基于网络的数控制造技术
机电一体化技术在智能制造中的应用
机电一体化技术在智能制造中的应用摘要：随着制造业深入发展，行业竞争力与发展理念发生转变，传统制造方式已经不能满足现代化社会发展需求。
因此要以全新生产技术来推动行业更新，确保制造业发展的先进性和科学性。
智能制造作为当下制造业发展的重要分支内容，是实现智能化、系统化发展的必要条件，所以应利用相关技术来推动智能制造发展，以机电一体化技术优化智能制造体系。
智能制造和机电一体化技术应用都是基于互联网技术产生，具备很强综合性能优势，机电一体化技术能够有效提高智能制造产品质量，提升制造业生产效率，保证行业发展正向性。
关键词：机电；一体化；智能制造1 研究背景机电一体化技术是一种适用性较为广泛的技术手段，其本质是及机械、电子和信息技术于一体的复合型机械-微电子复合技术，能够被应用于工业产品制造和设计之中。
利用机电一体化技术进行工业产品开发已经是行业主流观点，能够利用机电一体化技术实现机电工业领域全面发展。
机电一体化技术的出现可以视为电子技术对传统行业发展的创新与优化，是提高管理技术和生产技术的有力措施。
基于社会发展，机电一体化技术发展趋势为网络化、微型化和智能化等，可以有效提升机械系统性能，降低能耗，提高工作效率，改善工作环境。
这也是机电一体化技术发展趋势，是保证行业内容持续性推进的基础与条件。
智能制造是一种新兴制造体系，是基于人工智能高速发展所诞生的全新制造方法。
智能制造本质是由智能机器和人类组成的人机一体化智能系统，其体系核心就是在制造过程中可以进行智能优化，利用其逻辑架构进行分析、推力和判断等，以此来保证制造内容严谨性和科学性。
智能制造可以依托智能机器的计算力和数据库实现制造过程中的数据演算，推动制造概念数据化、智能化发展，以此提高设备制造效率，加强产品质量。
智能制造可以分为两种类型：即DNC和CIMS,DNC是基于数控设备通信网络平台的领域，经过技术更新和社会发展实现全面转变，由网络平台发展为管理系统，可以保证对制造流程全权掌控，确保制造数据准确性；CIMS是智能自动化的外显概念，主要由整个系统和多智能体系统组成，可以有效实现智能制造核心理念，推动制造业领域智能化发展。
人工智能在数控加工中的应用
智能算法：用于数控加工过程的优化和控制，提高加工效率和精度
模型构建技术：通过机器学习和深度学习等技术，构建加工过程的数学模型，实现加工 过程的精确预测和控制
数据处理技术：对加工过程中的数据进行采集、分析和处理，为智能算法和模型构建提 供数据支持
集成技术：将人工智能技术与数控加工技术进行集成，实现加工过程的智能化和自动化
智能优化切削参数：基于大数据和算法， 自动调整切削参数，提高加工效率和精度。
智能预测刀具寿命：通过实时监测刀具的 工作状态，预测刀具的磨损和破损情况， 提前预警，避免生产中断。
智能监控与控制：实时采集加工过程中 的数据，通过算法分析，对加工过程进 行智能监控与控制，确保加工过程的稳 定性和一致性。
实时监测设备运 行状态
预测设备故障和 维护需求
提高设备运行效 率和稳定性
降低设备维护成 本和停机时间
智能识别：自动识别加工材料、刀具和工艺参数，提高加工精度和效率 智能调度：根据生产计划和设备状态，自动调度任务，优化生产流程 智能监控：实时监测加工过程，自动调整参数，确保加工质量和安全 智能诊断：自动诊断设备故障和加工异常，提供解决方案，降低维护成本
机器学习技术：通过训练数据，让机器自 主地学习到数控加工中的规律和模式，从 而提高加工精度和效率。
深度学习技术：利用神经网络模型，对数 控加工中的复杂数据进行处理和识别，实 现更加精准的控制和优化。
技术实现流程：数据采集、预处理、特征 提取、模型训练、预测与优化等步骤。
技术应用场景：在数控加工中，机器学 习与深度学习技术可以应用于刀具磨损 检测、加工过程监控、加工质量预测等 方面。
降低成本：人工智能可以优化数控加工中的资源利用，减少浪费，降低生产成本。
数控未来发展趋势
数控未来发展趋势随着科技的不断进步，数控技术在制造业领域发挥着越来越重要的作用。
