數控設備的數據傳輸技術淺探

袁志偉

摘 要：通過對數控設備的網絡管理，在客戶機控制的多臺數控設備與服務器之間建立穩定的數據通訊，從而實現通過網絡管理數控設備的目的。經過相關研究，具體闡述了服務器與客戶機之間的通訊，并詳細論述了數控設備的數據傳輸技術，為數控設備的高效管理提供了有力的技術支撐。

關鍵詞：數控設備；數據傳輸；網絡通訊；網絡管理

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.150

數控設備的數據傳輸主要是利用網絡統一管理加工企業的數控設備，而統一管理的實質就是傳輸、存檔、復用、有效檢查、修改、刪除和更名數控設備中的數控加工文件。利用有效的數據傳輸技術可以建立多臺數控設備的網絡管理系統，系統總體可以分為2層，上層主要實現服務器與多臺客戶機之間的數據傳輸，實現利用網絡管理數控設備的目的；底層是利用客戶機與多臺數控設備進行數據通訊，實現數控設備的加工和管理。本文詳細分析了服務器與多臺客戶機之間、客戶機與數控設備之間的數據傳輸技術，進而為企業實現數控加工文件的傳輸和控制提供有效的技術支撐。 1 數據傳輸技術

1.1 數據傳輸原理

在數控設備的網絡管理系統中，上層網絡結構通常采用總線型拓撲結構，底層結構則采用星型網絡拓撲結構。在上層網絡設計中，使用服務器/客戶機的模式，由服務器統一管理系統中的資源，而客戶機主要負責與服務器之間的網絡和管理及與其相連的數控設備通訊。在具體工作狀態下，可以通過套接字網絡編程和Windows的用戶自定義消息實現服務器與客戶機之間的實時通訊。在系統的底層網絡中，由客戶機通過串行通信端口控制與其相連的多個數控設備。

1.2 網絡管理機數據傳輸分析

在數控設備的網絡管理系統中，影響網絡系統的關鍵技術有3種：①加工任務管理。企業分解產品加工任務，并將分解后的任務傳遞給各個客戶機和數控設備。②數控設備管理。分析和管理各個數控設備的基本信息、數控程序、設備狀態、設備任務等。③數據傳輸的實時性和準確性。下面具體分析了這3種關鍵技術。

當加工任務下達至企業后，企業通常會根據任務的類型完成任務分解工作，進而通過建模和編輯發送加工信息。而分解和建模的目的是建立任務子模塊。此時，在編輯任務時，需要明確全部任務模塊的內容，隨后將任務分配至各個客戶機中。企業服務器系統內部存儲了數控設備的具體信息、加工能力和現有的加工任務，可以將總的加工任務根據實際情況適當分解，與客戶機聯系確認后，將任務發放下去，最終完成整個生產任務的分配。另外，在整個生產過程中，企業通過服務器可以監控和協調所有數控設備，確保能夠在規定時間內保質保量地完成加工任務。

網絡集成化管理數控設備。在網絡條件下，數控設備能夠共享信息、數控加工任務和數據資源。整個系統按照功能可以劃分為以下4種：①數控設備基本信息管理。它主要是集中管理企業所有數控設備的靜態信息，即機床名稱、所屬單元、工作臺面、數控系統，包括數控銑床、電火花、車床和線切割機床等設備的信息錄入、修改和刪除等。②數控程序管理。程序內容包括上傳、編輯、模擬和查詢，編程工作人員結合數據庫中的設備靜態信息，選擇合適的數控設備，并生成數控程序，然后將其傳輸至數據庫中。按照傳輸的先后順序，設備會再形成隊列，譬如機床信息、夾具信息、刀具信息、工裝圖和毛坯尺寸等。同時，網絡管理系統可以實現數控程序的在線模擬、各個設備加工任務的查詢、各個工件的加工查詢和數控程序的編輯修改等。③數控任務管理。網絡管理系統可以管理每臺設備的加工任務，而企業的設備操作人員可以查詢每天的加工任務，將每天的工作情況及時反饋給系統服務器，方便企業管理人員掌握和調整設備狀態和加工狀態。④設備狀態管理。利用設備的CNC控制器提取設備的運行狀態日志，并對不同設備之間和同一設備不同時間段的內容作對比、分析，從而明確這些設備的運行效率有無提高。

1.3 數據傳輸的實時性需求

數控設備的傳輸數據對實時性的要求相對較高。當設備運行時，會及時將相關數控程序提供給機床。此時，機床與客戶機之間會以網絡控制器作為連接樞紐。假設程序數據量太大，則加工時間會比較長。為此，控制器通常會限制數據的接收量。如果無法滿足數據的接收需要，就會導致數據過載，使得部分數據丟失，無法加工出合格的零件；如果網絡控制器在較長的時間內沒有接收到數據，則會導致數據欠載，影響機床的工作效率。鑒于此，如何將網絡控制器的數據緩沖控制在合理的范圍內呢？筆者認為，在解決這個問題時，需要考慮發送和接收數據的匹配程度，如果兩者互相匹配，則表示加工處于正常狀態。通常情況下，網絡控制器的接收和發送速度匹配性可以從2個方面來調整：①數據傳輸線路規程要同時滿足數據發送和數據接收的均衡需求，以此為標準制訂具體的規則，用于控制數據的緩沖量；②在傳輸數控程序的數據時，需要同時考慮數據的延緩和流控，這樣才可以將數據的發送速度和接收速度控制在均衡狀態。

對于數控設備的網絡管理系統，其通信與接口以面向方式完成連接，在業內，這種方式被稱為“流式套接字技術”。這種技術是在以太網10 M/100 M網路通信接口程序模塊的基礎上，借助數控系統和遠程客戶端形成相對穩定的雙向通道。在傳輸過程中，體現為客戶/服務器的模式，即C/S。這種模式在啟動服務器之后，需要在遠程客戶機訪問，并在收到和接收請求之后形成相對穩定和可靠的連接方式。至于數據的接收，主要按照數據發送的順序而定，適用于大量數據的同時傳輸。

2 結束語

結合實踐經驗，探討了數控設備的網絡化管理系統，詳細論述了數控設備網絡管理系統的數據傳輸原理、數據傳輸關鍵技術、數據傳輸的實時性需要和解決方法等內容，為大型制造企業數控設備的網絡化高效管理提供了有力的技術支持。

參考文獻

[1]易紅，倪中華.適用于網絡化制造模式的數控系統的研究[J].東南大學學報（自然科學版），2002，32（3）：387- 391.

〔編輯：白潔〕