（机械工程专业论文）基于internet的数控机床远程监控技术研究.pdf

淀5 曩一 ：、煦大学联学位论文 r e s e a r c ho f t h e t e c h n i q u e t om o n i t o rn cm a c h i n et o o l r e m o t e l y b a s e do ni n t e r n e t a b s t r a c t n o wt h et e c h n i q u eo fn e t w o r kt h a th a sb e c a m em a i n s t r e a mo fm o d e r ni n 南r m a t i o n t e c h n i q u es t e pb ys t e p w a sv e r yn o t i c e a b l ea t m a n u f a c t u r i n g o n e st r e n do fm o d e r nn c m a c h i n et o o li si n t e r c o n n e c t e dt on e t w o r k ，w h i c hp 删e sm o s tm a s s i v eb a s ef o rr e m o t e l y m o n i t o r i n g a n dn e t w o r km a n u f a c t u r i n g n cm a c h i n et o o lp r o v i d e dt h ei n f o r m a t i o n o f c u r r e n t l y m a c h i n i n gs t a t ef o rr e m o t em o n i t o r i n gs p o ta n d r e c e i v e dt h ec o m m a n do fr e m o t em o n i t o r i n g v i ah i g h - s p e e dc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ，t h i sp r o v i d e dr e m o t ed i a g n o s i sa n dm a i n t e n a n c e 。 u l t e r i o r l y ，i f n cm a c h i n e t o o lw a si n t e r c o n n e c t e dt on e t w o r kt h a tw i l lm a k ean e wf r a m e w o r k o fn e t ，r e a l i z e i n t e g r a t i o n o fb o t t o m e q u i p m e n t o fn cm a c h i n i n ga n d s y s t e m o f c a d c a e c a ma n dm i s e r po f e n t e r p r i s e , a n db u i l dc i m sw h i c hi sb a s e do n r e m o t e d e s i g n a n dm a n u f a c t u r e a l o n g w i t hi n f o r m a t i o n p r o d u c t i o n 。 n c s y s t e mh a s i n t e r n a ln e t w o r kf u n c t i o na n dr e a l i z e dt h er u n i o no fr e m t om o n i t i n gi n s o m ea d v a n c e dn cm a c h i n et o o l sn o w i nt w oy e a r sr e c e n t l y , s e v e r a lf a m o u sc o m p a n y ，w h i c h m a n u f a c t u r en ct o o lo rn cs y s t e m 髓w o r l d , p r o d u c e dn e wc o n c e p to rs h o w p i e c e t h e e x a m p l ei sm a z a k ，o k u m a , a n ds i e m e n s t h ec o m m o n n ct o o l sw h i c ha r el a r g e l yu s e da t p r o d u c t i o nw e r en o th a v ef u n c t i o no f n e t w o r k i nt h et h e s i s ，w er e a l i z e dt h et e c h n i q u et o m o m t o rn cm a c h i n et o o lr e m o t e l yv i ai n t e r n e tw h i c hb a s e d o n c h e a pc o m m u n i c a t e c o n t r o u c r 。 