数控机床系统在网络中应用实现
摘 要：本文根据当前数控系统所面临的瓶颈问题，通过介绍数控系统通信的基础理论，提出了基于网络的数控管理方法。其中详细论述了机床网络的方案设计、组网过程和基于网络的管理流程。同时，对于数控服务器的软件开发也做了简单介绍，实践表明，“可剪裁、可配置、可重构”在数控网络应用中是可实现的。
随着企业迅速发展，但是管理、技术以及观念上的落后己成为阻碍企业进一步发展的主要因素之一，因此进行企业信息化、管理现代化己成为迫在眉睫的事情。而传统的数控系统在很大程度上阻碍着生产的效率和质量。数控机床走网络化管理的道路是工厂企业近年来取得的zui重要的具有划时代意义的成果，支持从自动化网络控制系统需求的全过程，是企业迈向现代化生产的重要环节。
1 机床通讯与管理
随着cad/cam一体化技术和局域网技术的普及和应用，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己经进入了网络化时代。而与cad/cam密切相关的数控机床管理仍然处于原始状态，成为制约企业现代化管理水平提高的瓶颈。
1.1 单机对单机网络
单机对单机模式基本相当于单机通讯模式，只是在单机通讯的基础上将计算机进行了联网。以前计算机技术和网络技术，特别是串口通讯技术不是很发达，在软件和硬件等方面都无法解决单台满足多台机床同时进行加工的要求，采用单台控制单台机床就是很自然的设想。其主要特点：1） 单独控制，互不干扰；2） 网络结构简单；3） 软件要求简单；4） 系统建设成本低。
1.2 多机网络
随着串口通讯技术不断发展，在软硬件方面已经可以完善地解决单台pc满足多台机床同时进行dnc加工的要求，于是数控机床网络技术就发展了由单台计算机来控制多台机床的通讯模式，并且以此为基点，各dnc开发商开发了很多其它更加完善的dnc功能。其主要特点如下：1）系统高度集成化管理；2） pc运行环境良好；3） 软件兼容性高：由于是采用了一套网络版dnc系统，它能适应多种系统的通讯需求，车间操作工人只要能操作机床的通讯过程即可，不需要熟悉各种系统的特殊约定，操作简单扼要；4） 可以对加工文件，如nc程序、机床参数、刀补参数等进行规范化的流程化管理，提高企业管理水平；5） 网络版软件功能强大。
1.3 机床网络组建
网络管理系统的构建主要分为以下几个步骤：数控机床接口检测：可利用一台计算机通过com接口与数控机床直接用电缆连接起来。连接完成后，在计算机上利用软件连接数控机床并进行数据传输试验；连接数控机床到计算机：端口检测完毕后，用屏蔽电缆焊接好两端接口，一端接数控机床，另一端接lt-link4000串口扩展卡串口接口，由于数控机床一般分离放置故应在连线两端作好标记以便区分； 链接实现过程：计算机可以自动检测出lt-link4000串口扩展卡各个串口并分别给各个串口定义名称，通过标记确认各个串口上所连接的数控机床，然后分别进行传输实验；企业局域网控制：利用网络适配器通过协议，设置好本计算机的地址以适应局域网，设置共享的资源；远程控制：利用调制解调器与internet网络连接，在管理员允许的情况下，在世界各地只要知道单机管理工作站的ip地址号就可以访问这台工作站，从而实现远程维护。
2 数控机床联网方案设计
通过进行多方面调研，认为目前工厂内部局域网已经建成，数控机床也一定的规模，而且应用基础也比较好，因此数控机床走网络化管理的道路是解决问题的*选择。
2.1 功能要求
*摆脱手工输入程序和单机输入程序的局面，实现长距离自动程序传输。用于管理的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zui远距离允许达到1500m。
可并行传输程序，即一台主控机可以同时面向笔者单位目前16台数控机床进行数据通信。
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，*改变了程序号对nc程序管理的束缚。
数控机床联网数量不受限制。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台数控机床。
2.2数控管理流程
机床联网后数控程序管理流程如图1所示：
图片
图1 数控系统管理流程
基于以上流程，*个流程是由三维cad软件（pro/e或者ug软件）通过capp模块直接生成的数控文件文件通过程序员加载到数控数据库服务器上，编程人员将编好的程序加载入ncbase数据库，可以由工艺人员进行修改、仿真校验等工作（有编辑修改的权限），经编程主管（有解锁的权限）审核同意后，可发送到机床干活，也可以让工人从机床的控制面板上远程调用程序，工人只能调用自己机床需要的程序，调不了其他机床用的程序，而且车间现场不放电脑，避免了因工人在电脑上随便修改程序造成的程序管理混乱的局面。
2.3机床联网整体方案
根据数控程序统一管理、分散传输的原则，整个nc网络的设置如下：数据库服务器（ncbase serer）：总厂工艺处设立一个总的ncbase数据库服务器，负责管理整个工厂的数控程序；程序传输服务器（dnc-max server）：程序传输服务器放在分厂，每个分厂有自己的（dnc-max server）程序传输服务器，负责各自分厂的程序传输；程序传输客户端（dnc-max client）：在工艺处编程组和各分厂技术组各设立一个传输客户端。工艺处的传输客户端用于工艺处的管理员监控整个网络dnc传输运行情况，帮助分厂分析传输问题，监控各个通讯端口传输日志；工艺处数据库与各分厂数据库的连接：工艺处数据库不仅能够储存管理工艺处的数控程序，而且能够自动获取各分厂内经过管理定型的程序。各分厂数控程序只要向机床传输，不管是技术员向机床发送还是操作工在机床上进行远程调用，程序在传到机床的同时都会自动发送到工艺处数据库内；权限的设置：工艺处管理员有管理工艺处数据库的所有权限，各分厂管理员只有管理各自分厂服务器的权限。
3 基于数控服务器的软件开发
