数控车间综合数据交换平台

1、数控车间综合数据交换平台NCBASE + JCSDNC DNC网络+车间工况数据采集系统发表时间：2005-4-22唐华 来源：e-works关键字：网络JCSDNC卷布信息在需求在筑投箱加入收澈麦制平论鲜妇S荐打印文本本文介绍采用北京机床研究所新一代的 DNC网络系统JCSDNC进行数控机床的联 网，并构建一个车间生产现场综合数据交换平台。 JCSDNC的应用可以最大限度地 压缩辅助工时、基本消除数控机床的待机和停机时间，从而改善机床的利用率。JCSDNC可以解决不同种类、不同年代、不同品牌的数控设备的联网集成，是消除信 息孤岛”实现企业信息化建设中生产过程数字化的有效的工具。刖曰传统的DN

2、C网络（ 1980年 ISO2806） a Direct Numerical Control （直接数控）”其含义为： 此系统使一群数控机床与公用 零件程序或加工程序存储器发 生联系，一旦提出请求，它立 即把数据分配给有关机床。1994年颁布的新的DNC国 际标准ISO2806对DNC定义为aDistributed Numerical Control （分布式数控）”，其含 义为：在生产管理计算机和多个数控系统之间分配数据的分级系统。仅满足此程序传输和管理的为传统意义上的DNC软件。新一代的DNC软件增加了生产类数据的交换和工况数据的采集，使DNC网络发展成为车间数据交换平台。第一章 数控车间

3、综合数据交换平台构成数控车间网络管理系统中的信息流如图1-1所示。车间正常生产所需要的数据包括CNC类数据、机床状态数据、现场工况数据、生产指令类数据。除了在数控设备和程 序管理系统之间双向传送 NC程序、刀具补偿文件、数控系统参数；生产管理系统的 正常运行还需要实现生产任务的下发、设备状态、任务完工等生产现场的数据采集， 为车间生产管理系统的正常运行提供反馈。CAOCAM刀H管I声或】1时程序t m我鸯雁若芫威机床病围、原望柱调笄Et J iTftftA柱嘉图1-1数控车间网络管理统中的信息流采用北京机床研究所新一代的 DNC网络系统JCS DNC (V3.0)进行数控机床的联 网，并构建一

4、个车间生产现场综合数据交换平台。JCSDNC综合数据交互平台采用RS232/485、Ethernet联接车间的数控设备，通过以太网与 CAD/CAM、刀具管理系统、 生产管理系统联接。车间综合数据交换平台(JCSDNC) ”在传统的DNC通讯网络上增加了设备状态采集、车间工况数据采集和生产数据交换功能。其数据采集软件、工 况数据采集器可以最大程度地采集满足生产管理所需的工况数据，实现生产、管理所 需的数据、工夹具装备等资源信息的共享。JCSDNC的应用可以最大限度地压缩辅助工时、基本消除数控机床的待机和停机时 间，从而改善机床的利用率。JCSDNC可以解决不同种类、不同年代、不同品牌的数 控设

5、备的联网集成，是消除信息孤岛”实现企业信息化建设中生产过程数字化的有效 的工具。JCSDNC的功能框图如图1-2所示FWZvL 5W 岂UFm, iw jfi -_ tlfFJlMsiBA.Fg fAA本文系e-works专稿，未经授权严禁转载。第二章数控机床DNC网 络与工况数据采集系统1、 特点1.1具备传统DNC软件的优点JCSDNC具有传统意义DNC网络的下列优点：*联机能力强完全满足不同年代、不同 品牌控制系统联网的需要。*可扩展性好联机数量可扩展至256台采用串口 /以太网服务器将具有RS232/422/485接口的数控设备直接联接到车间局 域网上。支持采用TCP/IP标准具有Et