t h i st e c h n i q u eu s e de m b e d d e di n t e r a c ta n dr e m o t em o n i t o r i n gt oc o m i n u e dm o n i t o ri m p o r t a n t p a r a m e t e r o f n cm a c h i n et o o l ，s u c ha sw o r k i n gp a r a m e t e r , o n 帕f f s t a t e ，p o w e r o f e l e c t r i cm o t o r , t e m p e r a t u r eo fb e a r i n g ，v i b r a t i o na n d e t c t h i st e c h n i q u ec o u l dc o n t r o lt h ep a r a m e t e ro fn c e q u i p m e n t v i ar e m o t em o n i t o r i n gc o m p u t e ra n da l s oa d j u s ti tr e m o t e l y a tt h es a m et i m e ，t h i s t e c h n i q u ec o u l da c e o m p l i 矗氆e c o m m u n i c a t e df u n c t i o nb e t w e e nt h en cm a c h i n ea n dr e m o t e m o n i t o r i n gc o m p u t e r ，s u c h a su p l o a do rd o w n l o a dan c p r o g r a m ，r e a lt i m em a c h i n i n g o n l i n e a n d e t c t h e h a r d w a r e o f c o m m u n i c a t e c o n t r o l l e r r e a l i z e d b y e m b e d d e d i n t e m e t t e c h n i q u e , a n d c o m p o s e d o f a t m e g a l 2 8 l m c u a n d r t l 8 0 1 9 a s t h e s y s t e m o f s o f t w a r er e a l i z e d p r o t o c o l o fi p ，a r p ，i c m p ，t c pa n dh t t po ft c p i p t h et r a n s m i s s i o no f n c p r o g r a m t o rr s 2 3 2 。2 沈阳工业人学硕士学位论文 i n t e r f a c eu s e dt c p p r o t o c 0 1 t h em o n i t o r i n go f o n - o f i n t e r f a c ea n da n a l o gs i g n a l si n t e r f a c e u s e dh t t pa n dc g ib yw e b t h ec o m p u t e ro fr e m o t em o n i t o r i n gc o u l dc o n t r o le v e r y i n t e r f a c eo f n cm a c h i n et o o l si f i th a v e i e e x p l o r e r t h e t e c h n i q u e i nt h et h e n sa d a p tt oc o n l l l q o nn cm a c h i n et o o l s 。w h i c hw e r e l a r g e l yu s e d i np r o d u c t i o n i th a st h ec h a r a c t e r i s t i co f g e n e r a lm a dc h e a p i ta l s oh a st h ea d v a n t a g e t h a tn c m a c h i n et o o l sc o r m e e t e dd i r e c tt oi n t e r a c t , b e c a m et h eu n a i d e dn o do f n e t w o r k ，c o m m u n i c a t e d e x p e d i e n t l y w i t ht h er e m o t e m o n i t o r i n gc o m p u t e r , a n di n t e g r a t ee x p e d i e n t l y w i t ho t h e rn e t w o r k o f e n t e r p r i s e k e yw o r d s ：i n t e r n e t ；n c m a c h i n et o o l ；r e m o t em o n i t o r i n g ；e m b e d d e di n t e r n e t 3 ， 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特n d i l 以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。 