西门子８４０Ｄ网络化加工的研究

1、西门子网络化加工的研究摘要分析了信息化社会给制造业带来的变化,以及对网络化制造的开展的推动。研究了网络化制造给设备层带来的变化,给出了设备层实现联网的三种类型,特别是通过以太网直接实现数控机床的联网。通过对西门子840d数控系统的联网软件sin的分析,给出了基于sin软件实现基于tp/ip协议的网络化的方法。关键词网络化制造；ethernet；840d数控系统abstrat:thispaperanalyzedtheipetusfnetrkanufaturedevelpentasellasthehangesintheanufaturingsetrbrughtabutbyinfratinizati

2、n.andithstudiesfthehangesinequipentsetrbrughtabutbynetrkanufature,thispaperputfrardthreeethdstrealizenetrkinginequipentsetr,espeiallythediretnetrkingfnueriallyntrlledahinetlsthrughethernet.ithanalysisfsin,netrkingsftarefrsieens840dnuerialntrlsyste,thispaperputfrardtheethdtrealizenetrkinginplianeitht

3、p/ipagreeent.keyrds:netrkanufature;ethernet;840dnuerialntrlsyste1网络化制造的开展随着遍布全球的计算机网络的形成和制造的数字化,使网络化制造成为可能。网络化制造一方面为企业的开展提供了前所未有的广阔舞台,企业的消费可以在整个世界的范围内进展优化，可以在原材料本钱最低的地方进货,可以在劳动力价格最低的地方建厂消费,产品可以销售到全球各地。另一方面,网络化制造使企业面临全球的竞争,不同地方的企业都会来争夺自己的市常加工设备本身在向高精度、高效率和高自动化程度开展的同时,更加注意其中信息表示的标准化和数字化、信息交换的网络化、信息处理的

4、智能化。作为加工设备的控制核心数控系统是底层加工信息的处理器,假设没有数控设备的网络化就不可能实现真正的网络化制造。现代数控系统功能强大，但操作复杂，有时会出现这样那样的一些问题，而厂家的维修才能又参差不齐，有时仅仅一些小问题就要机床厂家千里迢迢赶来进展维修，造成很多额外的费用。西门子840d数控系统是西门子数控系列的高端产品，基于开放式系统，具有很强的网络功能。该系统强大的网络功能可通过远程诊断方式解决上述问题。2数控系统联网的实现方法网络化制造中，制造设备不再独立,而是同其他设备联成网络,组成控制网络。控制网络不同于一般的信息通信网络，它具有实时高效的特点，主要表现为：(1)有高实时性与良

5、好的时间确定性;(2)传送信息多为短帧信息,且信息交换频繁;(3)容错才能强，可靠性、平安性好;(4)控制网络协议使用简单工作效率高;(5)控制网络构造的高度分散性;(6)控制设备的智能与控制功能的自制性;(7)与信息网络有高通信效率,易于实现与信息网络集成。这样的控制网络与信息网络组成企业完好的网络系统,实现底层信息和高层信息的交互,从而组成覆盖整个企业的网络化系统1。数控系统经过多年的开展,其功能越来越完善,不但可对加工轨迹进展控制,而且还实现对加工刀具和过程的管理,并且还可实现远程监控。目前在我国主要应用的数控系统有两类,一类是传统的数控系统,数控系统采用专用的总线构造形式,系统对用户是

6、封闭的。另一类是基于p的开放体系构造，使数控系统得到很大的开展,例如西门子、fanu等公司在传统专用数控构造的根底上添加p系统,和新兴的数控消费厂家直接在基于p的构造根底上开发数控系统。在此根底上数控联网主要形成以下3种形式:2.1通过串口实现联网一般数控系统都带有串行通信接口,通过串口可实现数控加工程序和有关配置参数的传递。早期的dn都是通过这种形式实现的。监控计算机一方面通过rs232接口和数控系统通信,实现数控程序的分配,另一方面通过局域网和其他计算机通信,实现消费管理调度。这种形式的联网通信速度慢,一般只有9600bit/s,只能进展数控程序和一般参数的传递,不能对加工过程进展监控,也

7、不是真正意义的联网。但这种通信形式可以将以前只有串口的数控机床连接起来,实现有限的信息交互,图1表示了这种方式。2.2通过现场总线实现联网现场总线技术的出现,改变了控制系统的构造,使其向着分散化、网络化的方向开展。它改变了集中控制系统的集中控制方式,将控制分散于各个控制单元中,形成了新型的网络集成式全分布控制系统,其中信息的交换是通过总线进展,一根总线将全部控制设备连接在一起,大大降低了系统的本钱和组网的复杂性,从而形成了对工业消费有重要影响的控制网络。现场总线采用全数字式通信，具有开放式、全分布、可互操作性等特点,形成了从测控设备到操作控制计算机的全数字通信网络,具备了与数字网络连接沟通的条