数控技术的未来发展趋势有以下几个方面：一、智能化发展随着人工智能和大数据技术的快速发展，数控技术也将朝着智能化方向发展。
未来的数控系统将能够自主学习和优化加工过程，根据不同零件的特点和加工需求，自动调整工艺参数，提高生产效率和产品质量。
人机交互界面也将更加友好和智能化，不再需要复杂的编程操作，普通工人也能够轻松操作数控设备。
二、柔性化制造传统的数控设备通常是针对特定产品的加工需求进行设计和制造，不具备制造多种不同产品的能力。
未来的数控设备将更加柔性化，能够根据需求进行快速调整和转换，实现多品种、小批量的生产。
这将大大提高生产线的灵活性和响应能力，满足客户个性化需求，提高企业竞争力。
三、集成化发展未来的数控设备将趋向于集成化发展，通过不同设备的连接和协作，实现整个生产线的无缝连接。
这将形成一个数字化工厂，通过数据传输和共享，实现生产过程的可视化和追溯。
同时，数控设备还将与企业的ERP和MES等管理系统进行集成，实现生产计划和执行的无缝对接，提高生产效率和管理水平。
四、绿色化制造随着环境保护意识的增强，未来的数控设备将更加注重环保和节能。
通过优化工艺参数和切削条件，减少能源消耗和废料产生；采用环保材料和加工工艺，减少对环境的污染；同时，数控设备的自动化和智能化特性，也将减少人为操作误差，提高资源利用效率。
五、虚拟化与网络化未来的数控技术将与虚拟现实和云计算等技术相结合，实现虚拟化制造。
通过虚拟仿真和数字化建模，可以在计算机上预先模拟产品制造的全过程，以找出潜在问题和改进方案，减少实际制造中的不确定性和风险。
同时，数控设备也将通过互联网实现远程监控和调整，实现远程操作和维护。
总之，未来的数控技术将朝着智能化、柔性化、集成化、绿色化和虚拟化方向发展。
这将为制造业带来巨大的变革和发展机遇，提高生产力和竞争力。
同时，也需要加强相关技术的研发和培训，培养更多的数控专业人才，以应对未来的挑战。
数字化制造技术论文（2）
数字化制造技术论文(2)数字化制造技术论文篇二我国数字化制造技术应用现状分析摘要：数字化制造技术将信息技术贯穿产品设计、制造以及管理等全生命周期中，对提高工业制造领域的生产效率和质量有着重要作用。
本文对数字化制造技术相对于传统制造业的优势进行阐述，并对数字化制造技术在我国工业生产领域的实际应用进行了讨论。
关键词：数字化制造技术;数字化设计;数字化制造;应用信息技术不仅已经被广泛应用到人们日常生活、生产等各个领域，同时也在很大程度上促进了工业制造领域智能化的高速发展。
我国数字化制造技术在工艺设计、制造数据管理以及生产过程控制等环节发挥了一定作用，但是有些技术在该领域中的应用水平相对较低，因此，在未来发展中必须构建以企业产品为背景的数字化制造技术应用研究。
1.数字化制造技术概念简介数字化制造技术基于虚拟现实技术、计算机网络技术、快速原型技术、数据库技术以及多媒体技术等多种现代化科学技术，可以根据不同制造企业的需求，实现资源信息收集和整理，产品信息、工艺流程信息、资源信息自动整合分析、规划以及重组，实现对产品进行设计、功能仿真以及原型制造，并根据用户对产品的实际需求进行功能调整或整体优化设计。
2.数字化制造技术的应用现状(1)产品数字化设计。
产品数字化设计是指产品在设计阶段充分利用计算机，在图形设备(CAD)的辅助下可以将产品的图形设计出来，同时也要完成产品功能设计、结构分析等多个产品设计环节，在数字化设计过程中使用了软件绘图、编辑图形以及分析等技术，技术人员也可以利用数字化设计程序对产品结构设计进行优化与完善，运用计算机强大的计算功能、分析功能以及比较功能在各种设计方案中选出最佳方案。
(2)数字化分析。
数字化产品分析功能也是基于计算机辅助技术而成，可以对结构复杂的产品进行优化设计，产品优化设计过程中主要利用了力学性能对其进行分析，并运用CAE软件对产品的综合性能及安全性、稳定性、可靠性等方面进行模拟分析，通过模拟不同产品在实际上的运行状态来确定其是否存在设计缺陷，如果发现设计缺陷可以立即对产品设计进行优化，以确保最终产品在实际运用中的综合性能等方面可以满足用户需求。
网络制造环境下数控加工技术的研究
０ 引 言
