導語：840D網絡化加工研究論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］分析了信息化社會給制造業帶來的變化,以及對網絡化制造的發展的推動。研究了網絡化制造給設備層帶來的變化,給出了設備層實現聯網的三種類型,特別是通過以太網直接實現數控機床的聯網。通過對西門子840d數控系統的聯網軟件Sincom的分析,給出了基于Sincom軟件實現基于TCP/IP協議的網絡化的方法。

［關鍵詞］網絡化制造；Ethernet；840D數控系統

Abstract:Thispaperanalyzedtheimpetusofnetworkmanufacturedevelopmentaswellasthechangesinthemanufacturingsectorbroughtaboutbyinformationization.Andwithstudiesofthechangesinequipmentsectorbroughtaboutbynetworkmanufacture,thispaperputforwardthreemethodstorealizenetworkinginequipmentsector,especiallythedirectnetworkingofnumericallycontrolledmachinetoolsthroughEthernet.WithanalysisofSincom,networkingsoftwareforSiemens840Dnumericalcontrolsystem,thispaperputforwardthemethodtorealizenetworkingincompliancewithTCP/IPagreement.

Keywords:networkmanufacture;ethernet;840Dnumericalcontrolsystem

1網絡化制造的發展

隨著遍布全球的計算機網絡的形成和制造的數字化,使網絡化制造成為可能。網絡化制造一方面為企業的發展提供了前所未有的廣闊舞臺,企業的生產可以在整個世界的范圍內進行優化，可以在原材料成本最低的地方進貨,可以在勞動力價格最低的地方建廠生產,產品可以銷售到全球各地。另一方面,網絡化制造使企業面臨全球的競爭,不同地方的企業都會來爭奪自己的市場。加工設備本身在向高精度、高效率和高自動化水平發展的同時,更加注意其中信息表示的標準化和數字化、信息交換的網絡化、信息處理的智能化。作為加工設備的控制核心數控系統是底層加工信息的處理器,若沒有數控設備的網絡化就不可能實現真正的網絡化制造。

現代數控系統功能強大，但操作復雜，有時會出現這樣那樣的一些問題，而廠家的維修能力又參差不齊，有時僅僅一些小問題就要機床廠家千里迢迢趕來進行維修，造成很多額外的費用。西門子840D數控系統是西門子數控系列的高端產品，基于開放式系統，具有很強的網絡功能。該系統強大的網絡功能可通過遠程診斷方式解決上述問題。

2數控系統聯網的實現方法

網絡化制造中，制造設備不再獨立,而是同其他設備聯成網絡,組成控制網絡。控制網絡不同于一般的信息通信網絡，它具有實時高效的特點，主要表現為：(1)有高實時性與良好的時間確定性;(2)傳送信息多為短幀信息,且信息交換頻繁;(3)容錯能力強，可靠性、安全性好;(4)控制網絡協議使用簡單工作效率高;(5)控制網絡結構的高度分散性;(6)控制設備的智能與控制功能的自制性;(7)與信息網絡有高通信效率,易于實現與信息網絡集成。這樣的控制網絡與信息網絡組成企業完整的網絡系統,實現底層信息和高層信息的交互,從而組成覆蓋整個企業的網絡化系統［1］。

數控系統經過多年的發展,其功能越來越完善,不但可對加工軌跡進行控制,而且還實現對加工刀具和過程的管理,并且還可實現遠程監控。目前在我國主要應用的數控系統有兩類,一類是傳統的數控系統,數控系統采用專用的總線結構形式,系統對用戶是封閉的。另一類是基于PC的開放體系結構，使數控系統得到很大的發展,例如西門子、FANUC等公司在傳統專用數控結構的基礎上添加PC系統,和新興的數控生產廠家直接在基于PC的結構基礎上開發數控系統。在此基礎上數控聯網主要形成以下3種形式:

2.1通過串口實現聯網

一般數控系統都帶有串行通信接口,通過串口可實現數控加工程序和有關配置參數的傳遞。早期的DNC都是通過這種形式實現的。監控計算機一方面通過RS232接口和數控系統通信,實現數控程序的分配,另一方面通過局域網和其他計算機通信,實現生產管理調度。這種形式的聯網通信速度慢,一般只有9600bit/s,只能進行數控程序和一般參數的傳遞,不能對加工過程進行監控,也不是真正意義的聯網。但這種通信形式可以將以前只有串口的數控機床連接起來,實現有限的信息交互,圖1表示了這種方式。

2.2通過現場總線實現聯網

現場總線技術的出現,改變了控制系統的結構,使其向著分散化、網絡化的方向發展。它改變了集中控制系統的集中控制方式,將控制分散于各個控制單元中,形成了新型的網絡集成式全分布控制系統,其中信息的交換是通過總線進行,一根總線將全部控制設備連接在一起,大大降低了系統的成本和組網的復雜性,從而形成了對工業生產有重要影響的控制網絡。現場總線采用全數字式通信，具有開放式、全分布、可互操作性等特點,形成了從測控設備到操作控制計算機的全數字通信網絡,具備了與數字網絡連接溝通的條件,順應了控制網絡的要求,成為控制網絡的發展趨勢。

