袁志偉

摘 要：通過對(duì)數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理，在客戶機(jī)控制的多臺(tái)數(shù)控設(shè)備與服務(wù)器之間建立穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通訊，從而實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)控設(shè)備的目的。經(jīng)過相關(guān)研究，具體闡述了服務(wù)器與客戶機(jī)之間的通訊，并詳細(xì)論述了數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，為數(shù)控設(shè)備的高效管理提供了有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：數(shù)控設(shè)備；數(shù)據(jù)傳輸；網(wǎng)絡(luò)通訊；網(wǎng)絡(luò)管理

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.150

數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸主要是利用網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理加工企業(yè)的數(shù)控設(shè)備，而統(tǒng)一管理的實(shí)質(zhì)就是傳輸、存檔、復(fù)用、有效檢查、修改、刪除和更名數(shù)控設(shè)備中的數(shù)控加工文件。利用有效的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可以建立多臺(tái)數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)總體可以分為2層，上層主要實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與多臺(tái)客戶機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)利用網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)控設(shè)備的目的；底層是利用客戶機(jī)與多臺(tái)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備的加工和管理。本文詳細(xì)分析了服務(wù)器與多臺(tái)客戶機(jī)之間、客戶機(jī)與數(shù)控設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，進(jìn)而為企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工文件的傳輸和控制提供有效的技術(shù)支撐。 1 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

1.1 數(shù)據(jù)傳輸原理

在數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中，上層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，底層結(jié)構(gòu)則采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在上層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，使用服務(wù)器/客戶機(jī)的模式，由服務(wù)器統(tǒng)一管理系統(tǒng)中的資源，而客戶機(jī)主要負(fù)責(zé)與服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)和管理及與其相連的數(shù)控設(shè)備通訊。在具體工作狀態(tài)下，可以通過套接字網(wǎng)絡(luò)編程和Windows的用戶自定義消息實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與客戶機(jī)之間的實(shí)時(shí)通訊。在系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)中，由客戶機(jī)通過串行通信端口控制與其相連的多個(gè)數(shù)控設(shè)備。

1.2 網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)數(shù)據(jù)傳輸分析

在數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中，影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有3種：①加工任務(wù)管理。企業(yè)分解產(chǎn)品加工任務(wù)，并將分解后的任務(wù)傳遞給各個(gè)客戶機(jī)和數(shù)控設(shè)備。②數(shù)控設(shè)備管理。分析和管理各個(gè)數(shù)控設(shè)備的基本信息、數(shù)控程序、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備任務(wù)等。③數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。下面具體分析了這3種關(guān)鍵技術(shù)。

當(dāng)加工任務(wù)下達(dá)至企業(yè)后，企業(yè)通常會(huì)根據(jù)任務(wù)的類型完成任務(wù)分解工作，進(jìn)而通過建模和編輯發(fā)送加工信息。而分解和建模的目的是建立任務(wù)子模塊。此時(shí)，在編輯任務(wù)時(shí)，需要明確全部任務(wù)模塊的內(nèi)容，隨后將任務(wù)分配至各個(gè)客戶機(jī)中。企業(yè)服務(wù)器系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)了數(shù)控設(shè)備的具體信息、加工能力和現(xiàn)有的加工任務(wù)，可以將總的加工任務(wù)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)分解，與客戶機(jī)聯(lián)系確認(rèn)后，將任務(wù)發(fā)放下去，最終完成整個(gè)生產(chǎn)任務(wù)的分配。另外，在整個(gè)生產(chǎn)過程中，企業(yè)通過服務(wù)器可以監(jiān)控和協(xié)調(diào)所有數(shù)控設(shè)備，確保能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量地完成加工任務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)集成化管理數(shù)控設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)條件下，數(shù)控設(shè)備能夠共享信息、數(shù)控加工任務(wù)和數(shù)據(jù)資源。整個(gè)系統(tǒng)按照功能可以劃分為以下4種：①數(shù)控設(shè)備基本信息管理。它主要是集中管理企業(yè)所有數(shù)控設(shè)備的靜態(tài)信息，即機(jī)床名稱、所屬單元、工作臺(tái)面、數(shù)控系統(tǒng)，包括數(shù)控銑床、電火花、車床和線切割機(jī)床等設(shè)備的信息錄入、修改和刪除等。②數(shù)控程序管理。程序內(nèi)容包括上傳、編輯、模擬和查詢，編程工作人員結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備靜態(tài)信息，選擇合適的數(shù)控設(shè)備，并生成數(shù)控程序，然后將其傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)中。按照傳輸?shù)南群箜樞?，設(shè)備會(huì)再形成隊(duì)列，譬如機(jī)床信息、夾具信息、刀具信息、工裝圖和毛坯尺寸等。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序的在線模擬、各個(gè)設(shè)備加工任務(wù)的查詢、各個(gè)工件的加工查詢和數(shù)控程序的編輯修改等。③數(shù)控任務(wù)管理。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以管理每臺(tái)設(shè)備的加工任務(wù)，而企業(yè)的設(shè)備操作人員可以查詢每天的加工任務(wù)，將每天的工作情況及時(shí)反饋給系統(tǒng)服務(wù)器，方便企業(yè)管理人員掌握和調(diào)整設(shè)備狀態(tài)和加工狀態(tài)。④設(shè)備狀態(tài)管理。利用設(shè)備的CNC控制器提取設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)日志，并對(duì)不同設(shè)備之間和同一設(shè)備不同時(shí)間段的內(nèi)容作對(duì)比、分析，從而明確這些設(shè)備的運(yùn)行效率有無(wú)提高。