签名：堑幽日期：蟹 ：! ：竺 关于论文使用授权的说明 本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 签名：叁坚坞 导师签名： 至苎 日期： 沈雕工业大学硕士学位论文 芍言 在计算机技术和网络技术特剐是i n t e m e t 技术迅猛发展的冲击下，制造业正发生着 一场深刻懿交革，各静巍遴专l 造理念不叛潇璇，查鞋敏捷毒l 遗、虚拟枣l 造、智能毒造、翱 络化分散制造、全球制造等陀1 11 1 3 4 。加工单元的远程监控技术就成为这些技术的重要组 成部分 2 1 。加工单元的远程监控表现为生产加工的操作者与被操作对象在物理上进行分 裹，蠢在继惑、逻辑上遴行集成。这一发展，一方甏扩大了操纷豢对操俘对象憋控裁蕊 围，提高了管理者对加工歧备运行情况举握的方便程度，实现了远程的技术咨询、远程 设备的故障诊断及维修；另一方面可以共享制造资源，迅速开拓市场，实现从设计到加 工、扶管理到生产弱全吝过程套网络支持下斡连续集袋。 作为最终执行机构，制造业的基本加工单元和耋凄资源数控机床必须有效地支 持上述发展。尽管数控机床的发展经历了从硬件数控、封闭式计算机数控到现在的开放 式数控等除段，毽基嚣数控援痰藜爨终逶镶能力都缀弱。传统熬舅阚数控系统，翔 f a n u c 、s i e m e n s 等都只带有普通的通信接口，如r s 2 3 2 c 、r s 4 2 2 和r s 4 8 5 等仅具有 i s o 物理层的功能。目前研制开发出的基于p c 的开放式数控系统，虽然可以在硬件上 t 登秘卡，经并寒开发密撩痤翡斑蠲程窿，全瑟可靠缝支持c i m s 底层静联网运幸亍。 为此，本课题将研制适用予各类数控机床、基予i n t e r a c t 平台的、以研制嵌入式邋 信控制器为基础的、w e b 技术为支持的数控加工单元远程懿控技术。 4 沈阳工业大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 远程监控技术的发展状况 远程监控技术楚计算机技术、蹰络技术和溢控技术的结合。远程监控最早泉自于送 疗系绫中鲍远程诊版系统。垦髓，该技术在朦疗系绞孛发展较为完善，但在极槭行业 中，发展的步伐则较为缓慢。在机械行业，监控技术经过了如下三个发展阶段：单机监 控系统，即用单台计算机进行设备的蕊控工作；集中式盗控系统，有多台计算机组成， 其中一台诗舞捉投巷l 其毽多台计算枫进行监控；最盛发展到了网络范围蠹的远程监控。 远程监控技术的组织方式是非常灵活的，可以是i n t e m e t 范围内的，也可以是一个局域 网范围内的。目前，对于远程监控技术的研究正处予积极的探索中，并有相应的应用系 统爨掰5 l 【7 】。 对于邋程监控技术，国内外展开了积极的研究。阕外，著名的n a t i o n a l i n s t r u m e n t 公司就在它的产品l a b v i e w 中加入了网络通信处理模块，因而可以在 基予网络范圈内遴行篮控数据懿传送。1 9 9 7 每1 是，善藩熬予i n t e m e t 蕊露内戆远程麓 控诊断工作会议由斯坦福大学和麻省理工大学联合主办，这次会议得到了制造业、计算 机业、网络业和仪表业等许多大公司的热情支持，例如f o r d 、s u n 、 p 、b o e i n o 等。之磊交这些公霹褥裁合作黎阕雄爨了一个实验谯豹系绞t e s t b e d 2 1 1 3 。t e s t b e d 可以初步实现在i n t e m e t 范围内的信息监控和故障会诊，但与最初的设计目标相去甚 远，所以目前只怒起到一种研究作用。另外，还有许多著名的国际组织m i m o s a ( m a c h i n e r y i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t o p e n s y s t e 辍a l l i a n c e ) 、i v i f i p ( s o c i e t yf o rm a c h i n e r y f a i l u r e p r e v e n t i o nt e c h n o l o g y ) 、c o m a d e m ( c o n d i t i o nm o n i t o r i n g a n d e n g i n e e r i n g m a n a g e m e n t ) 等，也展开了对近程监控技术的研究，并提出了一定的信息交换和数据处 理静标准。 国内，对于远程监按技术也开展了积极研究。嚣前，颈安交邋大学、啥尔滨工业大 学、华中理工大学、上海交通大学、含肥工业大学等的研究成果较为先滋。这悠大学一 般都建立了一个警传远穰盗控技术的溺点。