6、hernet接口功能的数控设备。车间内联网设备 增加后只需要简单地扩展局域网节点数就能很方便地将新增设备联网。*管理简便全中文的操作界面，便于软件系统的端口参数配置、程序管理、传输状态监视、 历史记录的查询。传程方便远程调用功能使得生产中所需要的加工程序、刀具参数的传输只需要在机床侧操作就能完成。可以在机床侧完成传输履历的查询，以便了解传输是否正确。*实用的辅助功能实现数控文件比较、编辑、轨迹仿真*灵活的在线加工功能支持多机床同时进行 DNC加工，实现断点续传*程序数据库管理数控程序存放在数据库中，具有权限的使用人员才能查看程序内容。避免了程序 以文件方式管理出现的易拷贝易失密的可能性。方便程

7、序与零件号、工序号（工艺 文件）、编程人员信息等关联管理。*程序流程管理按照程序所处的不同阶段，将入库程序标记成编辑、调试、锁定（回传）和定型 四种状态。实现程序的生命周期管理*用户权限管理允许设置多个具有不同权利的系统管理员和用户。系统管理员：系统参数配置、用户权限设置程序员：程序编辑、入库作业调度：安排作业所需要的数控程序到指定机床程序准备区程序主管：程序所处状态解锁和改变1.2具有丰富的数据采集功能JCSDNC在传统的DNC通讯网络上增加了车间工况数据采集、设备状态采集和 生产数据交换功能后发展成为新一代的DNC网络系统一一一个具有更强大功能的生产现场数据交换平台。其数据采集软件、工况数

8、据采集器可以最大程度地采集满 足生产管理所需的工况数据，实现生产、管理所需的数据、工夹具装备等资源信息 的共享。1.3具有作业安排与安全的数控程序保密措施JCSDNC设计有作业调度模块，由具有权限的管理者安排作业所需要的数控程序 到指定机床的程序传输准备区。从机床侧只能获得必要的加工程序信息，而不能随 意地获取数据库中的程序，因此减少了程序泄密的漏洞。1.4集成性好JCSDNC是自有版权自主开发的软件，可以根据用户的特殊需要进行定制。DNC与生产管理软件的集成是必然的趋势，JCSDNC技术团队具有丰富的与工厂应用软件集成的接口的开发经验，您不需要为将来是否能集成而担心。2、 联网方案2.1采用

9、单串口服务器构建DNC网络在每台数控设备上安装一台单串口设备服务器，将串行接口直接转换成以太网口，实现任意数控设备与以太网的联接，在企业局域网内的任意一台计算机都可以直接 控制该网络的任意一台机床。网络结构如图2-1所示。我们推荐采用 MOXA公司生产的DE211、DE311、NPORT5110等高可靠性的单 串口服务器产品。此方案的优点是：*灵活性好，机床设备可以按照需要任意分组，由不同的计算机控制不同数量的 机床。*可靠性高，采用星型连接方式构建的 DNC网络，即便单串口服务器出现故障， 影响的只是一台设备。斯峻圳溟阕敬险机度粗X万耳皆理分页2.2采用多串口服务器构建 DNC网络这种方案的

10、特点是采用一台多串口设备服务器实现对多台数控设备的联接。在企业局域网内的任意一台计算机都可以直接控制该网络的任意一台机床。网络结构如 图2-2所示。我们推荐采用 MOXA 公司生产的NPORT2508（8个串口 ）或NPORT2516（16个串 口 ）等高可靠性的单串口服务器产品。此方案的优点是：*网络构建成本较低。*灵活性好，机床设备可以按照需要任意分组，由不同的计算机控制不同数量的 机床。*采用光电隔离器连接机床的串口，将RS232信号转变成电流环信号传输。能够对机床地和网络地实现有效的电隔离，防止电磁干扰。大大增加了传输距离，达 2000 米。畛F我R氐狙般拓机匪睛月具宵理图2-2采用多

