基于串口服务器的DNC系统构建

　　摘要：数控机床DNC网络化制造技术可以大大提高企业的制造效率，降低产品成本，提高竞争力，具有显着的现实意义。分析了各种DNC系统联网方案，介绍了以单串口服务器方式进行数控设备联网的关键设置和实现过程。

　　0　序言

　　随着制造业的飞速发展，2003年开始，中国就成了的机床消费国，也是世界上的数控机床进口国。现在许多单位都拥有相当数量的数控机床，但是目前数控系统的网络通讯能力都很弱，传统的封闭系统只带有普通的通讯接口，目前研制开发出的基于PC的数控系统，虽然可以在硬件上配置网卡，但并未开发出相应的应用程序，不能够全面可靠地支持联网运行。为了提高现有资源的利用率、消除信息孤岛、达到资源共享的目的，建立DNC信息网络和管理系统已成为必然。DNC技术可提高企业的产品研发能力，缩短产品开发周期，降低开发成本，提高企业的竞争能力。

　　1　DNC系统构建的必要性

　　目前，在数控设备的程序传输、程序编辑与仿真、数控程序的管理等方面存在一些不足，制约着数控设备的生产能力的发挥，具体表现如下：

　　（1）车间现有的数控系统繁杂，各系统之间所用的通讯软件也不一样，相互之间不兼容，给技术人员、操作人员的编程和应用带来很多不便，大大地限制了零件的转移加工。

　　（2）通讯程序为1对1的通讯程序，在进行机床与计算机的通信时，必须一个人在机床前操作机床，另一个人在计算机终端前操作通讯软件，两者交替操作。

　　（3）程序通讯采用台式计算机或笔记本的单机传输形式，频繁的热插热拔容易烧坏机床或计算机接口。

　　（4）车间堆放很多计算机，工业环境恶劣，计算机寿命大大缩短，而且凌乱，不利于车间现场管理。

　　（5）编程员缺少数控程序数值处理、程序模拟仿真、程序版本比较等数控编程专用软件，编程效率低，数据处理、程序检查效率低且容易出错。

　　（6）程序没有集中管理，一般是编程员各自保管，容易丢失或误操作。

　　（7）计算机上的程序和工艺卡、模型图、刀具清单等之间都是孤立保存，时间久了，就不知道它们的对应关系，还需要反复进行对照，才能知道某个程序是做什么的。

　　（8）程序无严格的流程签署管理，职责不明晰，出了问题无法进行追溯，不符合ISO9000要求。

　　（9）由于工厂的管理部门或管理系统不能及时得到生产设备的实时生产状况，所以不能做出科学的生产管理计划及措施，影响了工厂生产效能的发挥。

　　鉴于以上现状，研究开发DNC网络控制系统，用一台计算机进行所有数控机床的程序传输、数控程序编辑与仿真、程序数据库管理以及机床监控，势在必行。

　　2　DNC网络系统构建方案

　　2.1　多串口服务器DNC网络的构建

　　多串口服务器DNC网络如图1所示。所有设备经多串口（RS232）服务器、Ethernet交换机联接至DNC主机。串口服务器可选用国内品牌DigiPortServerTS8多串口服务器。

图1　多串口服务器DNC网络

　　这种方案的特点是采用一台多串口设备服务器实现对多台数控设备的联接。在局域网内的任意一台计算机都可以直接控制该网络的任意一台机床。而且布线简单，成本较低，机床端不用外加电源。

　　2.2　单串口服务器DNC网络的构建

　　单串口服务器DNC网络如图2所示。每台只有RS232口的数控机床都配一台单串口服务器，然后联到以太网交换机，联接到DNC主机。串口服务器可选用国内品牌MOXANPORT5110单串口服务器。

图2　单串口服务器DNC网络

　　这种方案的特点是传输稳定可靠，即便硬件出现问题，也不会影响其他机床，同时价格适当，性价比高。

　　2.3　串口转无线网络服务器DNC网络的构建

　　串口转无线网络服务器DNC网络如图3所示。

　　在每台数控设备上安装一台单串口转无线网络服务器，将串行接口直接转换成无线以太网口，实现任意数控设备与以太网的联接，在企业局域网内的任意一台计算机都可以直接控制该网络的任意一台机床。串口服务器可选用Nportw无线联网服务器。

图3　串口转无线网络服务器DNC网络

　　这种方案的特点是支持有线和无线局域网混合接入模式，而且无需布线。

　　根据前面的描述，作者认为采用单串口服务器DNC网络模式比较好，虽然每台机床都需配单串口服务器，显得繁琐，但是，这种方式传输效果好，速度快，信息不失真，而且一旦硬件出现问题，不会影响其他机床。

　　3　DNC网络系统控制软件

　　3.1　软件性能要求

　　为了能够充分发挥DNC网络系统的优势，提高数控设备利用率，DNC网络系统控制软件都应该至少具备以下功能：

　　（1）可随时通过机床键盘（或PC终端）实现数控设备对网络管理服务器的访问，并可对存储在服务器中公共目录下的所有NC加工程序进行浏览及调用。

　　（2）能够快速便捷地进行文件的各种编辑操作。

　　（3）文件的比较功能，能够快速简捷地比较出文件的不同之处，并能够明确地告知操作者以及显示程序的异同之处。

　　（4）数控程序的DNC上载与下传。

　　（5）在线监控各数控设备的运行状态，远程数控网络的关闭、开启、重启、恢复、暂停，各数控设备的通讯管理等。

　　（6）系统提供远程维护及远程监控管理功能。

　　（7）支持断点续传功能。

　　（8）支持FANUC、SIEMENS等多种系统，可以同时响应多个不同类型数控机床DNC的请求。允许多路DNC数据同时在线传输，可满足超大程序量多台机床的在线加工。

　　（9）加工仿真功能，提供一个高效的程序编辑、修改和仿真的平台，程序在上机床前，利用其轨迹和实体仿真功能对一些软件自动生成的程序进行模拟、校验及时发现和修改程序中的不妥之处。

　　（10）运行稳定可靠，不死机，抗病毒攻击能力强，程序自动实时备份。

　　3.2　DNC软件关键设置

　　基于CIMCODNC2MAX软件进行描述，该软件稳定可靠，使用效果良好。

　　DNC软件的设置主要包括服务器设置、串口设置等等，其中串口设置尤为重要，主要包括机床传输参数设置，譬如，端口号、波特率、奇偶校验、数据位、停止位、流控制等等，如图4所示。这部分的设置要和串口服务器以及数控系统上的设置一一对应，否则，将不能正常传输。

图4　串口设置

　　3.3　串口服务器软件关键设置

　　基于MOXANPORT5110单串口服务器进行描述，MOXA串口服务器是亚洲品牌，世界第三品牌，稳定性好，可靠性高。

　　串口服务器首先要设置IP地址，如图5所示，然后设置波特率、奇偶校验等传输参数，进行串口映射，如图6所示。

图5　IP地址设置

图6　传输参数设置

　　4　DNC系统实施效果

　　在某校工程训练中心生产过程中证实，DNC系统确实有效提高实训效率，减少调机成本，在程序管理、参数管理上卓有成效，减少人员劳动量，具有良好扩展性，符合并超过了期望，获得了良好的效果。

参考文献:

[1]. RS232 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.