２ １世 纪 ， 控 加 工 作 为 先 进 制 造 的 典 型 技 术 ， 数 应 随 市场 的全 球 化 、 争 的激 烈 化 、 求 的个 性 化 、 竞 需
又要 实 现各 功 能模 块 之 间 的相关 连 接 及模 块 内部 的
网络 化 ， 立先 进 制造 的 内联 网 （ｎｒ ｎ ｔ 。其 中关 建 Ｉｔａ ｅ ） 键 技 术包 括 ： 地 协 同设 计 的三 维可 视 环境 的建立 ； 异
在 数控 系统 软 硬 件 上 提 高 技 术 的 可 靠 性 和 稳 定 性 ． 还要 在 生 产模 式 上发 生 改 变 。 网络技 术 的发 展 为数
控 加 工 网络 化 制 造 的可 能 性 ， 为构 建 全 球 化 制 造 环
境 奠 定基础 。
控技 术 改造 提 供 了机 遇 ， 以 在全球 制 造 环 境下 ， 可 将 具有 不 同数 控 资 源 的企业 联 系起 来 ， 通 信 息 ， 互 共享
Ｒａ ｌ ｙ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ Ｄａｉ ｎ． ６ ２ ， ｉ ａ ｉ ｗａ ｎ ｔｔ ｔ ， ｌ ａ １ ０ ８ Ｃｈ ｎ ） １
摘 要 ： 析 了 网络 化 数 控 加 工技 术 组 成 ， 出 了 分 提 网络 化 数 控 加 工 的 基 础 框 架 ， 通 过 实 例 验 证 了 数 并
Ｎ Ｃ ｍ ａ ｈ ｎｉ ｔ ｃ ｏｌ ｇｙ ｗ ａ ａ ａ ｙ ｅ ｃ ｉ ｎｇ ｅ ｈｎ ｏ ｓ ｎ ｌ ｚ ｄ， ｂ ｓｃ ａ ｉ
训、 网上 营 销及 网上 管理 等 功能 ， 先 进 制造 装 备更 使 好 地 发挥 其 作 用 ， 仅 可 以提 高 产 品 的加 工 质 量 和 不 生产 效 率 ， 能敏 捷 地 响应 瞬变 的市 场 。为 此 ， 还 我们
网络数控制造系统中常用DNC通讯接口模式
网络数控制造系统中常用DNC通讯接口模式关键字：DNC 通讯接口网络数控制造DNC 分布式数字控制（ DiSTributed Numerical Control） , 是以计算机技术、通讯技术、数控技术等为基础，把数控机床与上层控制计算机集成起来，从而实现数控机床的集中控制、管理，以及数控机床与上层控制计算机间的信息交换。
它是现代机械加工企业实现设备集成、信息集成、功能集成的一种新方法，是制造自动化的重要模式，也是实现CIMS 等集成制造系统的重要组成部分。
在过去十几年，人们将大量的精力投向FMS（Flexible ManufactureSystem）系统的研究，但实际应用结果表明， FMS 的这种不仅注重信息流的集成，更强调物流的集成与自动化，虽然具有运行效率高和自动化程度高等优点，但投资风险大、见效慢、可靠性较差。
相对于FMS, DNC 是投资小、见效快、并具有较好柔性的集成制造系统。
随着计算机技术、数控技术和网络通信技术的发展， DNC 的内涵和功能也在不断扩大，目前DNC 系统已具备制造数据传送、状态数据采集与处理、刀具管理、生产调度与监控、单元控制和CAD/CAPP/CAM 接口等功能。
在分析现有DNC 主机与数控系统通信接口功能的基础上，从DNC 通信接口功能的角度可将DNC 分为基本DNC、狭义DNC 和广义DNC 三种。
基本内容如表1 所示。
表1 DNC 分类目前，在实际DNC 系统集成应用中，常采用基于串行口通讯的接口模式、以太网络模式。
笔者重点对以上DNC 的二种通讯接口模式分别介绍。
1 基于串行口通讯的DNC 接口模式利用数控机床提供的RS232C 或RS485 接口，采用点对点型或星形拓扑结构，实现串行通信。
这是目前在车间中应用最多的一种通信方法，但这种通信方法存在工控微机多、投入成本高、管理和维护工作量大和易于出错等缺点。
目前使用的数控系统大多带有RS232C 串行通信接口。
网络化制造
1网络化制造经典模式：企业动态联盟2网络化制造的特征：网络化、协同化、敏捷化、集成化、最优化、远程化3网络化制造的内涵：敏捷响应、资源共享、企业组织模式、生产方式特征、客户参与、虚拟产品、远程控制、远程监控4网络化制造系统的技术体系的技术组成：综合技术、使用技术、基础技术和支撑技术。