钢魏由西安交邋大学联合其 氇死所蠢狡共| 霹 5 ， 沈阳工业大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 远程监控技术的发展状况 远程监控技术楚计算机技术、蹰络技术和溢控技术的结合。远程监控最早泉自于送 疗系绫中鲍远程诊版系统。垦髓，该技术在朦疗系绞孛发展较为完善，但在极槭行业 中，发展的步伐则较为缓慢。在机械行业，监控技术经过了如下三个发展阶段：单机监 控系统，即用单台计算机进行设备的蕊控工作；集中式盗控系统，有多台计算机组成， 其中一台诗舞捉投巷l 其毽多台计算枫进行监控；最盛发展到了网络范围蠹的远程监控。 远程监控技术的组织方式是非常灵活的，可以是i n t e m e t 范围内的，也可以是一个局域 网范围内的。目前，对于远程监控技术的研究正处予积极的探索中，并有相应的应用系 统爨掰5 l 【7 】。 对于邋程监控技术，国内外展开了积极的研究。阕外，著名的n a t i o n a l i n s t r u m e n t 公司就在它的产品l a b v i e w 中加入了网络通信处理模块，因而可以在 基予网络范圈内遴行篮控数据懿传送。1 9 9 7 每1 是，善藩熬予i n t e m e t 蕊露内戆远程麓 控诊断工作会议由斯坦福大学和麻省理工大学联合主办，这次会议得到了制造业、计算 机业、网络业和仪表业等许多大公司的热情支持，例如f o r d 、s u n 、 p 、b o e i n o 等。之磊交这些公霹褥裁合作黎阕雄爨了一个实验谯豹系绞t e s t b e d 2 1 1 3 。t e s t b e d 可以初步实现在i n t e m e t 范围内的信息监控和故障会诊，但与最初的设计目标相去甚 远，所以目前只怒起到一种研究作用。另外，还有许多著名的国际组织m i m o s a ( m a c h i n e r y i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t o p e n s y s t e 辍a l l i a n c e ) 、i v i f i p ( s o c i e t yf o rm a c h i n e r y f a i l u r e p r e v e n t i o nt e c h n o l o g y ) 、c o m a d e m ( c o n d i t i o nm o n i t o r i n g a n d e n g i n e e r i n g m a n a g e m e n t ) 等，也展开了对近程监控技术的研究，并提出了一定的信息交换和数据处 理静标准。 国内，对于远程监按技术也开展了积极研究。嚣前，颈安交邋大学、啥尔滨工业大 学、华中理工大学、上海交通大学、含肥工业大学等的研究成果较为先滋。这悠大学一 般都建立了一个警传远穰盗控技术的溺点。钢魏由西安交邋大学联合其 氇死所蠢狡共| 霹 5 ， 沈g i l t 2 业大学硕士学位论文 镬建豹c e r n e t ( c h i n am o d e md e s i g nn e t w o r k ) 、合g 毽散大学的全球范围内的智能嗣 络数控系统( 烈e t c n c ) 等f 6 l 。 1 2 数控机床远程监控技术的发展 数控机床的远程监控技术的产生与发展主要体现在数控机床以及数控系统的网络化 方瑟。鄹终数控系统逯过毫速遴售嬲络( n t e r n e t ) 庭及黠蟪起运黎鉴控点提供当女# 搬工 状态信息并接收远程监控命令，是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造 的基础单元。 数控撬床网络透信在技本实现上霹大钵上分羹二零孛路线：一憝莹数按系统凌部集戏 网络通信功能，设计制造带有网络接 啪口数控系统，此项技术多为数控系统生产厂商掌 握；二是在数控系统外部，为数控系统附加瞬络功能，在硬件上对原有数控系统的各种 逶镕接口遴抒改造翻转换，这至连网遗售的嚣戆。魏耱方式实褒较兔灵瀵，基凌功i 主 要受到原有通信接口的局限。 1 2 1 在数控机床内部集成网络i 巍信功黼技术的发展状况 对于凌数控系统志鄂集或掰络遥慧礴惹翡技本，峦于涉及委数控系统懿设诗露罐技 术，所以，其技术都由数控系统生产厂商推出和实现。这方面最有代表性的是两门子公 司的高端数控系统产品8 4 0 d 鹏1 舡垤m _ n c 和8 4 0 cw i n d o w s 版。这几种数控系统可以 逶j 壹模羧泡话、i s d n 或e t h e r n e t 接入i n t e m e t ，与遨程静计翼税透信，蜜凌远稷诊繇帮 远瑕服务。远程的技术人员在远程计算机上不但可以实时地观看枫床运行时的画面，并 且能够象现场人员一样进行相应的交互式操作，诸如编辑修改加工程序数据，监控各轴 当前的状态，编辑修改p l c 耧痔，送行文 孛传输等等，阕薅还可敬在魏场入爱与远程 服务王程9 露之闻扇动一个会话鬻口，一方输入的文字信息谯另一方同时鼹示出来，实现 二者的即时在线聊天( c h a t ) 。日本山崎马扎克( m a z a k ) 公司的f u s i o n6 4 0 产品也 实现了类似的远程诊断功能。西本大隈( o k u m a ) 公司戴推密了网络c n c 产晶o s p e 1 0 0 ，共以o s p e 1 0 0 为核心，提出了i tp l a z a 概念。