DNC方案

九、分布式控制系统DNC9.1DNC介绍数控加工车间正常生产时，除了在数控设备和程序管理系统之间双向传送NC程序、刀具补偿文件外，生产管理系统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。因此，一个好的DNC系统应该顺利地解决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、生产指令类数据在各系统中的交换。数控车间网络管理系统中的信息流如图1-1所示。数据信息可以分为：（1）NC程序（2）生产任务（3）刀具补偿数据（4）现场工况数据(任务完成、机床状况、质量检测等)（5）刀具准备任务等五类。DNC网络系统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。DNC网络系统可以解决不同种类、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。9.2DNC程序通讯部分NC程序通讯是网络DNC系统的基本功能，也是许多扩展应用的基础，我们的监控系统具备以下标准功能和扩展功能，以满足网络监控的现场需求。分述如下：9.2.1标准功能：1.客户/服务器结构：NC程序的上传、下载、比较等均在数控机床端完成，相互之间互不干扰；服务器端根据请求提供所有服务，全部实现无人值守，自动运行。2.后台数据库NC代码、加工信息等均存储于数据库中，是实现与PDM、MES系统无缝集成的基础，支持SQL、ORACLE、ACCESS等。3.数量与距离：采用最先进的通讯技术，每台4.交互式事件响应机制：数控端的每一项操作都会有反计算机能管理数控机床的数量已不再受到任何限制（早已突破了XP等系统对串口数量的256的限制），RS-232转TCP/IP也不受通讯距离的限制。馈消息，数控端能够得到最全面的帮助。程序传输能生成报告，对于远程程序传输，能明确地知道程序是否有效地传到数控设备中5.数控系统与通讯协议：支持国内外各种数控系统（如FANUC，SIEMENS，Mitsubishi（三菱）、Heidenhain（海德汉）、Mazak（马扎克）、Fagor（发格）、OKUMA（大偎）、Agie（阿奇）、塞维系统，华中数控系统、广州数控、国产线切割,等离子切割，激光切割机等）以及多种常用的串行通讯协议（232/422/485）、TCP/IP、无线通讯等，还可定制特定的通讯协议。6.数据通讯安全：代码效验、字符串匹配、文件完整性检验、嵌入式文件比较、双机热备等多重安全机制，是数据通讯安全级别的最高境界，是数控车间最为实用的功能。提供错误调试窗口，出现错误可方便进行分析，帮助用户快速解决系统通讯故障。7.名称与程序号的自动转换：NC程序名称实现长文件名管理，并嵌入到DNC系统中，在程序传输时与程序号自动转换，实现程序名称规范化管理。8.查询与下载：在NC程序中按规定书写注释字符，NC程序从数控机床端上传到服务器时，计算机将自动将此文件按注释符内容进行处理。支持程序批量下载。9.数据共享：操作工可在本地数控设备访问其它数控设备，方便零件的转移加工，收件箱、发件箱、参数箱、分组等满足现场应用。10.DNC在线加工：专为在线加工设计的集中管理、分散控制模式的DNC系统，保证DNC系统稳定可靠。支持多机同时在线加工、多级子程序嵌套调用、断点续传、程序重开。11.传输内容：不仅可以传输NC程序，也可以传输机床参数、刀补文件等内12.传输方式：NC程序的下载方式多种多样，既可以下载机床目录下的NC程序，容；不仅可以传输ASCII文本文件，还可以传输象DXF、DWG、BMP、WORD等二进制格式化代码文件，大大丰富了DNC系统的功能应用。也可以下载零件程序目录下的NC程序；既可以采用直接方式下载，也可以采用查询方式下载，还可以采用任务队列的方式固定下载，应用灵活方便。13.