统的稳定性。通信和传输的速度和稳定性主要取决于服 务器网卡的选择;其次是内存需要适当扩大;而系统整体的稳定性和信息安全性主要取决于是否拥 有备份系统,因此扩充的硬盘和RAID卡是必备设备,而且最好采用RAID1镜像方式,保证 系统在稳定的环境下工作。4.5网络DNC群控软件配置技术由于网络DNC群控软件与企业的 局域网联接将会发挥更大的作用,因此服务器端最好安装WINDOWS2000Server, 保证系统稳定性。客户端安装系统不限。利用eXtremeDNC自身的权限管理功能,配合W INDOWS2000Server的权限管理,按不同方式对不同的人员设置权限。在权限设置 上,必须设计本企业的权限逻辑规则,减少权限配置的冗余。4.6功能测试在功能测试上,需要 由计算机技术员和车间工艺员分别就以下主要功能进行反复验证,确认前面通信测试和软件硬件配 置的有效性,主要针对系统的网络化、DNC群控、远程管理等功能进行确认。a.使用一台计算 机同时控制所有具备串行通信功能并被连接在网上的数控设备,实现加工数据的双向发送和接收; b.所有被连接设备均可同时实现数控文件远程调用;c.所有被连接的具备DNC功能的数控设 备同时实现远程DNC操作;d.数控文件的编辑、比较和数控文件轨迹绘图;e.通过远程命令 查看软件服务器指定机床的文件目录;f.不同用户的使用权限设置、管理功能;g.断刀点续传 功能;h.软件介绍的其它功能。5与PDM系统的集成技术5.1数控程序的管理数控程序的管 理,一般只是基于纸质的手工管理,每机床一份档案,一年后归档。在多品种、小批量的生产方式 下,大量的程序产生,给程序及相关资料的查询带来了很大困难。同样,通过远程调用的程序如果 不进行有序管理,势必也会造成查询困难。解决措施:利用OLE技术,在DNC软件设置的收件 箱中,建立EXCEL管理表格,建立程序与零件工序的对应关系,利用EXCEL的快速查询和 筛选功能进行程序的快速定位。以后还可以进一步将此EXCEL表格转为数据库进行管理,并集 成纳入到PDM系统中。管理字段如表1。表1管理字段机床号程序号产品代号零件代号工序号程 序鉴定单号阶段刀具情况加工时间其中,刀具情况和加工时间的内容非常多,将其做成TXT文件 ,再利用超级链接技术进行快速查询。上面做法主要针对工艺员的数控程序管理。在生产管理中, 还可以设定其它字段如日加工数量、合格数、废品数等进行数据库管理,分析程序效率、监控计划 执行等,并集成纳入到企业的生产管理系统中。5.2与PDM系统的集成PDM系统通过采用产 品设计制造的过程模型、框架结构式的统一集成平台、工程数据管理及分布式计算机网络环境等先 进技术,将产品的性能分析、设计、制造、管理等多个环节,在企业内部Intranet网络环 境下,实现异种计算机硬件设备和应用(软件)资源的有机集成。图2数控程序签署管理流程图网 络DNC群控所管理的数控程序,在PDM中主要是管理流程模型的建立以及电子文档运行有效性 的认定。一般应由计算机中心进行文件有效性和更改可追溯性的技术性认定,由档案管理部门提出 数控程序电子文档的归档办法,由标准化部门对方法进行标准化认证。在PDM系统的设置上,主 要是对数控程序的制定、签署、更改、发放和版本管理等,PDM程序签署管理流程如图2。6解决问题和实施效果6.1解决问题网络DNC群控软件的应用,将前面在需求分析中所暴露的问题均完全解决。下面主要列出网络DNC群控软件不同功能分别解决的问题。6.1.1联
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