垦撂是在阙络支持下实现远程壤 拟机，达到远程的实时在线加工仿真和c a d c a m 一体化。相对而言。国内数控系统 的设计水平和带0 造生产能力都整体很弱，在纂于专两计算机的传统鍪数控系统方面基本 6 沈g i l t 2 业大学硕士学位论文 镬建豹c e r n e t ( c h i n am o d e md e s i g nn e t w o r k ) 、合g 毽散大学的全球范围内的智能嗣 络数控系统( 烈e t c n c ) 等f 6 l 。 1 2 数控机床远程监控技术的发展 数控机床的远程监控技术的产生与发展主要体现在数控机床以及数控系统的网络化 方瑟。鄹终数控系统逯过毫速遴售嬲络( n t e r n e t ) 庭及黠蟪起运黎鉴控点提供当女# 搬工 状态信息并接收远程监控命令，是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造 的基础单元。 数控撬床网络透信在技本实现上霹大钵上分羹二零孛路线：一憝莹数按系统凌部集戏 网络通信功能，设计制造带有网络接 啪口数控系统，此项技术多为数控系统生产厂商掌 握；二是在数控系统外部，为数控系统附加瞬络功能，在硬件上对原有数控系统的各种 逶镕接口遴抒改造翻转换，这至连网遗售的嚣戆。魏耱方式实褒较兔灵瀵，基凌功i 主 要受到原有通信接口的局限。 1 2 1 在数控机床内部集成网络i 巍信功黼技术的发展状况 对于凌数控系统志鄂集或掰络遥慧礴惹翡技本，峦于涉及委数控系统懿设诗露罐技 术，所以，其技术都由数控系统生产厂商推出和实现。这方面最有代表性的是两门子公 司的高端数控系统产品8 4 0 d 鹏1 舡垤m _ n c 和8 4 0 cw i n d o w s 版。这几种数控系统可以 逶j 壹模羧泡话、i s d n 或e t h e r n e t 接入i n t e m e t ，与遨程静计翼税透信，蜜凌远稷诊繇帮 远瑕服务。远程的技术人员在远程计算机上不但可以实时地观看枫床运行时的画面，并 且能够象现场人员一样进行相应的交互式操作，诸如编辑修改加工程序数据，监控各轴 当前的状态，编辑修改p l c 耧痔，送行文 孛传输等等，阕薅还可敬在魏场入爱与远程 服务王程9 露之闻扇动一个会话鬻口，一方输入的文字信息谯另一方同时鼹示出来，实现 二者的即时在线聊天( c h a t ) 。日本山崎马扎克( m a z a k ) 公司的f u s i o n6 4 0 产品也 实现了类似的远程诊断功能。西本大隈( o k u m a ) 公司戴推密了网络c n c 产晶o s p e 1 0 0 ，共以o s p e 1 0 0 为核心，提出了i tp l a z a 概念。垦撂是在阙络支持下实现远程壤 拟机，达到远程的实时在线加工仿真和c a d c a m 一体化。相对而言。国内数控系统 的设计水平和带0 造生产能力都整体很弱，在纂于专两计算机的传统鍪数控系统方面基本 6 沈g i l t 2 业大学硕士学位论文 镬建豹c e r n e t ( c h i n am o d e md e s i g nn e t w o r k ) 、合g 毽散大学的全球范围内的智能嗣 络数控系统( 烈e t c n c ) 等f 6 l 。 1 2 数控机床远程监控技术的发展 数控机床的远程监控技术的产生与发展主要体现在数控机床以及数控系统的网络化 方瑟。鄹终数控系统逯过毫速遴售嬲络( n t e r n e t ) 庭及黠蟪起运黎鉴控点提供当女# 搬工 状态信息并接收远程监控命令，是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造 的基础单元。 数控撬床网络透信在技本实现上霹大钵上分羹二零孛路线：一憝莹数按系统凌部集戏 网络通信功能，设计制造带有网络接 啪口数控系统，此项技术多为数控系统生产厂商掌 握；二是在数控系统外部，为数控系统附加瞬络功能，在硬件上对原有数控系统的各种 逶镕接口遴抒改造翻转换，这至连网遗售的嚣戆。魏耱方式实褒较兔灵瀵，基凌功i 主 要受到原有通信接口的局限。 1 2 1 在数控机床内部集成网络i 巍信功黼技术的发展状况 对于凌数控系统志鄂集或掰络遥慧礴惹翡技本，峦于涉及委数控系统懿设诗露罐技 术，所以，其技术都由数控系统生产厂商推出和实现。这方面最有代表性的是两门子公 司的高端数控系统产品8 4 0 d 鹏1 舡垤m _ n c 和8 4 0 cw i n d o w s 版。这几种数控系统可以 逶j 壹模羧泡话、i s d n 或e t h e r n e t 接入i n t e m e t ，与遨程静计翼税透信，蜜凌远稷诊繇帮 远瑕服务。远程的技术人员在远程计算机上不但可以实时地观看枫床运行时的画面，并 且能够象现场人员一样进行相应的交互式操作，诸如编辑修改加工程序数据，监控各轴 当前的状态，编辑修改p l c 耧痔，送行文 孛传输等等，阕薅还可敬在魏场入爱与远程 服务王程9 露之闻扇动一个会话鬻口，一方输入的文字信息谯另一方同时鼹示出来，实现 二者的即时在线聊天( c h a t ) 。日本山崎马扎克( m a z a k ) 公司的f u s i o n6 4 0 产品也 实现了类似的远程诊断功能。