数控机床联网后，对联网数据库服务器nc-base，我们不仅要保证服务器的安全，还要针对服务器数据库的大量数据管理工作，对于服务器端我们所作的软件开发工作，根本指导思想就是要利用服务器资源共享和传输方便的优势，及时得到我们工作所需的各种信息，提高工作效率。
3.1 数据库查询管理
作为数控加工中心工作中*的步骤，如何有效地组织刀具是影响加工中心乃至柔性制造系统效率的一个重要因素，现有的问题主要是以下几个方面如何组织刀具使刀具的存取更方便如何调度刀具使刀具交换次数zui少如何选配刀具使刀具准备时间zui短、利用率zui高。总之，研究刀具资源的管理就是用zui小的刀具资源来达到生产要求，尽可能减少对刀具资源的占有。
过大量调研和分析，该系统以vc++为开发工具，以microsoft sql serer 2000为后台数据库建立。数据库是一套数控程序管理系统，可以对程序的编辑者、刀具清单进行管理，还可以对数控程序的各种信息，如程序号、图号、零件号、机床、用户信息等进行管理。
3.2 数据备份
备份方案：开发所需软件：visual basic 6.0备份程序的设计方法：用控制面版的odbc设置，给sql serer中的数据库添加一个数据源名称。在access中新建一个数据库，命名为backup.mdb。用vb定义两个主要过程：attach_table （）和create_table （）。attach_table的作用是将sql serer数据库中的所有需要备份的表链接到access数据库中，在此过程中要排除系统表，因为那是sql serer自创建的，表中无用户数据。create_table的作用是在backup.mdb中创建目的表，即在这个备份access库中创建表用来保存所有存在sql数据库中的用户数据。另外，在链接过程中，要去掉sql serer自带的拥有者名称。
4 结论
本文通过研究探索进一步掌握了数控机床联网基于不同企业的动态可变性特点，与数控接口和技术的不断发展的趋势相对照，并能够做到“可剪裁、可配置、可重构”，为不同行业用户量身定制。通过该项目的实施，建立面向装备制造业特点的数控机床联网实施方法，进一步整合数据通讯技术和数控机床的联网管理，设计开发出符合装备制造业的个性化数控机床联功能，实现数控机床联对生产制造业务流程优化的柔性支持，深化数控机床联的技术应用，形成了完整的数控机床联网体系和计算机网络体系。
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随着cad/cam一体化技术和局域网技术的普及和应用，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己经进入了网络化时代。而与cad/cam密切相关的数控机床管理仍然处于原始状态，成为制约企业现代化管理水平提高的瓶颈。
1.1 单机对单机网络
单机对单机模式基本相当于单机通讯模式，只是在单机通讯的基础上将计算机进行了联网。以前计算机技术和网络技术，特别是串口通讯技术不是很发达，在软件和硬件等方面都无法解决单台满足多台机床同时进行加工的要求，采用单台控制单台机床就是很自然的设想。其主要特点：1） 单独控制，互不干扰；2） 网络结构简单；3） 软件要求简单；4） 系统建设成本低。
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随着串口通讯技术不断发展，在软硬件方面已经可以完善地解决单台pc满足多台机床同时进行dnc加工的要求，于是数控机床网络技术就发展了由单台计算机来控制多台机床的通讯模式，并且以此为基点，各dnc开发商开发了很多其它更加完善的dnc功能。其主要特点如下：1）系统高度集成化管理；2） pc运行环境良好；3） 软件兼容性高：由于是采用了一套网络版dnc系统，它能适应多种系统的通讯需求，车间操作工人只要能操作机床的通讯过程即可，不需要熟悉各种系统的特殊约定，操作简单扼要；4） 可以对加工文件，如nc程序、机床参数、刀补参数等进行规范化的流程化管理，提高企业管理水平；5） 网络版软件功能强大。
1.3 机床网络组建
网络管理系统的构建主要分为以下几个步骤：数控机床接口检测：可利用一台计算机通过com接口与数控机床直接用电缆连接起来。连接完成后，在计算机上利用软件连接数控机床并进行数据传输试验；连接数控机床到计算机：端口检测完毕后，用屏蔽电缆焊接好两端接口，一端接数控机床，另一端接lt-link4000串口扩展卡串口接口，由于数控机床一般分离放置故应在连线两端作好标记以便区分； 链接实现过程：计算机可以自动检测出lt-link4000串口扩展卡各个串口并分别给各个串口定义名称，通过标记确认各个串口上所连接的数控机床，然后分别进行传输实验；企业局域网控制：利用网络适配器通过协议，设置好本计算机的地址以适应局域网，设置共享的资源；远程控制：利用调制解调器与internet网络连接，在管理员允许的情况下，在世界各地只要知道单机管理工作站的ip地址号就可以访问这台工作站，从而实现远程维护。
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通过进行多方面调研，认为目前工厂内部局域网已经建成，数控机床也一定的规模，而且应用基础也比较好，因此数控机床走网络化管理的道路是解决问题的*选择。
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*摆脱手工输入程序和单机输入程序的局面，实现长距离自动程序传输。用于管理的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zui远距离允许达到1500m。
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图片
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