11、串口服务器构建 DNC网络系统2.3采用JCSDNC软件进行数控设备的网络控制管理与工况数据的采集JCSDNC软件组成包括：* NCBase 数控程序库（Acess数据库，文件版本管理、备注生成）* PowerDNC DNC网络服务器模块（实现设备分组、参数设置、动态监控和用 户管理）PowerDA机床通讯监控和车间数据采集功能（DNC、工况数据采集、远程查询等）* PowerSFC车间作业管理（将数控作业任务安排到指定的机床设备，机床按调 度的安排完成作业）* PowerEdit数控程序编辑器（数控程序编辑、比较、仿真）* PowerStat生产效率统计模块（产量、机床利用率图与报表）软硕件

12、环境3.1操作系统* WINDOWS2000/XP/NT3.2计算机* P4 2.4G/HDD80G /256M/17 ” LCD/1000M 网卡以上配置3.3局域网* 10/100 T base 网络4、功能模块说明4.1 NCBase数控程序库与程序流程管理（1）数控程序库可以对程序号、图号、零件代号、机床、用户名称、更改日期等信息进行管理，甚 至包括程序注释、刀具清单、相关图片等。可以方便地实现对程序的信息查询、管理 与调用。该模块的应用使得用户建立起一个小型的产品文件数据库PDM （ProductDocument Data Management）该模块安装在DNC主机上或服务器上，用

13、户可以根据编程人数及使用频次自己选 定数据库客户端的数量。gm n-iriD LL2 TUIL B<-LC 却 W TH ID R T TH2JJ（2）数控程序流程管理程序的四个状态*编辑一一程序分处各编程软件指定的文件夹中，由程序员加载至NCBASE时关联信息包括：程序号，程序名，程序文本，零件号，零件名称，工艺文件名称，工序 号，工步号，编写者，编写日期，刀具表，零件图片*试切处在试切验证阶段的程序*锁定一一试切无误从机床回传到计算机中的程序*定型一一审核定型归档的程序程序流程管理基于以上流程，编程人员（有编辑修改的权限）编好的程序在完成修改、仿真校验 等工作后加载入NCbase数据

14、库试切验证区，同时填表完成 NC程序关联信息的输入， 此时程序处于编辑状态。经编程主管（有解锁的权限）审核同意后，将程序改成调试状态，此后可发送到机 床试切，也可以从机床的控制面板上远程调用程序。试切验证和调试无错误的程序经程序主管的同意后发回到NCbase数据库的锁定区,此时程序状态为锁定。经过技术主管（有批准的权限）审核无误后，正式进入数据库定型归档，程序变成 只读属性，以后不能再修改了（只有个别有权限的人可改）。本文系e-works专稿，未经授权严禁转载4.2 PowerDNC DNC网络服务器DNC网络服务器实现设备分组、参数设置、动态监控、用户权限等功能。血.斯S鲁韩设街理需菱技成不

15、蛔湖.北浮增g崎被答堰卷彼若担内中邮网醐刘番手补呼肌，.堤同祓昼精模昏轶入皿并成9置，祺.聪FW辰的谢课皿.远UM背嗡祐场真思瞄蛇卜程序傕弟状森的葱婪旅客皓-裁岸的工状零、豌瑞工况灯逐的卷n当日冒劫时；19福莽任5词曰志记辨所有通珂凿ft记录.昌明集利土T归或骨等,可以打H宜诃-冏Q羽有崔堪理柳i麻段蜿使用松础g>拥有蓄奘苦强贪腐掀旗的T*础n便庖我4.3 PowerDA机床通讯监控模块和工况数据采集功能4.3.1机床通讯监控模块这是JCSDNC的核心模块，用于实现程序、参数传输、工况数据采集、远程查询该模块安装在DNC主机上，根据联网机床的数量配置薯 mTH-逐讯距建景迳Mm*晰枫心:

