網(wǎng)絡(luò )數控制造系統中常用DNC通訊接口模式

　　DNC 分布式數字控制（ DiSTributed Numerical Control） , 是以計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、數控技術(shù)等為基礎， 把數控機床與上層控制計算機集成起來(lái)， 從而實(shí)現數控機床的集中控制、管理， 以及數控機床與上層控制計算機間的信息交換。它是現代機械加工企業(yè)實(shí)現設備集成、信息集成、功能集成的一種新方法， 是制造自動(dòng)化的重要模式， 也是實(shí)現CIMS 等集成制造系統的重要組成部分。

　　在過(guò)去十幾年， 人們將大量的精力投向FMS（Flexible ManufactureSystem）系統的研究， 但實(shí)際應用結果表明， FMS 的這種不僅注重信息流的集成， 更強調物流的集成與自動(dòng)化， 雖然具有運行效率高和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)， 但投資風(fēng)險大、見(jiàn)效慢、可靠性較差。相對于FMS, DNC 是投資小、見(jiàn)效快、并具有較好柔性的集成制造系統。隨著(zhù)計算機技術(shù)、數控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的發(fā)展， DNC 的內涵和功能也在不斷擴大， 目前DNC 系統已具備制造數據傳送、狀態(tài)數據采集與處理、刀具管理、生產(chǎn)調度與監控、單元控制和CAD/CAPP/CAM接口等功能。

　　在分析現有DNC 主機與數控系統通信接口功能的基礎上， 從DNC 通信接口功能的角度可將DNC 分為基本DNC、狹義DNC 和廣義DNC 三種?；緝热萑绫? 所示。

表1 DNC 分類(lèi)

　　目前， 在實(shí)際DNC 系統集成應用中，常采用基于串行口通訊的接口模式、以太網(wǎng)絡(luò )模式。筆者重點(diǎn)對以上DNC 的二種通訊接口模式分別介紹。

　　1 基于串行口通訊的DNC 接口模式

　　利用數控機床提供的RS232C 或RS485 接口， 采用點(diǎn)對點(diǎn)型或星形拓撲結構， 實(shí)現串行通信。這是目前在車(chē)間中應用最多的一種通信方法， 但這種通信方法存在工控微機多、投入成本高、管理和維護工作量大和易于出錯等缺點(diǎn)。目前使用的數控系統大多帶有RS232C 串行通信接口。利用該RS232C 接口可直接實(shí)現基本DNC 通信和狹義DNC 通信功能。

　　1.1 帶串口擴展卡的DNC 通訊接口模式

　　帶串口擴展卡的DNC 接口模式是上世紀90 年代中期出現的模式， 如圖1 所示， 在當時(shí)大家還普遍使用單機傳輸的年代， 此方式是一種創(chuàng )新， 可以說(shuō)它代表了當時(shí)我國DNC 產(chǎn)品的最高水平。MOXA C320Turbo 卡（ 或其它多路串行通訊卡） 是通過(guò)ISA（ 或PCI） 插卡的方式與計算機連接， 再通過(guò)一根帶屏蔽的10 芯電纜線(xiàn)連接通訊模塊， 每個(gè)通訊模塊帶8 個(gè)通訊口， 可以實(shí)現多個(gè)通訊模塊級聯(lián)， 每個(gè)通訊口最多帶8 個(gè)節點(diǎn)， 每個(gè)計算機又可以擴展4 個(gè)ISA（ 或PCI） 插卡， 這樣一臺計算機最多可以擴展256 個(gè)RS- 232 接口。通訊模塊與計算機之間距離不能太長(cháng)， 一般在十幾米左右。

　　1.2 帶串口服務(wù)器的DNC 通訊接口模式

　　串口服務(wù)器的功能是將來(lái)自TCP/IP 協(xié)議的數據包， 解析為串口數據流； 反之， 也可以將串口數據流打成TCP/IP 協(xié)議的數據包，從而實(shí)現數據的網(wǎng)絡(luò )傳輸， 它能將多個(gè)串口設備連接并能對串口數據流進(jìn)行選擇和處理， 把現有的RS232 接口的數據轉化為IP 端口的數據， 這樣就能夠將傳統的串行數據送上流行的IP 通道， 而無(wú)須過(guò)早的淘汰原有的不帶以太網(wǎng)模塊的數控系統設備， 從而提高現有設備的利用率， 節約了投資， 簡(jiǎn)化了布線(xiàn)， 如圖2 所示。在數據處理方面， 串口服務(wù)器完成的是一個(gè)面向連接的RS232 鏈路和面向無(wú)連接以太網(wǎng)之間的通訊數據的存儲控制， 系統對來(lái)自串口設備的串口數據流進(jìn)行處理， 并進(jìn)行格式轉換， 使之成為可以在以太網(wǎng)中傳播的數據幀，對來(lái)自以太網(wǎng)的數據幀進(jìn)行判斷， 并轉換成串行數據送達響應的串口設備。在實(shí)際應用方面， 串口服務(wù)器將具有TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)接口映射為Windows 操作系統下的一個(gè)標準串口，應用程序可以像對普通串口一樣對其進(jìn)行收發(fā)和控制， 因此，串口服務(wù)器在數控系統組網(wǎng)中的功能是把來(lái)自數控系統的任何信息透明地傳輸到局域網(wǎng)上的任何一個(gè)計算機， 也可以把來(lái)自局域網(wǎng)的任何信息透明地傳輸給數控設備； 相當于局域網(wǎng)和串口設備的網(wǎng)關(guān)通過(guò)為串口服務(wù)器配置IP 地址， 使數控機床成為局域網(wǎng)中的一個(gè)節點(diǎn)， 從而擁有局域網(wǎng)的部分功能， 實(shí)現資源共享。