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数控机床联网DNC现实与展望-联网
摘要：本文简要介绍了目前国内数控机床网络DNC的现状，基本功能要求，并对其发展方向作了一些展望。
一、概 述
随着计算机技术的发展，以往使用PRP(纸带阅读穿孔机)与CNC系统进行NC程序输入/输出的技术，由于纸带的保存，管理，容量，可靠性等，存在着不足之处，正逐渐被淘汰。许多CNC系统生产厂家目前都能提供计算机NC程序服务功能，但仅限于自己的CNC系统，互相之间并不通用。同时，随着市场经济和企业信息化的发展，企业数控机床的数量越来越多，而传统的单机管理模式因技术手段落后、生产效率低、管理与维护费用高昂等弊端已不能适应企业发展的需要，再加上用户使用了多种信息管理系统，如ERP，PDM，CRM，CAD/CAPP/CAM等，各种系统之间还必须考虑信息共享，以避免信息化孤岛，因此，使用集成式DNC技术对数控设备群进行管理势在必行。
目前，广大数控机床用户对实行数控机床网络DNC的管理已经达成了共识，但在真正实施过程中应该做到什么程度，取得何种效果还是不明确，在目前国内数控机床网络DNC领域还存在着一些鱼目混珠的现象，而且DNC又处在一个高速发展的阶段，各种新的网络结构、高新技术不断涌现，更容易让广大数控机床用户眼花缭乱，本文试图在此作一个简明的介绍。
二、数控机床网络DNC的几种模式
目前，数控机床网络DNC一般采用三种网络接口，即：基于串行通讯RS-232C模式，以太网络模式和现场总线模式，以下分别做一简要说明。
1．串行通讯RS-232C模式
目前，在DNC市场上通过RS-232C口通讯产品存在着两种类型(包括三种结构)的产品，即带机床操作盒和不带机床操作盒两种，其结构分别说明如下：
(1) 带机床操作盒模式，如图1所示：
图1 DNC网络结构图形式一
这种连接方式是九十年代中期出现的模式，在当时大家还普遍使用单机传输的年代此方式是一种创新，可以说它代表了当时我国DNC产品的最高水平。MOXA C320Turbo 卡（或其它多路串行通讯卡）是通过ISA（或PCI）插卡的方式与计算机连接，再通过一根带屏蔽的10芯电缆线接通讯模块，每个通讯模块带8个通讯口，可以多个通讯模块级联，最多可以8个，每个计算机又可以扩展4个ISA（或PCI）插卡，这样一台计算机最多可以扩展256个RS-232口。通讯模块与计算机之间距离不能太长，一般在十几米左右。程序的上传和下载是通过操作机床操作盒来实现的（当然，数控端也还要进行相关的上传下载操作）。
(2)新型带机床操作盒模式，如图2所示：
图2 DNC网络结构图形式二
注意,此图与上一图的一个最大的区别是：MOXA的多路串口服务器变为CN2516（或其它多路串口服务器），它是一个局域网络上的一个节点，通过HUB或交换机来与NC程序管理计算机相连的，这样，它可以放在车间的任一固定位置上，大大减少了车间到计算机室之间的布线，只需一根网线即可，另外，CN2516还可以多台计算机上安装其驱动程序，多台计算机同时监视控制，给用户的维护工作也带来方便。
(3) 现代模式（不带机床操作盒），如图3所示：
图3 DNC网络结构图形式三
此类型是在上一类型的基础上变化而来,它去掉了机床操作盒,连接更简单,其它通讯功能完全一样，甚至可以做得更强，更方便。目前市场上大部分DNC厂商提供的产品均是基于此模式下的。
由于去掉了机床操作盒，程序发送和接受程序的文件名称等通讯信息就需要由CNC来发送，一般的做法是：在CNC上编制一个特殊的程序（此程序并不真正执行，所以并不需要关注它是否符合语法规则），其中包含一些特征字符串来表达发送程序或接收程序，比如：
（A）程序请求
%
O1000
（/GETXXXX） （其中XXXX代表需要请求下传的文件名称）
M30
%
编制好此文件后，先将此文件发送给计算机，计算机接收到此文件后就进行分析，如果是请求文件下载指令，就生成一个程序下载队列，等待机床发送开始下传指令后就将请求程序下传。
（B）程序发送
程序发送时，只需在原程序中加入特征字符行即可，此代表你希望在计算机上保存的文件名称。例如：
%
O1000
（/NAME XXXX） （XXXX代表希望在计算机上保存的文件名称）
…
M30
%
当前文件上传到计算机上后，计算机如果分析到特征字符/NAME（特征字符的型式应根据系统的特殊要求而定，在此仅作示意），就将当前文件保存到其后的字符串所代表的文件中，如果未找到特征字符则保存到“O1000.NC”中（即程序号前加字母O）。
2．现场总线模式
虽然目前在数控车间DNC系统中应用最为广泛的就是RS-232串行通讯接口，但是当DNC主机连接的CNC设备比较多时，就存在着连线多、通讯复杂的问题，而且串行接口可靠性差、速度低，基于这些问题，迫使人们去寻求更好的解决方案。
现场总线（Field Bus）是应用在工业现场、在微机化控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，是国际上20世纪90年代蓬勃发展起来的新技术。它的应用形成了新型的网络集成式分布控制系统。它能同时满足过程控制自动化和制造自动化的需要。由于现场总线是基于数字通信的，因此在现场与控制室之间能进行多变量双向通讯。为解决数据大量高速传输、实时性、通讯距离等问题，发展高速化数据通讯技术及大量使用现场总线（Field Bus）就成为必须。未来十年集成系统将是Field Bus时代。现场总线采用了三层网络结构——物理层、数据链路层和应用层，其体系结构如图4所示。目前现场总线已有好多种类，应用较多的有CAN(Controller Area Network)、LON（Local Operating Network）、Profibus等。下面仅以CAN总线方式说明现场总线在DNC中的应用。
图4 现场总线的体系结构
作为工业现场控制的网络系统，可靠性和实时性是最主要的要求，CAN总线在这方面有很多独到的特点：首先为满足可靠性要求，CAN总线采用了循环冗余码校验、框架检测、确认信号出错检测、总线监控、位填充等几种错误检测和纠错措施，从而达到了很高的可靠性，平均误码率小于10-13；其次，CAN采用了独特的位仲裁技术，比CSMA/CD网（IEEE802.3）和令牌网(IEEEE802.4)具有更高的实时性；此外CAN总线传输速率可达1Mbps，远距离传输可达10km，接口简单，安装方便，系统成本低。传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。CAN总线的拓扑结构如图5所示。
图5 CAN总线的拓补结构
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