網(wǎng)絡(luò)數(shù)控制造系統(tǒng)中常用DNC通訊接口模式

　　DNC 分布式數(shù)字控制（ DiSTributed Numerical Control） , 是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等為基礎(chǔ)， 把數(shù)控機(jī)床與上層控制計(jì)算機(jī)集成起來， 從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的集中控制、管理， 以及數(shù)控機(jī)床與上層控制計(jì)算機(jī)間的信息交換。它是現(xiàn)代機(jī)械加工企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)備集成、信息集成、功能集成的一種新方法， 是制造自動(dòng)化的重要模式， 也是實(shí)現(xiàn)CIMS 等集成制造系統(tǒng)的重要組成部分。

　　在過去十幾年， 人們將大量的精力投向FMS（Flexible ManufactureSystem）系統(tǒng)的研究， 但實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明， FMS 的這種不僅注重信息流的集成， 更強(qiáng)調(diào)物流的集成與自動(dòng)化， 雖然具有運(yùn)行效率高和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)， 但投資風(fēng)險(xiǎn)大、見效慢、可靠性較差。相對(duì)于FMS, DNC 是投資小、見效快、并具有較好柔性的集成制造系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展， DNC 的內(nèi)涵和功能也在不斷擴(kuò)大， 目前DNC 系統(tǒng)已具備制造數(shù)據(jù)傳送、狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理、刀具管理、生產(chǎn)調(diào)度與監(jiān)控、單元控制和CAD/CAPP/CAM接口等功能。

　　在分析現(xiàn)有DNC 主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)通信接口功能的基礎(chǔ)上， 從DNC 通信接口功能的角度可將DNC 分為基本DNC、狹義DNC 和廣義DNC 三種。基本內(nèi)容如表1 所示。

表1 DNC 分類

　　目前， 在實(shí)際DNC 系統(tǒng)集成應(yīng)用中，常采用基于串行口通訊的接口模式、以太網(wǎng)絡(luò)模式。筆者重點(diǎn)對(duì)以上DNC 的二種通訊接口模式分別介紹。

　　1 基于串行口通訊的DNC 接口模式

　　利用數(shù)控機(jī)床提供的RS232C 或RS485 接口， 采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型或星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)串行通信。這是目前在車間中應(yīng)用最多的一種通信方法， 但這種通信方法存在工控微機(jī)多、投入成本高、管理和維護(hù)工作量大和易于出錯(cuò)等缺點(diǎn)。目前使用的數(shù)控系統(tǒng)大多帶有RS232C 串行通信接口。利用該RS232C 接口可直接實(shí)現(xiàn)基本DNC 通信和狹義DNC 通信功能。

　　1.1 帶串口擴(kuò)展卡的DNC 通訊接口模式

　　帶串口擴(kuò)展卡的DNC 接口模式是上世紀(jì)90 年代中期出現(xiàn)的模式， 如圖1 所示， 在當(dāng)時(shí)大家還普遍使用單機(jī)傳輸?shù)哪甏?此方式是一種創(chuàng)新， 可以說它代表了當(dāng)時(shí)我國DNC 產(chǎn)品的最高水平。MOXA C320Turbo 卡（ 或其它多路串行通訊卡） 是通過ISA（ 或PCI） 插卡的方式與計(jì)算機(jī)連接， 再通過一根帶屏蔽的10 芯電纜線連接通訊模塊， 每個(gè)通訊模塊帶8 個(gè)通訊口， 可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)通訊模塊級(jí)聯(lián)， 每個(gè)通訊口最多帶8 個(gè)節(jié)點(diǎn)， 每個(gè)計(jì)算機(jī)又可以擴(kuò)展4 個(gè)ISA（ 或PCI） 插卡， 這樣一臺(tái)計(jì)算機(jī)最多可以擴(kuò)展256 個(gè)RS- 232 接口。通訊模塊與計(jì)算機(jī)之間距離不能太長， 一般在十幾米左右。

　　1.2 帶串口服務(wù)器的DNC 通訊接口模式

　　串口服務(wù)器的功能是將來自TCP/IP 協(xié)議的數(shù)據(jù)包， 解析為串口數(shù)據(jù)流； 反之， 也可以將串口數(shù)據(jù)流打成TCP/IP 協(xié)議的數(shù)據(jù)包，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸， 它能將多個(gè)串口設(shè)備連接并能對(duì)串口數(shù)據(jù)流進(jìn)行選擇和處理， 把現(xiàn)有的RS232 接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為IP 端口的數(shù)據(jù)， 這樣就能夠?qū)鹘y(tǒng)的串行數(shù)據(jù)送上流行的IP 通道， 而無須過早的淘汰原有的不帶以太網(wǎng)模塊的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備， 從而提高現(xiàn)有設(shè)備的利用率， 節(jié)約了投資， 簡化了布線， 如圖2 所示。在數(shù)據(jù)處理方面， 串口服務(wù)器完成的是一個(gè)面向連接的RS232 鏈路和面向無連接以太網(wǎng)之間的通訊數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)控制， 系統(tǒng)對(duì)來自串口設(shè)備的串口數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理， 并進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換， 使之成為可以在以太網(wǎng)中傳播的數(shù)據(jù)幀，對(duì)來自以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行判斷， 并轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)送達(dá)響應(yīng)的串口設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用方面， 串口服務(wù)器將具有TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)接口映射為Windows 操作系統(tǒng)下的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串口，應(yīng)用程序可以像對(duì)普通串口一樣對(duì)其進(jìn)行收發(fā)和控制， 因此，串口服務(wù)器在數(shù)控系統(tǒng)組網(wǎng)中的功能是把來自數(shù)控系統(tǒng)的任何信息透明地傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)上的任何一個(gè)計(jì)算機(jī)， 也可以把來自局域網(wǎng)的任何信息透明地傳輸給數(shù)控設(shè)備； 相當(dāng)于局域網(wǎng)和串口設(shè)備的網(wǎng)關(guān)通過為串口服務(wù)器配置IP 地址， 使數(shù)控機(jī)床成為局域網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)， 從而擁有局域網(wǎng)的部分功能， 實(shí)現(xiàn)資源共享。