1.3 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性需求

數(shù)控設(shè)備的傳輸數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求相對(duì)較高。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，會(huì)及時(shí)將相關(guān)數(shù)控程序提供給機(jī)床。此時(shí)，機(jī)床與客戶機(jī)之間會(huì)以網(wǎng)絡(luò)控制器作為連接樞紐。假設(shè)程序數(shù)據(jù)量太大，則加工時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。為此，控制器通常會(huì)限制數(shù)據(jù)的接收量。如果無(wú)法滿足數(shù)據(jù)的接收需要，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)過載，使得部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，無(wú)法加工出合格的零件；如果網(wǎng)絡(luò)控制器在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)沒有接收到數(shù)據(jù)，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)欠載，影響機(jī)床的工作效率。鑒于此，如何將網(wǎng)絡(luò)控制器的數(shù)據(jù)緩沖控制在合理的范圍內(nèi)呢？筆者認(rèn)為，在解決這個(gè)問題時(shí)，需要考慮發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的匹配程度，如果兩者互相匹配，則表示加工處于正常狀態(tài)。通常情況下，網(wǎng)絡(luò)控制器的接收和發(fā)送速度匹配性可以從2個(gè)方面來調(diào)整：①數(shù)據(jù)傳輸線路規(guī)程要同時(shí)滿足數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收的均衡需求，以此為標(biāo)準(zhǔn)制訂具體的規(guī)則，用于控制數(shù)據(jù)的緩沖量；②在傳輸數(shù)控程序的數(shù)據(jù)時(shí)，需要同時(shí)考慮數(shù)據(jù)的延緩和流控，這樣才可以將數(shù)據(jù)的發(fā)送速度和接收速度控制在均衡狀態(tài)。

對(duì)于數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，其通信與接口以面向方式完成連接，在業(yè)內(nèi)，這種方式被稱為“流式套接字技術(shù)”。這種技術(shù)是在以太網(wǎng)10 M/100 M網(wǎng)路通信接口程序模塊的基礎(chǔ)上，借助數(shù)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程客戶端形成相對(duì)穩(wěn)定的雙向通道。在傳輸過程中，體現(xiàn)為客戶/服務(wù)器的模式，即C/S。這種模式在啟動(dòng)服務(wù)器之后，需要在遠(yuǎn)程客戶機(jī)訪問，并在收到和接收請(qǐng)求之后形成相對(duì)穩(wěn)定和可靠的連接方式。至于數(shù)據(jù)的接收，主要按照數(shù)據(jù)發(fā)送的順序而定，適用于大量數(shù)據(jù)的同時(shí)傳輸。

2 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討了數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)，詳細(xì)論述了數(shù)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸原理、數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性需要和解決方法等內(nèi)容，為大型制造企業(yè)數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化高效管理提供了有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]易紅，倪中華.適用于網(wǎng)絡(luò)化制造模式的數(shù)控系統(tǒng)的研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，32（3）：387- 391.

〔編輯：白潔〕