網(wǎng)絡(luò)化熱切割機智能數(shù)控系統(tǒng)研究

姜永成，張成龍，牛津橋，孫忠偉，謝風(fēng)偉，韓慶林，溫佩松

（佳木斯大學(xué) 機械工程學(xué)院，佳木斯 154007）

0 引言

隨著Internet技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)也向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化和柔性化方向發(fā)展。因此，實現(xiàn)數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化和智能化成為未來發(fā)展的重要趨勢。浙江大學(xué)的程文鋒闡述了一些網(wǎng)絡(luò)功能的具體實現(xiàn)方法，構(gòu)筑了一個網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)模型[1]。華東理工大學(xué)的黃碧輝等在VC++平臺下利用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，開發(fā)了一個基于網(wǎng)絡(luò)的開放式數(shù)控系統(tǒng)[2]。濰坊科技學(xué)院的張柏軍等對網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺和軟件平臺的設(shè)計與實現(xiàn)進行了闡述分析[3]。安徽機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的楊海卉建立了基于數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計的制造技術(shù)框架，提出了一種網(wǎng)絡(luò)化制造的關(guān)鍵技術(shù)[4]。本文研究的網(wǎng)絡(luò)化和智能化管理系統(tǒng)可以更方便用戶的使用及技術(shù)員的遠程調(diào)試，具有廣闊的發(fā)展前景和經(jīng)濟價值。

1 網(wǎng)絡(luò)化、智能化熱切割機數(shù)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)的總體框架

網(wǎng)絡(luò)化、智能化熱切割機數(shù)控系統(tǒng)包括Access數(shù)據(jù)庫、客戶端、用戶管理、服務(wù)器端、網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)、熱切割機和遠程網(wǎng)絡(luò)控制。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主要由用戶管理、客戶端和服務(wù)器端三部分組成，它們之間通過Internet進行連接。系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的總體框架

用戶管理、客戶端和服務(wù)器端之間的連接過程為：客戶端通過向用戶管理系統(tǒng)發(fā)送用戶信息來進行連接；用戶管理系統(tǒng)接收信息后則會判斷用戶權(quán)限，根據(jù)權(quán)限的不同開啟不同的功能；登錄成功后就會與用戶管理系統(tǒng)斷開連接，同時與服務(wù)器端建立連接。根據(jù)用戶權(quán)限的不同分為使用者和瀏覽者兩類，瀏覽者只能進行圖像傳輸不能進行遠程控制，而使用者不但可以進行圖像傳輸還可以通過功能鍵發(fā)送命令對機床進行遠程控制與調(diào)試。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)流程圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)流程圖

1.2 軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成

網(wǎng)絡(luò)化和智能化管理熱切割機數(shù)控系統(tǒng)主要由用戶管理/客戶端和客戶端/服務(wù)器端兩部分構(gòu)成。用戶管理包括用戶信息顯示區(qū)、用戶信息修改區(qū)及一些相關(guān)功能的控制按鈕，通過功能按鈕可以修改數(shù)據(jù)庫中的客戶信息。用戶管理界面如圖3所示。

圖3 用戶管理界面

客戶端包括圖像顯示區(qū)、功能按鈕控制區(qū)及客戶端與用戶管理和服務(wù)器端的連接操作區(qū)，客戶端界面如圖4所示。

圖4 客戶端界面

服務(wù)器端包括加工圖形顯示區(qū)、圖像顯示區(qū)、功能按鈕控制區(qū)及主菜單界面。服務(wù)器端界面如圖5所示。

圖5 服務(wù)器端界面

2 熱切割機數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能的實現(xiàn)

熱切割機的網(wǎng)絡(luò)功能采用Socket組件實現(xiàn)，Socket組件包括Server socket及Client socket兩部分。服務(wù)器端和客戶端主要是通過流進行圖像信息的傳輸，通過發(fā)送指令來控制功能鍵的實現(xiàn)。

2.1 用戶管理與客戶端的信息傳輸

圖6 傳輸信息流程圖

圖7 客戶端連接用戶管理流程圖

客戶端向用戶管理系統(tǒng)發(fā)送用戶基本信息，用戶管理系統(tǒng)接收到用戶信息后與數(shù)據(jù)庫中存儲的信息進行匹配，若成功則返回成功信息提示，并建立連接。傳輸信息流程圖如圖6所示，客戶端連接用戶管理流程圖如圖7所示。

2.2 客戶端與服務(wù)器的信息傳輸

客戶端與用戶管理斷開連接后就可以與服務(wù)器進行連接，客戶端與服務(wù)器端進行連接時根據(jù)用戶權(quán)限的不同分為使用者和瀏覽者。瀏覽者只能觀看圖像信息，使用者不僅能觀看圖像信息還能操作功能鍵，通過發(fā)送命令來控制服務(wù)器端的功能按鈕。客戶端連接服務(wù)器端流程圖如圖8所示。

圖8 客戶端連接服務(wù)器端流程圖

3 試驗

3.1 加工試驗平臺構(gòu)建

1） 硬件平臺構(gòu)建

本系統(tǒng)實驗采用自行研制的熱切割機實驗平臺，其上搭配HP520筆記本，使用自制運動控制卡作為運動控制器，上述硬件組合成的熱切割機實驗平臺如圖9所示。

圖9 熱切割機實驗平臺

2）軟件平臺構(gòu)建

熱切割機的控制軟件所使用的操作系統(tǒng)平臺是Windows XP，編程環(huán)境為Delphi 7，零件的加工程序采用數(shù)據(jù)庫的方式存儲，系統(tǒng)通過讀取數(shù)據(jù)庫的G代碼程序來加工零件，實驗系統(tǒng)軟件平臺如圖10所示。

圖10 實驗系統(tǒng)軟件平臺

3.2 加工試驗

圖11 模擬加工過程圖

圖12 模擬加工軌跡圖

客戶端首先用過網(wǎng)絡(luò)與用戶管理端進行連接，通過驗證用戶信息來判斷是否與服務(wù)器端進行連接。客戶端與服務(wù)器端建立連接后，根據(jù)用戶權(quán)限的不同來限制不同用戶的使用權(quán)限。用戶獲得權(quán)限后，可選擇加工程序，進行遠程控制實現(xiàn)加工。本試驗編制的G代碼程序包含了直線、圓弧程序，通過研制的數(shù)控系統(tǒng)控制切割機實驗平臺運動，模擬加工過程圖如圖11所示，模擬加工軌跡圖如圖12所示。

實驗結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控系統(tǒng)操作更簡單，可以使調(diào)試人員在異地通過Internet對機床進行調(diào)試，而且網(wǎng)絡(luò)化的管理系統(tǒng)使管理者可以很方便地對用戶進行管理。

4 結(jié)論

1）設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)使用戶操作更方便，技術(shù)人員可以遠程對熱切割機進行調(diào)試。

2）設(shè)計的熱切割機網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。

3）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)降低了遠距離調(diào)試機床的成本，增強了企業(yè)在市場中的競爭力。

[1] 程文鋒, 葛永明, 張鳴. 基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能的研究與實現(xiàn)[J]. 機電工程, 2008, 25(5): 75-78.

[2] 黃碧輝, 李英, 李小龍. 基于網(wǎng)絡(luò)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究[J]. 機械設(shè)計與制造, 2010, (5): 164-166.

[3] 張柏軍, 杜鵬. 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)的研究和開發(fā)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用, 2010: 39-40.

[4] 楊海卉. 基于數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)研究[J]. 機械工程師, 2008, (4): 61-62.