5网络化制造标准体系组成：制造技术标准、计算机和网络技术标准、服务标准、质量管理标准四部分。
6网络化制造的定义：网络化制造是按照敏捷制造的思想，采用Internet技术，建立灵活活效，互惠互利的动态企业联盟，有效地实现研究、设计、生产的销售各种资源的重组，从而提高企业的市场快速响应和竞争能力的新模式。
7网络化制造系统的定义：是指企业在网络化制造模式的指导思想，相关理论和方法的指导下，在网络化制造集成平台的软件工具的支持下，结合企业具体的业务需求，设计实施的基于网络的制造系统。
8网络化制造系统结构：1面向独立企业（该系统的结构包括计算机网络环境和数据支撑，企业内部网络化制造，面向企业外部的网络化制造等三个系统）2 面向企业集团（存在一些深层次的问题，表现在以下几个方面：母公司国有独资（或控股）与子公司职工持大股的矛盾，物质利益刺激与科学管理的矛盾，核心竞争力不突出。
其系统的结构由支撑层、集团层、分子公司层、平台层和其它层五个层面构成）3 面向制造行业4面向制造区域5面向现代制造企业的组织状态：独立企业、企业集团、制造行业、制造区域、动态联盟。
动态联盟1五种常见的企业动态联盟的运行模式：动态决策与各模块之间的关系；企业信息数据库；联盟企业间的关系；CAD/CAPP系统；总体装配与各职能部门间的关系。
2企业动态联盟的分类：（1）基于产品的工程的网络化制造动态联盟：围绕同一功能环节的动态联盟；围绕产品结构的动态联盟；围绕产品价值链的动态联盟（2）面向供应链的网络化制造动态联盟：网络化供应链管理的概念和意义（可以减少供应链的环节；生产厂商可以根据网上详细的客户信息，直接调整产品品种结构和生产进度，较为准确地预测未来市场的发展趋势；生产厂商可以按照小批量、多品种的方式组织生产；由于产品销售的中间环节减少，信息反馈的速度加快，信息采集、整理和传输成本降低，库存降低甚至可以实现零库存，因此商品流通成本低，消费者也可以从中得到更多的实惠；零售商可以专注于如何为客户提供更好的服务；使得大中小企业发起和组建供应链成为可能；网络化供应链管理模式分类）；网络化供应链管理模式分类；发散网结构的网络化供应链；聚会网结构的网络化供应链；“非”形结构的网络或供应链（3）不同集成对象的网络化制造动态联盟：基于信息集成的网络化制造动态联盟；基于过程集成的网络化制造动态联盟；基于知识集成的网络化制造联盟。
基于网络的数控制造技术
以判断哪个单元部件 发生故障 ， 这样就可实现 远程
诊 断功 能 。这 种控 制 方式 特 别适 合 于应 用 开放 式 数
控 系统 的数 控 加工 设 备 。
２ 网 络技 术 的 突出 优势 网络 技 术 目前 已 逐 步 成 为 现 代 信 息 技 术 的 主
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｎ ｔ ｒ ｎ ｆｔｒ ｐ ｔｉｎ ｔ ｒ ｎ ｔ ｒ ｎｔｒ ｄ ｅｗｏ ｋ ｍａ ｕａｕ ｅ； ｅｒ ｅｗｏ ｋ； ｅｗｏ ｋ ｍｏ ｉ ｏ
１ 引
言
其生 成 的庞 大 的 Ｇ代 码 加 工 程 序 通 过 网 络 传 输 给 加工 设 备 ， 并存 储 在本 地 硬盘 中 ， 后 即可 由数 控 加 然 工 系统 读 取 硬 盘 中 的该 Ｇ代 码 ， 行 零 件 加 工 ；数 进 控 系统 也可 以直 接通 过 网络 读取 远 程数 据存 储 媒 介 中的大 型程 序 ， 将 大 大 提 高 数 控 系统 对 大容 量 数 这 控程 序 的控 制 能 力 ， 有 重 大 的 实 用 价 值 。更 进 一 具 步， 通过 远 程监 控 ， 分别 运行 数 控 机床 的 各个 单 元 可 部件 或 让机 床 控 制运 行 ， 再调 用 数控 专 家诊 断 系统 ，
