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浅谈开放式网络化数

时间:2017-7-15 9:07:00   来源:本网   添加人:admin

  1开放式网络化数控系统的提出数控机床是信息技术与传统机床相结合的产物,走在现代制造技术的最前沿。一个国家数控化率的高低已成为衡量其机械工业技术水平的重要标志。

  随着制造商对产品复杂程度和精度要求的提篼以及对产品生产成本的降低,对数控机床提出了更高的要求,而这种不断增高的要求主要不是针对机械系统,而是对数控机床的控制设备一数控系统提出的战。

  现过程对用户来讲是封闭的。随着计算机控制技术和先进制造技术的发展,专用CNC系统之间的自成一体所带来的互不兼容的弊病,迫切需求具有配置灵活,功能扩展简便,基于统一的规范和易于实现统一管理的开放式数控系统。

  1.2开放式网络化数控的基本概念所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统。美国在八十年代末首先提出,它具有开放柔性高、成本低、升级扩展容易、投资风险性小和可以引入最新的PC软硬件技术等优点,是二十一世纪数控技术的发展方向。目前,开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研12究的核心。

  网络化数控是近几年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也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。国内外一些著名数控厂家近几年推出了相关的新概念和样机,如日本大隈(k)机床公司展出“ITplaza”(信息技术广场,简称IT广场);德国西门子(Semens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

  2开放式网络化数控系统的性能特征2.1开放式数控技术功能相似,接口相同的模块之间可以相互替换,开放式控制系统的硬件和软件都应是柔性的,它允许改变硬件的基本配置,而软件更在所有控制级别上可以改变。

  2即插即用(plugplay)数控功能采用模块化的结构且各模块具有即插即用的能力,以满足具体控制功能要求。

  控制系统的大小(模块的数量与实现)可根据具体的应用增减,成为规模化系列产品。

  4互操作性(interoperability)模块之间能相互协作(交换数据),容易实现和其他自动化设备互连,允许第三方软件作为系统的部件增加进来,并能共享数据。

  5可移植性(portability)功能模块可运行于不同的控制系统内,一个开放式控制系统能在系统的级别上同其他系统协同工作。

  因此,一个完全开放的数控系统应该是:以分布式控制原则,采用系统、子系统和模块分级式的控制结构,其构造应该是可移植的和透明的。

  2.2网络化数控技术造单元和控制部件相连,或将制造过程所需资源(如加工程序、机床、工具、检测监控仪器等)进行共享。它包括两个方面。内部网络(现场总线网络)和外部网络。

  2.2.1内部网络内部网络是指数控系统内CNC控制单元与伺服驱动及I/O逻辑控制等单元以现场总线网络连接。对于数控系统硬件,开放性是指其计算机、网络、伺服系统及I/O逻辑控制等单元,应该具有统一的互联标准,以实现互换性。为使数控系统硬件具有互换性,目前欧洲⑶制造商在其产品中广泛应用SERCOS(SerialReal―timeCommunicationSystem,适于高速伺服控制的网络接口协议)现场总线作为与数字驱动单元的接口,采用Profibus现场总线等作为与I/O逻辑控制单元的接口。

  2.2.2外部网络外部网络指的是数控系统与系统外的控制系统或外部计算机以网络连接。通过网络实现对设备的远程控制和无人化操作、远程加工程序传输、远程数控机床诊断和远程维修服务、技术服务等项目。

  随时监视生产现场情况进行最优计划和调度;操作工人技艺数据库将通过丰富经验和直觉形成的技艺数字化,不断积累并与全公司共享;新的CADZ CAM系统可将CAD数据立即转变为加工程序、工具清单、工艺卡和加工工艺图样,实现并行工程来缩短生产周期;通过因特网与外界联接,在多品种小批量生产的条件下,将机床联网,能大大节约切削时间。远程诊断功能可以在个人电脑前轻松地操纵远在车间里的机床设备,诸如编辑修改零件加工程序和PLC控制程序、监控各坐标轴当前运动状态、文件的传输等。

  3开放式网络化数控平台的基本结构开放式网络化数控系统平台由系统硬件和系统软件组成。

  系统硬件包括组成系统的各种物理实体。系统硬件对外部的表象和接口可以是一致的,也可以通过设备驱动程序使之与操作系统分隔。对于开放式数控系统的硬件而言,计算机、网络结构、伺服驱动系统及I/O逻辑控制等单元要具有统一的标准。

  要使硬件具有互换性,全球所有数控系统制造商都认为应该采用现场总线技术。系统硬件各部分通过信息管理网络和开放设备与网络互连。传递命令和数据信息,并执行完成数控任务。

  系统软件包括实时操作系统、通讯系统、设备驱动程序以及其他可供选择的系统应用程序,如数据库系统和图形系统应用程序。系统软件通过标准的应用程序接口(即API)向应用软件来提供服务。

  4开放式网络化数控系统的优点开放式网络化数控系统的特性,使其具有传统数控系统无法比拟的优点,成为数控技术发展的方向。

  4.1向未来技术开放由于软,硬件接口遵循标准协议,只需少量的重新设计和调整,新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳,吸收和兼容。这将使系统的开发费用大大降低,而系统性能与可靠性将不断改善,并处于长生命周期。

  4.2采用统一硬件平台和软件平台的技术,其技术发展具有连续性和持续性。

  43具有网络制造和全球制造能力在现代制造模式下,通过网络,可满足未来制造企业在企业动态联盟过程中和制造系统重组过程中,通过网络对外发布或允许外部了解自己制造技术的能力,甚至组成网上虚拟车间(工厂)和电子商务,实现异地CAD/CAM/CNC的网络制造。

  4.4具有远程监控与强诊断能力当数控系统产生故障时,生产厂家可以通过网络对用户的数控系统进行快速诊断与维护,满足用户对机床的远程故障监控、故障诊断、故障修复的要求。这样大大减少维护的盲目性,提高设备完好率。

  4.5在开放式网络化数控系统上,可以方便地增加智能化控制功能。从而不断提高现代数控系统的档次。