西本大隈( o k u m a ) 公司戴推密了网络c n c 产晶o s p e 1 0 0 ，共以o s p e 1 0 0 为核心，提出了i tp l a z a 概念。垦撂是在阙络支持下实现远程壤 拟机，达到远程的实时在线加工仿真和c a d c a m 一体化。相对而言。国内数控系统 的设计水平和带0 造生产能力都整体很弱，在纂于专两计算机的传统鍪数控系统方面基本 6 沈阳工业大学硕士学位论文 没有产晶帮集成潮络功憝静技术雅密，丽在开放式髂系结构静数控系统鹣研究帮发震上 具有一定的承平，弗且也推出了一系歹4 产品。 在数控系统内部集成网络通信功能的另一种方法是采用新的体系结构。对于采用基 予p c 靛开黢式 奉系结榆能数撩系统，由于本身静开放式式结构翻p c 枫其有翡成熬的 网络功能和连网技术，所以其网络相关功能的实现较为容易。进入9 0 年代以来，由予 计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术熨快的更新换代。世界上许多数控系统生产 厂家利用p c 税丰富的软硬俘资源开发开放式体系终梅静薪一代数控系绕。开放式俸系 结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智b 化、网络化方向大 大发展。许多国家纷纷研究开发这种系统，如美国科学制造中心( n c m s ) 与空军共i 司 领导的“下一代工作站，祝臻控翻嚣体系结构”n g c ( t h en e x tg e n e - m t i o nw o r k s t a t i o n m a c h i n ec o n t r 0 1 ) ，欧共体的“是动化系统申开放式体系缕 奄”o s a c a ( o p e n s y s t e m a r c l l i t e c t u r ef o rc o n t r o lw i t h i na u t o m a t i o ns y s t e m s ) ，日本的o s e c ( o p e l l s y s t e me n v i r o n m e n t f o r c o n t r o l l e r ) 计翔，中国的o n c ( o p e nn u m e r i c a l c o n t r o l s y s t e m ) 等。开发的磅究成果已褥至成爆，如c i n c i n n a t i - m i l a c m n 公司从1 9 9 5 年开始在 其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的a 2 1 0 0 系 统。开放式体系结构可| 奠大量采用通用微机的先迸技术，翻多媒体技术、网络技术，实 褒声控鱼动缡程、图形扫臻鸯动缡程、霹终农线编程与加工等。避年来，我国蛉广大数 控研究者相继开发出了如中华i 型、蓝天i 型、航天i 型、华中i 型等开放式数控系 统。其中以华中i 型较具代表往，它采用工业p c 机上配适配器卡的结构，是基于通用 3 2 经工业p c 撬鞠d o s 平台熬嚣款式体系缀檐，荚有较好戆模块纯、滋次讫褥，匹，系 统配套能力强扩展与伸缩性较好，便于二次开发，较好地实现了网络环境下的 c a d c a p p c a m 一体化。其它几种类型的国产开放式数控系统也都有其各自的特点， 并郡在进一步兹寇落和笈震之中。 1 2 2d n c 技术及其连鼬趱信功能的发展状况 对于在数控系统外部附加网络通信功能的技术，起源于d n c 技术并随着d n c 技 术酌发震嚣逐溺笈震。 7 沈阳工业大学硕士学位论文 没有产晶帮集成潮络功憝静技术雅密，丽在开放式髂系结构静数控系统鹣研究帮发震上 具有一定的承平，弗且也推出了一系歹4 产品。 在数控系统内部集成网络通信功能的另一种方法是采用新的体系结构。对于采用基 予p c 靛开黢式 奉系结榆能数撩系统，由于本身静开放式式结构翻p c 枫其有翡成熬的 网络功能和连网技术，所以其网络相关功能的实现较为容易。进入9 0 年代以来，由予 计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术熨快的更新换代。世界上许多数控系统生产 厂家利用p c 税丰富的软硬俘资源开发开放式体系终梅静薪一代数控系绕。开放式俸系 结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智b 化、网络化方向大 大发展。许多国家纷纷研究开发这种系统，如美国科学制造中心( n c m s ) 与空军共i 司 领导的“下一代工作站，祝臻控翻嚣体系结构”n g c ( t h en e x tg e n e - m t i o nw o r k s t a t i o n m a c h i n ec o n t r 0 1 ) ，欧共体的“是动化系统申开放式体系缕 奄”o s a c a ( o p e n s y s t e m a r c l l i t e c t u r ef o rc o n t r o lw i t h i na u t o m a t i o ns y s t e m s ) ，日本的o s e c ( o p e l l s y s t e me n v i r o n m e n t f o r c o n t r o l l e r ) 计翔，中国的o n c ( o p e nn u m e r i c a l c o n t r o l s y s t e m ) 等。