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉｔ ｆ ｎｅ ｒ ｔ ｇ ｍ ｄ ｍ ｅｗ ｒ ｃ ｎ ｌ ｙ ｎ ａ ｕ ａ ｔ ｒ ｇｔｃ ｎ ｌｇ ａ ｕａ ｔ ｒ ｇ ｗ ｓ ｉｃ ｓｅ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｆ ｉ ｌｙ ｏ ｔｇ ａｉ ｏ ｅ ｎ ｔ ｏ ｋ ｔ ｈ ｏｏ ，ａ ｄ ＮＣ ｍ ｎ ｆｃ ｉ ｈ ｏｏ ｙ ｍ ｎ ｆ ｃｕ ｎ ａ ｓ ｕ ｓ ｄ ａ ｂｉ ｉ ｎ ｅ ｇ ｕ ｎ ｅ ｉ ｄ ｉ ｈｓｐ ｐ ｒ ｈ ｅｗ ｒ ｎ ｆ ｃｕ ｎ ｏｄ ｉ ｒ ｘ ｅｌｎ ｅ ｏｍａ ｃ ｈ ｎ ｔ ｄｔ ｎ ｌＮＣ ｍａ ｕ ａ ｔｒｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ａａ ｎ ｔｉ ａ ｅ ．Ｔ ｅ ｎ ｔ ｏｋ ｍａ ｕａ ｔｒ ｇ ｈ ｌｓ Ｉ ｅ ｅ ｃ ｌ ｔｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｔ ａ ｒ ｉ ｏ ａ ｎ ｆｃｕ ｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｄ ｔ ｉ ｌ ｏ ｅ ｆ ａ ｉ ｔ ｎ ｆｒ ｎ ，ｅｒ ｒｃ ｅ ｋ ｎ ，ｒ ｍ ｔ ｏ ｔ ｌａ ｄ ＮＣ ｍａ ｕａ ｔｒ ｇ ｗ ｔ ｌｎ ｙ ｏ ｒ ｇａ ｒ ｌ ｒ ｖ ｄ． ｒ ｓ ｍｉｇ ｒｏ ｈ ｃ ｉ ｇ ｅ ｏ ｅ ｃ ｎｒ ｎ ｎ ｆ ｃｕ ｎ ｉ ｐ ｅ ｔ ｆＮＣ ｐ ｏ ｒｍｓｗｅｅ ａｓ ｐ ｏ ｅ ａ ｏ ｏ ｉ ｈ ｏ
数控技术与网络技术的结合应用
数控技术与网络技术的结合应用0 引言为实现1台计算机控制多台数控机床(一对多)，故就数控技术与网络技术相结合实现的低成本柔性制造系统以探讨。
1 低成本柔性制造系统1.1 系统结构工作站为主控机，通过多串口卡(1传8)的9针RS422接口连接8台圣维数控系统，工作站发出命令，数控系统按相应命令传递信息，如图1。
图1低成本柔性制造系统结构图1.2 系统功能及工作流程系统功能：上传当前机床状态(SendStatus)；接收CNC加工程序(ReceFile)；上传cNc加工程序(SendFile)；接收自动加工启动命令(StartAuto)：上传坐标数据(SendCoor)。
计算机控制程序采用Delphi编写。
并为8台数控机床建立各自的数据库，以保存各机床的状态、程序、坐标数据等。
系统开机时，计算机首先与各台数控系统建立链路并确认连接状态。
若链路建立成功，工作站计算机的操作界面上显示运行符号标识相应的数控机床。
操作者即可对其进行操作。
该系统中，CNC设备处于被动状态，要求有条件地响应上位机命令。
工作站向数控系统发送命令时，均采用“建立链路一数据传递”信息传递次序。
建立链路是工作站的计算机分别向各台数控机床发送建链询问信息(ENQ)。
被询问的数控机床响应中断，进入中断服务程序，向工作站计算机回送肯定应答信号(ACK)。
链路建立成功，可开始进行数据的传递。
具体的建立链路流程图如图2。
图2链路建立流程图2 结语该柔性制造系统可实现NC程序共享。
在系统运行的同时能检查各个数控系统的运行状态，及时有效地对其进行控制。
真正实现对多台数控系统的在线管理。
该制造系统通过在8台圣维数控机床的运行，取得良好效果，提高了生产效率。
-全文完-。
智能制造中的先进数控加工技术研究
智能制造中的先进数控加工技术研究智能制造是指利用智能化技术，实现制造全过程自动化的一种生产方式，它是现代工业技术转型的重要方向。
在智能制造领域中，数控加工技术的发展也成为了一个热点话题。
本文将围绕智能制造中的先进数控加工技术进行探讨。
一、数控加工技术的概念及分类数控加工技术指的是利用数控系统对机床进行操作和控制，实现各种复杂形状的零件加工的一种方法。
数控加工技术是现代制造技术中重要的一部分，具有高效、精度高、稳定性好等特点。
根据不同的加工对象，数控加工技术可以分为：1. 面向宏观加工的数控加工技术，主要包括数控车床、数控铣床等。
2. 面向微观加工的数控加工技术，主要包括激光微加工、电子束微加工等。