系统参数化：系统全面实现参数化配置，可以通过参数配置的方式实现现场错综复杂的各种应用需求，而无须再去修改系统应用程序。同时，软件具有全局设计与通讯参数自动备份技术，客户在移机或重装系统时，智能恢复。14.通讯日志：服务器端可记录工作者所有传输操作过程，该记录信息可以进行分类查询。15.系统集成：本系统可以方便地与PDM、MES、ERP等系统进行无缝集成，还可以与对刀仪系统（关联到工具管理系统）、三坐标测量机（关联到SPC系统）等系统进行全面的数据集成，目前在这些方面均有成功的典范。16．嵌入式文件比较：NC程序上传到数控系统后，在计算机端自动与机床程序库和零件程序库中的同名程序进行内容比较，并将比较结果下传到机床，让操作工在机床端就知道上传正确与否。9.2.2FANUC局域网DNC：将以太网通讯技术应用在数控加工领域是今后CNC系统的发展方向，目前，虽然越来越多的数控机床都配置了网卡，具备了以太网通讯功能，但大多数配置了网卡的数控机床还只是通过FTP方式进行网络文件传输。对于数控机床应用来说，FTP方式只能完成从服务器的目录树中存取文件的最简单功能，而在从数控机床端直接访问数据库进行数控程序的存储、通过TCP/IP协议进行在线加工、满足高速加工等高级需求方面，FTP则无能为力。基于TCP/IP协议的DNC网络系统让数控机床以10M/100M速率直接访问数据库进行程序存取，还可以满足进行在线加工、信息采集、远程控制等高级功能需求。说明如下：数控程序及系统其它参数的集中管理。通过数控端的操作，远程调用数据库中的数控程序到数控系统内存中。通过计算机端的操作，远程直接读取数控系统内存中的程序列表和数控程序，并进行编辑处理。远程直接完成机床参数、刀补数据、螺距补偿等文件的传输与远程编辑。远程监视数控机床加工行为，如转速、进给、刀具、位置、内存程序段、报警等信息，并进行集中管理。保留FANUC系统的FTP传输功能，在机床端通过FTP就能读取和存取保存在数据库中的NC程序。9.2.3局域网机床DNC：正如上面谈到，有些品种的CNC系统（如SIEMENS840D，840DSL，某些专用数控切割机，打标机等），虽然是基于Windows平台，也配置了以太网卡，但这些类型的CNC系统还没有像FANUC0I系统一样给第三方开发商提供开放的开发接口，无法提供象FANUC0I系统一样的API函数来对CNC内存的程序、变量、参数等来进行远程操作与监控。对于这类CNC系统，我们可以提供一个专用程序通讯客户端NC-TRANS，安装在CNC端，放在CNC系统启动菜单中，随CNC系统一起启动。此程序通讯客户端NC-TRANS利用SOKET协议来与DNC进行NC程序通讯，非常安全可靠。此种方法性价比比较高，目前也有多家成功案例。9.3数控程序集成管理数控程序是企业非常重要的资源，它是产品数据的一个独特部分，数控程序集成管理系统基于PDM的管理概念，抛弃传统过时的文件管理方式，采用完全的数据库管理模式，对NC程序进行全寿命周期管理，对于加工程序，从创建、编辑、校对、审核、试切、定型、归档、使用直到删除，INTEG-NCMS均有详细的记录，进行严格的流程管理，并可进行逆向查询处理。9.3.1NC程序编码系统NC程序编码是NC程序管理的基础，企业必须首先制定一套NC程序的编码系统，以方便对NC程序进行集中化管理。目前，我们推荐企业采用零件目录树的方式对NC程序进行编码，其中加入机床类别、工序、工步等信息。9.3.2程序编辑管理功能程序编辑●程序添加●程序更名●程序删除程序比较●程序行号管理●程序字符转换●程序格式自动转换程序坐标转换●加工数据提取●程序打印●程序模拟仿真9.3.3程序权限管理：用户权限管理主要是给每个用户设置不同的NC程序管理权限，以避免程序管理员对NC的程序进行误编辑、误删除、误查看等，体现责任分清。在此模块中集成了三员分立管理。本系统的权限是分角色来管理的，可以细致到每种角色可以控制的每台机床程序、每个零件程序的新建、导入、导出、删除、编辑、查看的所有权限，也可以对其对于各种界面菜单功能的操作权限进行设置。