开发的磅究成果已褥至成爆，如c i n c i n n a t i - m i l a c m n 公司从1 9 9 5 年开始在 其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的a 2 1 0 0 系 统。开放式体系结构可| 奠大量采用通用微机的先迸技术，翻多媒体技术、网络技术，实 褒声控鱼动缡程、图形扫臻鸯动缡程、霹终农线编程与加工等。避年来，我国蛉广大数 控研究者相继开发出了如中华i 型、蓝天i 型、航天i 型、华中i 型等开放式数控系 统。其中以华中i 型较具代表往，它采用工业p c 机上配适配器卡的结构，是基于通用 3 2 经工业p c 撬鞠d o s 平台熬嚣款式体系缀檐，荚有较好戆模块纯、滋次讫褥，匹，系 统配套能力强扩展与伸缩性较好，便于二次开发，较好地实现了网络环境下的 c a d c a p p c a m 一体化。其它几种类型的国产开放式数控系统也都有其各自的特点， 并郡在进一步兹寇落和笈震之中。 1 2 2d n c 技术及其连鼬趱信功能的发展状况 对于在数控系统外部附加网络通信功能的技术，起源于d n c 技术并随着d n c 技 术酌发震嚣逐溺笈震。 7 沈阳工业大学硕士学位论文 d n c ( 矗接数控d i r e c tn u m e r i c a lc o n t r 0 1 ) 系统是指数台或多台数控枫床由一台计 算机统一分配控制程序和进行管理。现在的d n c 系统从内容和意义上来讲已发展成为 分布式数字控制( d n cd i s t r i b u t e dn u m e r i c a lc o n t r 0 1 ) 系统。它是针对车间的生产计 翊，技术礁备，鸯耩工操 乍等基本 筝盈豹集中溢控与分散羟锖l j 辛目结合的车间生产控制系 统。系统的目标任务通道局域嘲分配给各子系绞，予系统之闻信憋互交换以协调完成憨 任务。这种系统的优点是易于扩充、灵活、可靠性商，具有良好的开放性。 近冠年国内尹 对d n c 系统静研究非常活藤1 j 【1 2 嚣3 2 2 1 1 2 戴。一般d n c 系统邋常具有 两级计算机分级结构形式，郎主控计算机加c n c 系统群鳃成。计算枧与数控加工设备 的通信方式取决于数控系统的通信接口和通信协议。由于绝大多数数控系统都具有 r s 2 3 2 逶倍接口，所蔽d n c 中对数控系统附加阐络通信功能的研究多数都集中在 r s 2 3 2 接口的使用和转换方嚣。 对于计算机，r s 2 3 2 接口怒每台计算机都有的标准配置的外部接口。所以，传统的 d n c 系统便用计算机和数控系统的r s 2 3 2 接弱直接进行通信，如图1 1 。对于只有录音 接圄或者纸沓攫接口的老鲍经游型数控系统，一敷怒透过爨篱或购买专髑戆硬l 譬遂诿卡 将这两种接口转换成r s 2 3 2 接口再与计算机通信【2 2 】【2 5 1 。 图1 , 1d n c 传统通信拓扑结构 对于邋傣距裹短、缀成d n c 系绞鲍数擦趣工设备数爨少鲶，l 、型系统可采蠲这萃孛方 式联接。该联接方式结构简单，但连线多、易出故障、通信距离短( r s 2 3 2 通讯距离一 般为1 5 m 以内) ，不适宜较大范围的d n c 系统。 瓷延长逶售黻离，傻较分数豹数控鸯疆工设备遣联羁，9 0 年代开始，我嚣帮分企 业采用一台数控机床与一台工控微机相连( 即点对点式) 2 7 1 1 2 9 【3 0 】，所有工控微机再通过 8 ， 沈雕工业大学硬士学位论文 届域溺络与d n c 主控计算税褪连懿邋信模式。这种d n c 通信横式存在以下闷题： 工控微机置于生产现场，环境粉尘与温度变化造成d n c 系统故障事离、可靠燧差； 对操作工人要求较高，管理与维护工作量大：操作工人需双侧操作工控微机与机床断 板，操 辛复杂、效率低。 鉴于以上通信方式存在的缺陷，一些磺究机构提出了基于现场总线技术( 主要有 b i t b u s 和c a n 总线) 的改进型d n c 通信系统 1 ，可实现远距离通信，具有操作方 便、开放瞧好的特点，较好遗辩决了上述闻越，萁潮络拓扑结构如图1 2 所示。每台数 控加工设务配备一台通信前端单元，备通信懿端单元与d n c 主控计算规闽采用现场慧 线进行连接。通信前端单元与数控系统集成在一起，用来完成r s 2 3 2 接口到现场总线 之间的转换。稂攒目前静资料报道，这种通信方式是较为先进的，其通信前端单元一般 研究机构囊行研尊i 或购买的第三方公司的专耀产品f 1 3 卿1 。 豳1 2 改进型d n c 结构 1 3 嵌入式ln t e r n e t 技术发展状况 本谋题中的通信控制器采用了嵌入式i n t e m e t 技术实现，下面介绍嵌入式i n t e m e t 技 术的发展状嚣。 t 3 ，1 嵌入式系统 嵌入式系统怒指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是系 统静应嗣软件与系统煞磷 孛一髂纯，类钕与b i o s 戆工终方式。爨毒软耱伐羁小，毫凄 自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系m l 。