二、智能制造中的数控加工技术的发展在智能制造过程中，数控加工技术发挥着至关重要的作用，其发展也得到了国家的大力支持。
目前，我国的数控加工技术已经放弃了传统的单一加工方式，逐渐向智能化和多元化增进。
1. 智能加工的兴起智能加工的出现是数控加工技术的发展必然结果。
利用人工智能技术，智能加工能够实现对机器的自主控制，更快速和准确地完成加工。
并且智能化的机器还可进行数据采集、分析、处理、传输等工作，从而优化其加工效率。
2. 多机协同加工的应用单一机器加工难以工作以应对复杂零件的生产需求。
现在的数控加工技术采用多机协同加工，即通过安装型号相同的数控机床，实现对同一零件的多机加工，提高生产效率。
三、数控加工技术的发展趋势随着科技的不断进步，数控加工技术的发展也在朝着以下方向发展：1. 高速化和高精度化：国内外越来越多的企业开始注重提高加工速度和精度。
2. 智能化：利用物联网、云计算等技术，实现设备自动化监测、维护和运营管理等。
3. 多功能化：数控加工技术的发展将变得更加多功能化和流程化，以适应更多复杂生产需要。
4. 网络化：数控加工技术将与其他技术形成一体化，实现全生命周期的数字化管理和自动化执行。
四、数控加工技术与智能制造的关系智能制造的实现离不开数控加工技术的发展。
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收稿日期:2002-06-03作者简介:周 奇(1979-),男,江西省南昌市人,华中科技大学机械学院硕士研究生。
主要研究方向:计算机网络技术在数控系统中的应用。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50045007)^综 述^基于网络的数控制造技术周 奇,师汉民(华中科技大学国家数控研究工程技术研究中心,湖北武汉 430074)摘 要:通过研究现代网络技术与数控制造技术集成的可行性,证实了网络制造这一先进制造技术在数据传输、故障诊断、网络监控以及大容量数控程序加工等方面较传统数控制造技术具有很大的优越性。
关键词:网络制造;Petri 网;网络监控中图分类号:TP393;TP391173 文献标识码:A文章编号:1001-4551(2002)05-0057-05NC Manufacture Technology Based on NetworkZHOU Qi,SHI Han -min(National NC System Engineering and Technology Research Cente r ,Huazhon g Un iversity o f Technology ,Wuhan 430074)Abstract:The feasibili ty of integrating modern network technology,and NC manufacturing technology manufacturing was di scussed in this paper.The network manufacturing holds more excellent performance than traditional NC manufacturing technology in data transforming,error checking,remote control and NC manufacturing with plenty of NC programs were also proved.Key words:network manufature;petri network;network monitor1 引 言随着各种计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)系统的完善与发展,C AD/CAM 系统越来越快地进入实际加工系统,并需要方便快捷地与数控系统进行大容量信息的通信与交换。
这些辅助系统生成的复杂零件加工G 代码程序量一般以兆字节(MB)为计量单位,如一个普通的柴油机缸体模具的程序量就达几十兆,而我国大部分正在使用的数控系统的内存只有100多千字节(KB)。
