数控机床从 1 95 2年诞生以来 ,无论是机床本身还是 NC系统的技术都有了巨大的进步 ,然而 NC代码程序传送的载体却仍然有很多机床沿用传统的纸带方式 .除了数据质量和成本方面的问题之外 ,使用纸带或软盘也给车间生产的计算机化管理带来了不便 .对于许多具有一定数量 NC机床的车间来说 ,引入分布式数控 DNC是一个简单而实用的解决方案 .建立 DNC系统是企业车间级自动化制造系统及先进制造技术系统的重要组成环节 ,也是企业实施先进制造技术的一个关键性难题 .DNC系统的优越性在于其简单的程序数据管理 .快速的 NC数据传送 ,以及数据传送所具有的更高的安全性能 ,且可实现 NC机床完全自动的、柔性的操作 .引入 DNC对于不同企业其目的是不同的 ,但通常有如下的原因 <1> .(1 )消除程序读入装置维护所需费用 ;(2 )减少数据输入错误 ;(3 )简化 NC程序管理 ;(4)降低或消除越堆越多的纸带库存 ;(5 )便于生产管理 ;(6 )增加加工系统的柔性 .最近国内外已有许多学者对分布式人工智能和多智能体系统等方面的理论进行了研究 ,希望能解决制造系统在网络环境下的优化组合与分工协作问题 ,开发环境主要是基于客户机 /服务器或浏览器 /服务器模式<2 > .由此看出 ,对分布式网络制造系统的技术要求代表了分布式对象的解决途径 .1 DNC系统的设计方案DNC(Distributed Numeral Control)在计算机和网络技术飞速发展的今天已经突破了传统意义上的图 1 DNC系统集成框图加工中心数控铣床数控车床数控电加工机床DNC主机CAPP系统CAM系统CAE系统CAD系统数据上传下达 ,其含义还包括使用廉价的个人计算机实现 NC程序的传送和各种信息的管理 ,同时也可包括生产信息的管理 .本文还涵盖了工程 CAD,CAE,CAPP,CAM系统与 DNC系统的集成 .系统的设计方案框图如图 1所示 .1.1 软件设计环境由于在 DOS系统下 ,无论用哪种语言 ,实现多串口同时通讯都有较大的困难 ,选择 Windows操作系统下的 Visual Basic语言能在实现多串口通讯的同时 ,生成比较友好的用户界面 ,便于用户的操作 .1 .2 硬件设计环境(1 ) Windows95 /98或者 Windows2 0 0 0操作系统 ;(2 )使用 486或更高级处理器 ,1 6 MB内存 ,80 MB硬盘空间 ;(3 ) Microsoft Mouse或兼容设备 ;(4) Microsoft Visual Basic软件系统 ;(5 )使用硬件握手连线 RTS和 CTS双机通讯系统 .1 .3 用 VB开发串行通信程序用 VB开发串行通信程序有两种方法 :一是利用 Windows的通信 API函数 ;另一种是采用 VB标准控件 MSComm来实现 .1 .3 .1 用 Windows通信 API函数利用 API编写串口通信程序较为复杂 ,需要掌握大量通信知识 ,其优点是可实现的功能更丰富、应用面更广泛 ,更适合于编写较为复杂的低层次通信程序 .采用这种方法编写串行端口通信程序一般可分为以下几个过程 :1初始化串行端口 ;2配置串口 ;3超时控制 ;4数据传输 ;5关闭串口 .1 .3 .2 用 VB通信控件 MSCommMSComm控件通过串行端口传输和接收数据 ,为应用程序提供串行通讯功能 .MSComm控件提供下列两种处理通讯的方式 :(1 )事件驱动通讯 .这是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法 .在许多情况下 ,在事件发生时需要得到通知 ,例如 ,在 Carrier Detect (CD)或 Request To Send (RTS)线上一个字符到达或一个变化发生时 ,可以利用 MSComm控件的 On Comm事件捕获并处理这些通讯件 .此外 On Comm事件还可以检查和处理通讯错误 .(2 )直接检查 Comm Event属性值法 .即在程序的每个关键功能之后 ,通过检查 Comm Event属性的值来查询事件和错误 .如果应用程序较小 ,并且是自保持的 ,这种方法可能是更可取的 .例如 ,如果写一个简单的电话拨号程序 ,则没有必要对每接收一个字符都产生事件 ,因为唯一等待接收的字符是调制解调器的“确定”响应 .为了实现多串口同时通讯 ,我选择了 Windows环境下的 Visual Basic语言编写用户界面 ,并使用了MSComm这个通讯控件编写通讯程序 ,这使得我的程序设计过程变得极为简单 .