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华侨大学数控实训基地数控机床网络管理系统建设 |
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作者：王建军 姜芬奇 |
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本文介绍了华侨大学数控实训基地实施网络化管理的背景以及其必要性，讨论了数控实训基地数控机床网络管理系统的方案，介绍了机床联网系统的主要功能及方案实施后的效果。通过本文大家可以看到，北京雷梯斯特控制技术公司开发的CNCLINK4.1数控机床联网系统是适合高校数控实训基地教学和培训需要的。
随着CAD/CAM一体化技术和局域网技术的普及应用，目前多数企业在新产品设计开发、工艺过程编制和数控机床程序编制的效率和质量上都得到了明显的提高，企业的技术管理与生产管理已经进入了网络化时代。社会对从事三维产品设计、数控加工高级工程技术人员的需求量越来越大，作为高等学府理应为经济发展、社会需求做出自己的贡献。数控技术在理论教学方面我们己有相应的课程安排，但在动手能力实际训练方面我校还有一定差距。由于各种原因学生在社会上参加数控实训困难很大，很难有亲自动手的机会。以前华侨大学没有承担数控实训的硬件条件，学生数控实训只有到社会上寻找实习地，这给数控实训带来了一系列的困难和问题，教学效果也受到很大影响。建立学校自己的实训基地，让学生有更好的学习实践机会是一个亟待解决的问题。为此，华侨大学利用国家贴息贷款，投资了170万元人民币建成了数控实训基地。
一、数控机床联网前的主要问题
我们的实训基地选购3台国产立式数控铣镗床和3台国产数控车床，其数控系统全部采用最新的FANUC 0i系统。三维设计软件选用的是美国PTC公司Pro/ENGINEER2001和日本主流三维设计软件公司，UNISYS公司的CADCEUS V6软件。
本实训基地已建成局域网，但以前局域网与数控机床没有连接，数控机床数据传输仍然是通过S232接口单机传输。其基本原理是计算机的串行口(COM)和数控机床本身的RS232C接口遵循相同的数据通信协议，利用它们之间的数据传输，可方便地实现计算机与数控机床的通信，从而完成计算机对机床的DNC控制。
对于一些程序量要求相对较少的数控机床，一直是采用最原始的手工键盘输入方式，这种方法的弊病是效率低、占用机时长且易出错。而对于一些程序输入量比较大的数控机床，则使用一个台式计算机放在机床边，专门用于程序传输。这种方法的缺点是环境恶劣，计算机维护困难（通信软件为DOS版本，升级换代困难，程序文件的管理混乱）。
用电脑进行程序传输，由于频繁地对传输电缆进行插拔操作，电脑的串行接口极易被烧毁。学生实习的大部分时间花在了手工输入程序上，输入程序的时间可占机床开机时间的五分之二，严重影响了机床的使用效率。
以上弊端严重影响了数控加工的生产效率，因此迫切需要寻找一种改善数控机床现状的有效方法，来进行系统化管理。
二、数控机床网络管理系统建设
华侨大学数控实训基地与北京雷梯斯特控制技术公司的合作，成功地解决了上述问题，实现了数控实训基地数控机床的网络化管理，使基地的管理和教学水平得到了提高。
目前基地内部局域网已经建成，数控机床也一定的规模，而且CAD/CAM应用基础也比较好，因此数控机床走网络化管理的道路是解决问题的最佳选择。
通过多方比较，我们选择了北京雷梯斯特控制技术公司开发的CNCLINK4.1数控机床联网系统。双方合作对基地所有数控设备逐一进行调试、联接，最终全都接入局域网进行统一管理。
1.系统的组成
如图1所示，该机床联网系统包括网络服务器、 局域网线、CAD/CAM系统、CNC LINK4.1管理系统、联网系统主控机、远程通信接口、通信电缆和数控机床等8部分。其中，网络服务器、局域网线、CAD/CAM系统和数控机床是企业已存在的资源；CNC LINK4.1系统管理机是一台安装了联网专用软件的工业级PC计算机，可以将客户管理端软件安装在局域网的任何一台计算机上作为管理工作站；联网系统管理机是一台专用计算机，运行UNIX操作系统，其作用是接受各工作站的调度，向网络上所有数控机床发送指令，实现机床信息的统一管理；远程通信接口设备是专用于主控机与机床间通信的多串口分配器，其特点是可实现远距离传输而无信号损失；通信电缆是超五类双绞线屏蔽电缆，两端加光电隔离器以避免干扰信号。