对于复杂零件的大容量程序,用户一般不得不另配1台微机进行DNC 控制,或只能将其分割成若干小容量的程序块,然后依次输入到数控系统中,这种方法不仅非常繁琐,且在背景干扰强烈的工厂环境中易对数据传输产生干扰。
因此,如果恶劣环境厂房中的数控加工系统具有网络功能,并能共享远程环境洁静的办公中的大容量数据资源,如硬盘、磁盘存储列阵等多种海量数据存储器,远程计算中心的C AD/C AM 系统只需将其生成的庞大的G 代码加工程序通过网络传输给加工设备,并存储在本地硬盘中,然后即可由数控加工系统读取硬盘中的该G 代码,进行零件加工;数控系统也可以直接通过网络读取远程数据存储媒介中的大型程序,这将大大提高数控系统对大容量数控程序的控制能力,具有重大的实用价值。
更进一步,通过远程监控,可分别运行数控机床的各个单元部件或让机床控制运行,再调用数控专家诊断系统,以判断哪个单元部件发生故障,这样就可实现远程诊断功能。
这种控制方式特别适合于应用开放式数控系统的数控加工设备。
2 网络技术的突出优势网络技术目前已逐步成为现代信息技术的主流,在制造业中的表现尤为引人注目。
Internet 和Intranet 是目前网络技术应用的2个重点。
Intranet 的主要特点:首先,它是局域网,它既可以通过接入的方式成为Internet 的一部分,也可以独立自成体系,这和In -ternet就有了本质的差别。
其次,Intranet的技术基础是W WW技术。
W WW技术自问世以来,很快发展成为兼有很多lnternet服务功能的集合体,其最大的优点在于它的协议和技术标准的公开性,可同时支持多种机型和操作系统平台。
3华中网络数控系统的研究现在国内外制造业的研究大都集中于企业重组、并行工程、虚拟制造、敏捷制造等各种先进制造概念和方法,偏重于企业管理、技术管理等方面,注意力还没有集中到研究这些先进制造环境中的基本单元)))网络化开放式数控系统本身。
对此,华中数控提出利用基于进程的面向对象Petri网理论对网络环境下的开放式数控系统体系结构,如各软硬件模块之间的拓扑结构、各模块的过程视图、数据视图、联结视图等,进行自顶向下的建模研究与分析。
并开发出相应的网络化数控系统以应用于铣、车等机床,为各种先进制造环境中数控系统的研究与开发奠定理论基础并提供基本的技术基础。
如各软硬件模块之间的拓扑结构、各模块的过程视图、数据视图、联结视图等,进行自顶向下的建模研究与分析。
基于进程的面向对象高层Petri网(简称PN)理论,学者们普遍认为它是描述离散事件动态系统的有力工具。
P N网具有2个重要的特点:(1)它能对具有并行(parallelism)、并发(concurrency)、同步(syn-chronization)、资源分享(resourcesharing)等特性建立模型并使之形象化;(2)其理论结果十分丰富,这些网的性质曾得到广泛的研究,且仍然被广泛地研究着。
用PN建立的制造系统模型有以下特点:首先它是以图形方式描述的系统,易于理解,但相应于图形描述又有较严密的数学解析理论支撑,故可以方便地分析制造系统的有关解析特性;它既能刻划制造系统中的物料流,又能描述其信息流;既可用其研究制造系统的静态特性,可研究其动态特性。
通过面向对象技术与PN网技术相结合,使它们对真实世界离散对象的自然模拟,容易被人理解与接受。
面向对象技术一般将真实对象模拟为数据结构及其行为封装在一起的离散对象,而在PN网看来,这些对象就是网中的令牌。
因此,该理论特别适用于对数控系统体系结构进行自顶向下的建模研究与分析,其建立的模型很自然地满足网络数控系统的开放性、层次性和系统生成的自动性。
通过其建立的模型,利用PN理论,还可以对数控系统进行可靠性分析,指导网络数控系统体系结构的研究与开发。
4华中网络数控系统的实现方案(1)计算中心)))加工设备方式是由企业计算中心的C AD/C AM系统生成设备加工所需的程序代码,通过网络将程序传输到加工设备所在的当地局域网上或该设备上,该加工设备的数控系统直接读取加工程序,进行加工。