現場總線技術在制造領域應用越來越廣泛,現在有些數控系統本身支持現場總線,可實現實時的數據交換,甚至數控系統內部也通過現場總線連接在一起,實現NC、PLC以及I/O設備等的相互通信。數控機床之間、數控機床和計算機之間也可通過現場總線連接在一起,實現FMS等復雜的控制要求。這種聯網方式根據信息的類型和對通信的要求將控制網和上層管理網絡分開,管理網絡采用局域網實現,完成大容量實時性要求不高的調度管理、CAD/CAM和生產計劃等數據的通信［2］。西門子810D、840D數控系統可采用Profibus現場總線實現這種方式的聯網。2.3通過局域網實現聯網

以太網(Ethernet)在辦公自動化領域得到飛速的發展,當前它已深入到工業應用領域,基于以太網的控制系統也在不斷發展中,有些集成電路開發商甚至制造出基于TCP/IP協議的集成電路,大大簡化了控制系統、儀表傳感器和執行器之間的通信,使建立基于Internet的控制系統成為現實。

以上3種方法也可混合使用,針對不同的數控機床數控系統采用不同的方法。隨著數控系統向開放體系結構的智能化數控系統發展,其控制功能不斷向上延伸,具有一定的自主性和管理決策功能,數控系統之間、數控系統和其他單元之間的信息傳遞也必將越來越復雜。所以，具有以太網及現場總線功能的數控系統是今后發展的方向。

3西門子Sincom軟件介紹

西門子數控系統可通過以上3種方法實現聯網,特別是通過Sincom軟件可實現基于以太網TCP/IP協議的網絡通訊,使數控系統直接和計算機連接在一起,實現數控機床、輔助設備、生產自動線和上層管理系統之間的信息交換。通過Sincom軟件實現西門子數控系統聯網的硬件配置如下:

a.數控系統NCK/PLC:810D和840D。

b.MMC103:版本4.0以上。c.PCI/ISA適配器及標準Ethernet網卡。

網卡的安裝同普通PC機一樣,設置網絡的特性包括IP地址、登錄設置、TCP/IP協議及計算機名。Sincom軟件實現網絡通信的框圖如圖2所示。Sincom軟件安裝在MMC103中,MMC103相當于1臺工作在Windows下的計算機,計算機和MMC通過Ethernet網連接,它們之間是通過遠程過程調用(RPC)實現信息交換。Sincom軟件和NCK/PLC之間通過動態數據交換(DDE)方式完成通信。一個數控系統可以和多臺計算機連接,1臺計算機也可和多個數控系統連接。數控系統通過在PLC中專門定義數據塊DB12實現高級的加工過程的控制。

Sincom軟件可實現如下的功能:

a.零件加工程序的傳遞；

b.機床狀態數據的傳遞；

c.PLC數據的傳遞；

d.零件加工程序的選擇與自動加工；

e.刀具數據的傳遞與管理。

4基于Sincom軟件的應用系統

Sincom軟件在進入840D數控系統Windows環境下,可同其他軟件一樣安裝。安裝過程中出現配置界面,其中Host為數控機床將要連接的計算機名,Endpoint為遠程調用RPC需要的標示數據,可選默認值,PutGetDirectory為主機保存臨時文件的目錄,其他項都可按默認值選擇。Sincom軟件配置完成以后,在使用前需要對DB12和相關功能進行PLC編程,DB12分為Globaldata,Dockingpositiondata以及NCprogramasignment三部分,其中Globaldata,Dockingpositiondata必需,而NCprogramasignment可選。Globaldata有20個字節,每個Dockingpositiondata占12個字節,每個NCprogramassignment占138個字節。NCK和Host計算機通過設置Globaldata中不同字節中的不同位,實現數控機床加工的不同過程。所以要完成在網絡上進行加工的監控,必須編制相應的PLC程序對DB12進行控制。Sincom軟件還提供許多基于遠程調用的RPC函數,并給出了用接口定義語言IDL描述的接口文件,用戶在編制控制程序時需要按照RPC調用的規則,在文件中嵌入這個接口文件,這樣就可在程序中使用這些函數。Host計算機通過使用這些函數實現對數控系統的控制，其中幾個重要的函數如T_MACHINE_M()可獲得機床的狀態,而R_NC4WPC_M()可指派要加工的數控程序，R_DATA_M()可向數控系統中傳遞加工程序、刀具參數和其他文件,類似地R_VAR_M()可傳遞各種變量。圖3表示了一個加工的流程。通過Sincom軟件還可對機床的托板交換、物料運輸系統進行監控,實現加工系統的網絡化。

5結論

制造設備的網絡功能，在東風汽車公司應用尚不是很普遍，東風汽車公司發動機廠的DCI11作業部在新進口的機床上應用了Sincom系統，運行效果良好。隨著計算機以及計算機網絡的快速發展，網絡制造必將會廣泛地應用到工廠制造設備上，因此，對制造設備的網絡功能進行深入細致地研究，具有廣泛而深刻的意義。

［參考文獻］

［1］楊叔子,吳波.網絡化制造與企業集成［J］.中國機械工程,2000,11(1-2):45-48.

［2］Henrylau.Thenewroleofinternet/internettechnologyformanufacturing［J］.EngineringwithComputer，1998,9(2):150-155.