图1 机床联网系统的集成
2. 机床联网系统的主要功能
(1)彻底摆脱了手工输入程序和单机输入程序的局面，实现了长距离自动程序传输。
(2)用于管理的PC机可以放置在局域网的任何位置，不受距离的影响，而主控机距离数控机床的最远距离允许达到1500m。
(3)可并行传输程序，即一台主控机可以同时面向16台数控机床进行数据通信。
(4)操作简单，无需借助其他设备或编程员的帮助，操作工人在机床的操作面板上输入相应指令，就可以上传或下载零件加工程序。
(5)主控机24小时工作，随时对网络上的数控机床实施管理及数据通信，不会影响机床的三班倒或节假日加班运行。
(6)传输可靠性高，专用软件本身具有数据校验功能，所以在传输过程中一般不会出现错误，特殊情况下如有错误计算机立即报警。软件同时具有上传和下载文件的检查功能，每个文件上传后均可返回一个检查文件，确保数据的安全。
(7)程序可在Windows平台上实现长文件名管理，从而可以实现文件名与零件号统一的管理方式，彻底改变了程序号对NC程序管理的束缚。
(8)借助软件的传输日志功能可查看数据传输的日期、时间、文件名以及上传还是下载等内容，用以记录操作者的操作过程及出错信息。
(9)每台数控机床均可访问或下载本机床目录和公共目录下的NC程序。
(10)对具有DNC功能的数控系统，可以在网络上实现多台机床同时DNC加工。
(11)数控机床联网数量不受限制。从系统示意图中可以看出，联网系统主控机是安装在企业局域网上的，从原理上讲在局域网中可以安装任意多个主控机，而每个主控机又可以联接32台数控机床。
三、方案实施后的效果
实现数控机床联网后，基地在数控教学效率得到极大提高，程序管理和程序传输方面有了明显改善，学生排队输程序的现象不再有了。彻底解决了频繁地对传输电缆进行插拔操作，电脑的串行接口易被烧毁的弊端。
联网前，数控程序基本处于初级管理状态，数控机床联网后，依赖于专用网络管理软件的功能，所有编制好的程序均放在对应于每台机床的目录下，每个程序按照零件图号编制名字，不会发生重名现象，操作者随时通过指令了解网络上的程序并下载使用。
联网前后对比，有下面几点明显的改变：
(1)缩短传输程序的时间，也就是节约了昂贵的数控机床机时费用；
(2)准确性高，零件程序重复使用时即使重新传输也可以保证绝对正确；
(3)操作者劳动强度减低，只需在机床面板输入简单指令就可完成程序传输；
(4)易于修改，首次使用的程序如果在现场进行了修改，上传后就可供下次调用；
(5)程序管理实现了统一化；
(6)责任清楚，一旦出现问题，很容易分析出是编程原因还是操作原因。
四、结束语
目前华侨大学数控实训基地安装运行的CNCLINK4.1数控机床联网系统是基于RS232串口通信技术而建立的网络系统。虽然这个系统是针对企业开发的，但它完成能满足高校数控培训中心的需要，特别是已经具有一定规模培训中心，又因为高校数控培训中心的使用环境比企业的好，所以使用该系统会有更好的可靠性，而且该系统有很好的扩展性，能满足数控机床增加的需要。随着数控技术的发展，具备在以太网上运行的数控系统逐渐得到了广泛的应用，因此今后的数控机床联网系统将与学校内部的局域网成为一个统一的系统，其维护与管理将变得更为快捷方便。
参考文献
1 何俐，数控机床联网技术应用[J]，CAD/CAM与制造业信息化，2003，108（12）:83-85。
2 姚传利，唐华，基于BS232通信接口的DNC方案[J]，CAD/CAM与制造业信息化，2003，108（12）；77-78。
作者简介：
王建军，男，1963年生，工学硕士，副教授,华侨大学机电学院博士。研究领域CAPP、CAD/CAM。
电 话 0595 22690262 e-mail lxwjj1@Yahoo.com.cn
地 址 福建泉州华侨大学机电学院43号信箱 邮 编 362021(end)
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(2/18/2005) |
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