9.3.4程序流程管理（编、校、审、验、定）在本系统中将对NC程序的整个生命周期进行严格的管理，从NC程序的生成开始到NC程序的最终消亡都提供一套严格的管理手段。包括：流程元素的定义管理：系统管理员应根据企业的实际情况，在系统构建时定义适当的流程元素。流程模板的定义管理：系统管理员应根据企业的实际情况，在系统构建时定义适当的流程模板。流程任务模板及执行人：每个流程执行之前，应选择一个合适的流程模板，并确定流程执行人。流程任务的执行：用户可在“我的任务”内启动流程任务的执行，根据程序检查结果确定此程序是返回给程序的编制人员修改还是继续完成下面的流程。任务的委托管理：任务委托，当任务责任人由于某种原因不能完成此任务，此时他可以使用委托功能，将此任务委托给其它同事处理，委托后，此任务将自动转到被委托人的任务栏内。任务委托可分为：单个任务委托，任务较多，不能及时完成时使用。全部任务委托，特殊原因不能完成全部任务时使用。任务自动委托，因出差等原因，不能完成任务时使用。9.3.5以NC程序为对象的程序附属信息管理：对NC程序内部属性进行管理，如；程序号、程序注释、轨迹图号、零件图号、所加工的零件号、加工工序号、机床、用户信息等进行管理，对加工程序所用刀具清单、工艺卡片等进行管理。在本系统中存储的图片主要是加工轨迹图或零件图，主要是方便用户在调用程序时，借助于零件图片或刀具轨迹图片对程序有更直观的认识。利用刀具清单、程序内部属性和程序注释等一系列重要信息，用户可以最大程度地降低各种准备时间，以最短的时间、最高的效率和最高的准确度作好各种准备工作。可以直接浏览NC、TXT、DOC、BMP、PDF、Autocad、Solidworks、CATIA、PRO/E、UG等各种数据文件，对CATIA、PRO/E、UG、Solidworks等三维图形文件能直接进行缩放、旋转、平移、剖切。9.3.6程序版本管理在本系统中，每编辑一次NC程序，将程序被编辑前的状态保存在一个历史记录文件中，此记录文件的名称按照一定的规范来设计，我们除了可以查看NC程序当前状态之外，还可以追溯此NC程序的所有被编辑过程。在本系统中设计一个NC程序编辑历史记录查询器，以方便用户进行编辑追踪。9.3.7数控程序模拟仿真专为数控编程人员开发的，集数控程序刀具轨迹预览、程序编辑等功能于一体的编程工具，采用OPGL图形技术，可以实现数控程序与刀位轨迹的交互分析，以其准确、逼真、快捷的三维刀位轨迹模拟而深受专业人士的喜爱，是数控编程人员、检验人员、机床操作人员进行程序预演和检验的理想工具。目前本系统可以满足G代码格式和3B格式的NC程序代码的模拟仿真，以及G代码格式NC程序语法检查、碰撞干涉检查。刀位轨迹动态模拟：系统可以分别对刀具或每次切削，进行三维刀位轨迹的动态模拟，也可进行迅速的实体预览，同时标出相应程序的位置，并可马上修改。本系统还可以集成多种程序编辑器，如Notepae.exe等，在我们的系统中进行参数化设置即可。9.4加工监控采集部分传统意义上的DNC系统（即狭义DNC）只注重NC程序的传输与管理，而广义DNC的概念是将数控设备作为一个信息的节点，将纳入到企业整合信息化的管理中，实时、准确、自动的为整个信息系统提供及时、有效、真实的数据，以实现管理层与执行层信息的交流和协同工作。9.4.1采集方式：加工设备的信息采集方式有多种方式，比较常用的主要有以下几种方式：9.4.1.1全自动方式：1)RS-232协议的串口模式一般数控系统都配置有RS-232串口，因此只要数控系统具有宏B变量输出功能，即可实现信息采集。这种方式无需数控设备增加任何硬件和修改PLC，因此，对各种数控系统实现信息采集具有普遍性。此种方式的优点是性价比高，缺点是受到数控系统类型的限制,目前日系数控基本都支持,如:FANUC,三菱,MAZAK,大偎等。2)TCP/IP协议的以太网模式随着技术的发展，数控设备配置以太网功能已是大势所趋，而以太网