16、古*信丈256成芯期修A赭有强舟功能正需魄敷血脸KC段序播翳莅机斥倾敬m曜序，nc 莽zag*逐所仰精逢MC苧潸*在枚床础t送始上螂在机床倒停遇理敷在婚亩童1志理序篇应的程序名版程序均5、镇辱日鞘，程 序呻晰愤内者*王辅辆£,激励速鼠刀号BtfBOfiFj-空产箱命1蔓*童当日僵息甘翳防C丽间佑读三示上椅下角更件的名曝Kft-胴1生产指例“MX.功心荏携功嫁F狂机麻帼内砸击DN；正愤AQ工戒变.孑楫淳阖.用-DNC在城抑自归瞄 C4翻1 /DMCMigsft*无带函(毋-展停行瑶，在粗底倒自动进入唳诲世直、4.3.2工况数据采集功能PowerDA工况数据采集功能模块安装在 DNC主机

17、上，根据联网机床的数量配置JCSDNC具有多种数据采集方法，全面解决车间环境中的数控与非数控加工设备、 检测、装配设备的工况数据采集。ft ® fi # =ct皿秩牙劫老斜需栗暴，利用肉新购定强序姓理源职案舞正芷执行色HC 155JSC零评去 需k塑工开蝴宵1司、同城向DNU王机椁玄合胥当前找杏陶甄的祚序制用工逸药最采集虢采靠生产削昉劳督(1)宏功能自动采集利用PowerEdit的NC程序宏功能后置处理技术将数控程序处理成能够实现工况 数据采集的程序，能解决量大面广的FANUC系列数控设备的数据采集。实现下列数据的采集：*当前程序名（零件名称）、*加工开始时间、*加工结束时间、*主轴

18、转速、*进给速度、*当前刀具号（2）特殊状态程序及时汇报工况在加工程序运行前和加工程序运行结束后分别将代表加工开始”和加工结束”的汇报程序发送给DNC系统主机。此方法适合于所有串口工作正常的数控设备的信息 采集。实现下列数据的采集：*当前程序名（零件名称）、*加工开始时间、*加工结束时间（3）工况数据采集器详尽快速采集工况数据采集器是一种安装在数控机床上的现场数据终端。全字符键盘，液晶显 示。实现机床侧的程序传送请求和通讯状态监视、现场数据的采集汇报功能。工况数据采集器具有统一的操作界面、操作简单，适用于所有的数控设备和非数 控设备（包括生产现场的检测设备等）。工况数据采集器实现人工采集和汇报

19、生产现场数据（99种自定义功能，可以根据需要自行约定）。工况数据采集器完成下列数据的采集:*当前加工零件号、*设备状态（加工中、空闲、故障）、*刀具准备情况、*质量检查结果、*任务完成情况4.4 PowerSFC车间作业管理车间作业管理模块PowerSFC完成任务录入、下达功能数控机床的作业者根据安排的任务获取相关的数控程序、刀具参数后开始加工。 调度人员可以对加工任务队列作任务启动、暂停和顺序调整等作业安排。4.5 PowerEdit数控程序编 辑器和轨迹仿真*使用PowerEdit可以 方便地实现数控程序的手 工修改、注释添加、行号管 理、T/S/F代码的查找。*可以方便地为数控程 序做数

20、据采集的宏功能后 置处理，经处理的程序在实 际加工中可以自动地向 DNC主机发出当前机床的 加工情况数据。*可以快速方便地比较并标出两个数控程序的不同和语法检查。 简单易用的三维刀具轨迹模拟。日 hrwmiiMEor胃捧y 部:口 切|S睥逸心a? USh*Vh«4i« «< Bhilai k Cr»q«*m Rk <1CIM eOWnHWOFUUV4 KSilK一 fliH ；5 1?EEH MV，>GB1K1S1 Ufn?s帝 LMVFW，5"»0XSt.««*v£t.e4b)1宜忡甘MP帝3 mLy Jf Odfc 喘 H 二件."J | 0IL1ICM Ui TQ(DdKMu fttori L QM Tgca tttiTB4