8、件,顺应了控制网络的要求,成为控制网络的开展趋势。现场总线技术在制造领域应用越来越广泛,如今有些数控系统本身支持现场总线,可实现实时的数据交换,甚至数控系统内部也通过现场总线连接在一起,实现n、pl以及i/设备等的互相通信。数控机床之间、数控机床和计算机之间也可通过现场总线连接在一起,实现fs等复杂的控制要求。这种联网方式根据信息的类型和对通信的要求将控制网和上层管理网络分开,管理网络采用局域网实现,完成大容量实时性要求不高的调度管理、ad/a和消费方案等数据的通信2。西门子810d、840d数控系统可采用prfibus现场总线实现这种方式的联网。2.3通过局域网实现联网以太网(etherne

9、t)在办公自动化领域得到飞速的开展,当前它已深化到工业应用领域,基于以太网的控制系统也在不断开展中,有些集成电路开发商甚至制造出基于tp/ip协议的集成电路,大大简化了控制系统、仪表传感器和执行器之间的通信,使建立基于internet的控制系统成为现实。以上3种方法也可混合使用,针对不同的数控机床数控系统采用不同的方法。随着数控系统向开放体系构造的智能化数控系统开展,其控制功能不断向上延伸,具有一定的自主性和管理决策功能,数控系统之间、数控系统和其他单元之间的信息传递也必将越来越复杂。所以，具有以太网及现场总线功能的数控系统是今后开展的方向。西门子数控系统可通过以上3种方法实现联网,特别是通过

10、sin软件可实现基于以太网tp/ip协议的网络通讯,使数控系统直接和计算机连接在一起,实现数控机床、辅助设备、消费自动线和上层管理系统之间的信息交换。通过sin软件实现西门子数控系统联网的硬件配置如下:a.数控系统nk/pl:810d和840d。b.103:版本4.0以上。.pi/isa适配器及标准ethernet网卡。网卡的安装同普通p机一样,设置网络的特性包括ip地址、登录设置、tp/ip协议及计算机名。sin软件实现网络通信的框图如图2所示。sin软件安装在103中,103相当于1台工作在inds下的计算机,计算机和通过ethernet网连接,它们之间是通过远程过程调用(rp)实现信息交

11、换。sin软件和nk/pl之间通过动态数据交换(dde)方式完成通信。一个数控系统可以和多台计算机连接,1台计算机也可和多个数控系统连接。数控系统通过在pl中专门定义数据块db12实现高级的加工过程的控制。sin软件可实现如下的功能:a.零件加工程序的传递；b.机床状态数据的传递；.pl数据的传递；d.零件加工程序的选择与自动加工；e.刀具数据的传递与管理。4基于sin软件的应用系统sin软件在进入840d数控系统inds环境下,可同其他软件一样安装。安装过程中出现配置界面,其中hst为数控机床将要连接的计算机名,endpint为远程调用rp需要的标示数据,可选默认值,putgetdiretr

12、y为主机保存临时文件的目录,其他项都可按默认值选择。sin软件配置完成以后,在使用前需要对db12和相关功能进展pl编程,db12分为glbaldata,dkingpsitindata以及nprgraasignent三局部,其中glbaldata,dkingpsitindata必需,而nprgraasignent可眩glbaldata有20个字节,每个dkingpsitindata占12个字节,每个nprgraassignent占138个字节。nk和hst计算机通过设置glbaldata中不同字节中的不同位,实现数控机床加工的不同过程。所以要完成在网络上进展加工的监控,必须编制相应的pl程序对

13、db12进展控制。sin软件还提供许多基于远程调用的rp函数,并给出了用接口定义语言idl描绘的接口文件,用户在编制控制程序时需要按照rp调用的规那么,在文件中嵌入这个接口文件,这样就可在程序中使用这些函数。hst计算机通过使用这些函数实现对数控系统的控制，其中几个重要的函数如t_ahine_()可获得机床的状态,而r_n4p_()可指派要加工的数控程序，r_data_()可向数控系统中传递加工程序、刀具参数和其他文件,类似地r_var_()可传递各种变量。图3表示了一个加工的流程。通过sin软件还可对机床的托板交换、物料运输系统进展监控,实现加工系统的网络化。5结论制造设备的网络功能，在东风汽车公司应用尚不是很普遍，东风汽车公司发动机厂的di11作业部在新进口的机床上应用了sin系统，运行效果良好。随着计算机以及计算机