该方式主要是针对当数控加工现场不具备大型的C AD/C AM软硬件时,对大型、复杂零件或模具等的计算机编程和设计能力短缺的解决方案之一,这也是企业级计算中心的计算能力通过网络的延伸,并在数控系统上得到体现。
目前武汉华中数控有限公司已实现了采用计算机中心)))加工设备方式进行远程G代码的传输以及远程加工。
(2)现场数据生成)))计算中心)))加工设备方式是由加工现场的数据采集设备,如仿形铣床、三坐标测量机等,对被测量零件进行数据采集,并在仿形铣床的数控系统中进行初步处理,然后通过网络传输到企业计算中心的大型C AD/CAM系统中,对被仿零件的数据进行加工、更改。
在生成合适的加工代码后,再传输回加工现场的加工设备上,加工出与被仿形零件相同或改进的工件。
这种方式使得加工现场拥有了从数据采集、计算到加工的能力,从而使企业对市场的反应速度大大增加。
常柴集团在利用华中数控系统对包括仿形铣床在内的设备进行改造后不久,承接了一套广东的大型模具加工,该厂正是利用上述方式和数字化仿形技术,完成了该模具的加工,当月就收回了仿形设备的改造费用。
(3)基于Internet的网络加工和故障诊断该方式可以将处在不同地域的生产现场实时、不间断的联系在一起。
设计、制造、装配可以在不同的地点,维修、服务也可以足不出户。
例如华中数控公司为常柴集团进行数控改造,可以通过网络对常柴集团的数控系统进行软件升级、维护,解决一些比较复杂的问题。
而其他客户也可以通过网络将生产数据、规格等参数传给模具生产商,实现远程制造。
机床数控系统的网络化,为远程监控及网络制造提供了最坚实的基础。
网络数控系统通过高速通信网络及时地向远程监控点提供当前加工状态信息并接收远程监控命令,为数控系统生产厂家提供远程诊断与维护。
特别是对各种数控改造项目,远程诊断可以大大减少维护的盲目性及相关生产费用。
更进一步地,甚至可以把某个数控加工机床类似办公网络中的共享打印机一样共享到网络上。
其应用之一便是大大减少我国大中专院校数控技术培训与教学的设备购置费,一个教室只要有1~2套实际的数控机床,学生通过计算机网络编写G 代码程序并输出到网络机床上即可检验练习结果。
当然,这些功能对数控系统的开放性及自诊断性提出了更高的要求。
高性能价格比的开放式、模块化网络体系结构,使得基于微机的网络数控系统可方便地与CAD/C AM/CAQ 系统、数字化仿型测量系统、智能化故障诊断与误差补偿系统一体化,为各种先进制造环境下的进一步信息集成提供良好的技术条件。
5 华中网络数控系统的软硬件平台华中网络数控系统是在工业微机上开发的具有网络功能的开放式数控系统。
硬件平台采用通用工业微机,通过并行口与机床相连;在PC 总线上能够连接网卡等微机外设。
对于自行开发的智能加工控制接口,既可以通过并行口与机床相连,也可以直接插到总线上,具有很好的开放性。
该系统的软件平台的环境与结构,如图1所示。
分为以下2层。
图1 华中网络数控系统的软件平台环境与结构(1)底层)))网络数控内核。
它包括数控系统中所有的共性问题,如多任务调度、插补运算、设备驱动、PLC 控制等。
用户可根据网络数控内核使用规范,直接进行二次开发。
网络数控内核的各模块都具有自诊断功能,并与网络模块集成在一起,便于向网络环境传送数控系统的各种状态信息。
(2)上层)))网络数控集成开发环境。
它集成了数控系统的标准控制过程和特殊控制过程;用户可根据系统生成规范所提供的生成方法,方便地生成各类专用数控系统。
该系统具有以下优点:¹由于采用通用工业微机,数控系统可靠性有了切实保障;º微机的各种外部设备可直接用于该系统,如显示卡、网卡、RS -232接口、软硬驱动器等;»通用微机软件与硬件资源丰富,开发环境非常方便、友好,用户可自行开发各种数控机床应用系统。
例如,华中数控系统有限公司与常州柴油机厂合作,仅用半年时间,就将电液仿形铣床改造成为带网络功能的数控仿形铣床,利用这台数控仿形铣床,可以控制多台没有仿形功能的普通数控铣床,进行仿形加工;¼该系统可以方便地与C AD/CAM/C AQ 系统、数字化测量系统、智能化故障诊断与误差补偿系统集成;½支持远程诊断与远程机床共享。