图 2 DNC系统界面2 设计的实现2 .1 界面设计部分本设计有两个界面 ,1进入界面 ,2主界面 .主界面包括了文件、参数、查看、帮助 4个主菜单 ,它们各自又包括若干子菜单 .通讯端口的初始化功能 ;文件的选择、发送和接收功能 ;通讯状态的检测和反馈功能 ;软件的使用说明功能 .2.2 加工中心部分2 .2 .1 硬件连接我系加工中心通讯接口已经实现了与 DNC控制计算机的连接 ,采用的是 7根线的硬件握手连接法 ,即 DCE设备使用 DSR(Data Set Ready)作为一个主握手线去通知 DTE它已具备接收数据的能力并且已准备好 ,同时 ,使用 CTS(Clear To Send)作为辅助握手线 ;另一方面 ,DTE设备使用 DTR(DataTerminal Ready)作为主握手线去通知 DCE它已做好接收数据的准备 ,还将 RTS(Request To Send)作为一个辅助握手线 .2 .2 .2 软件设计数据传输软件的设计应包括加工中心一侧和微机一侧的通讯软件 .由于在加工中心提供的菜单中 ,已经具备了对 RS2 3 2 C接口进行数据读写的操作功能 ,所以只需要实现微机一侧的通讯软件编制即可 .微机一侧的通讯软件包括了发送和接收两部分 ,由于两部分的功能基本对称 ,在此 ,仅就发送部分编程思想作如下介绍 .通讯接口控制方法有 3种 :轮询、中断控制、DMA,本设计采用最简单的轮询法 .由于硬件条件已实现硬件握手 ,所以软件设计采用查询 CTS和 RTS的方法来实现 .即发送端在发送之前 ,首先送出RTS信号 ,接收端在准备好后置 CTS信号 ,表示可以开始接收数据 .这样只要不断监视 CTS信号 ,就可以保证数据的安全发送 .3 DNC系统解决的关键技术设计中对如下关键技术进行了重点的研究 :(1 )通讯参数的选择和传递问题 ;(2 )多串口通讯中各串口的相对独立性问题 ;(3 )独立的端口检测功能 ;(4)加工中心的程序分段问题 ;(5 )实现 DNC主机与 CAD/CAE/CAM系统的集成 .该系统采用 VB高级语言编程实现 ,经实际使用 ,效果良好 .分布式数控系统的研制与实现@任建平$华北工学院机械工程系!山西太原030051分布式数控系统;;
数控机床;;
串行通讯;;通讯协议目的 本文针对我院现有的数控条件 ,实现包括数控车床、数控加工中心、数控线切割机床在内的分布式数控接口软硬件研究与开发 .方法 分析了 DNC系统的基本原理及其功能实现并采用 VB高级语言编程 .结果 实现计算机对数控机床的实时控制和工件的在线加工 .结论 实现了 DNC系统的集成 ,而且投资较小 ,效率较高 .<1> 吴锋.低成本DNC系统构成与控制结构
.机械与电子,1994,(2):34～35.
<2> 朱庆华,程涛.CORBA规范在分布式制造系统中的应用.中国机械工程,2000,11(3):397～399.和接收两部分 ,由于两部分的功能基本对称 ,在此 ,仅就发送部分编程思想作如下介绍 .通讯接口控制方法有 3种 :轮询、中断控制、DMA,本设计采用最简单的轮询法 .由于硬件条件已实现硬件握手 ,所以软件设计采用查询 CTS和 RTS的方法来实现 .即发送端在发送之前 ,首先送出RTS信号 ,接收端在准备好后置 CTS信号 ,表示可以开始接收数据 .这样只要不断监视 CTS信号 ,就可以保证数据的安全发送 .3 DNC系统解决的关键技术设计中对如下关键技术进行了重点的研究 :(1 )通讯参数的选择和传递问题 ;(2 )多串口通讯中各串口的相对独立性问题 ;(3 )独立的端口检测功能 ;(4)加工中心的程序分段问题 ;(5 )实现 DNC主机与 CAD/CAE/CAM系统的集成 .该系统采用 VB高级语言编程实现 ,经实际使用 ,效果良好 .分布式数控系统的研制与实现@任建平$华北工学院机械工程系!山西太原030051分布式数控系统;;数控机床;;串行通讯;;通讯协议目的 本文针对我院现有的数控条件 ,实现包括数控车床、数控加工中心、数控线切割机床在内的分布式数控接口软硬件研究与开发 .方法 分析了 DNC系统的基本原理及其功能实现并采用 VB高级语言编程 .结果 实现计算机对数控机床的实时控制和工件的在线加工 .结论 实现了 DNC系统的集成 ,而且投资较小 ,效率较高 .<1> 吴锋.低成本DNC系统构成与控制结构.机械与电子,1994,(2):34～35.
<2> 朱庆华,程涛.CORBA规范在分布式制造系统中的应用.中国机械工程,2000,11(3):397～399.