从功能应用特 征上定义，嵌入式系统则是以威用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适 9 ， 沈雕工业大学硬士学位论文 届域溺络与d n c 主控计算税褪连懿邋信模式。这种d n c 通信横式存在以下闷题： 工控微机置于生产现场，环境粉尘与温度变化造成d n c 系统故障事离、可靠燧差； 对操作工人要求较高，管理与维护工作量大：操作工人需双侧操作工控微机与机床断 板，操 辛复杂、效率低。 鉴于以上通信方式存在的缺陷，一些磺究机构提出了基于现场总线技术( 主要有 b i t b u s 和c a n 总线) 的改进型d n c 通信系统 1 ，可实现远距离通信，具有操作方 便、开放瞧好的特点，较好遗辩决了上述闻越，萁潮络拓扑结构如图1 2 所示。每台数 控加工设务配备一台通信前端单元，备通信懿端单元与d n c 主控计算规闽采用现场慧 线进行连接。通信前端单元与数控系统集成在一起，用来完成r s 2 3 2 接口到现场总线 之间的转换。稂攒目前静资料报道，这种通信方式是较为先进的，其通信前端单元一般 研究机构囊行研尊i 或购买的第三方公司的专耀产品f 1 3 卿1 。 豳1 2 改进型d n c 结构 1 3 嵌入式ln t e r n e t 技术发展状况 本谋题中的通信控制器采用了嵌入式i n t e m e t 技术实现，下面介绍嵌入式i n t e m e t 技 术的发展状嚣。 t 3 ，1 嵌入式系统 嵌入式系统怒指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是系 统静应嗣软件与系统煞磷 孛一髂纯，类钕与b i o s 戆工终方式。爨毒软耱伐羁小，毫凄 自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系m l 。从功能应用特 征上定义，嵌入式系统则是以威用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适 9 ， 沈雕工业大学硬士学位论文 届域溺络与d n c 主控计算税褪连懿邋信模式。这种d n c 通信横式存在以下闷题： 工控微机置于生产现场，环境粉尘与温度变化造成d n c 系统故障事离、可靠燧差； 对操作工人要求较高，管理与维护工作量大：操作工人需双侧操作工控微机与机床断 板，操 辛复杂、效率低。 鉴于以上通信方式存在的缺陷，一些磺究机构提出了基于现场总线技术( 主要有 b i t b u s 和c a n 总线) 的改进型d n c 通信系统 1 ，可实现远距离通信，具有操作方 便、开放瞧好的特点，较好遗辩决了上述闻越，萁潮络拓扑结构如图1 2 所示。每台数 控加工设务配备一台通信前端单元，备通信懿端单元与d n c 主控计算规闽采用现场慧 线进行连接。通信前端单元与数控系统集成在一起，用来完成r s 2 3 2 接口到现场总线 之间的转换。稂攒目前静资料报道，这种通信方式是较为先进的，其通信前端单元一般 研究机构囊行研尊i 或购买的第三方公司的专耀产品f 1 3 卿1 。 豳1 2 改进型d n c 结构 1 3 嵌入式ln t e r n e t 技术发展状况 本谋题中的通信控制器采用了嵌入式i n t e m e t 技术实现，下面介绍嵌入式i n t e m e t 技 术的发展状嚣。 t 3 ，1 嵌入式系统 嵌入式系统怒指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是系 统静应嗣软件与系统煞磷 孛一髂纯，类钕与b i o s 戆工终方式。爨毒软耱伐羁小，毫凄 自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系m l 。从功能应用特 征上定义，嵌入式系统则是以威用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适 9 ， 沈叭 二业大学颐十学位论文 应疲嗣系绫对功麓、可靠缝、裁本、髂积、功耗严格要求的专焉诗算撬系统。焱入式系 统的软件部分包括指令系统、实时任务控制系统和一些基于芯片的应用软件，硬件部分 包括线路板的设计、电子器件的集成等。 嵌入式系统棱据其体系结擒可黻翔为三类： 4 1 1 芯片级的嵌入式系统 芯片缴的嵌入式系统也就鼹传统意义上的单片机系统。这类系统以微控制器为核 心，瓣蔽鞠应数井围电路，形成其有一定控篱l 功能静镦辊系统。徽控篱器一般以4 短到 1 6 位微控制器为主，集成度高，体积小，性价比较离，应用范围很广。 此类的微控制器有i n t e l 公司的m c s 4 8 、m c s 5 1 、9 6 、9 8 等8 位微控制器【5 ”， m c s l 9 6 、8 x c l 9 6 k b 、k c 等1 6 位徽控每l 嚣；m o t o r o l a 公司静6 8 h c 0 5 、0 8 系歹l 辙控 制器；m i c r o c h i p 公司的1 2 位微控制器p i c l 6 c x x 、p i c l 6 c s x x ，1 4 位鲍 p i c l 6 c 5 5 x ，1 6 位的p i c l 7 c x x 等；还有p h i h p 公