基于網絡DNC控制構建數控設備教學管理平臺

盧孔寶

基于網絡DNC控制構建數控設備教學管理平臺

盧孔寶

（浙江水利水電學院機械與汽車工程學院，浙江杭州310018）

分析了應用型本科院校先進制造實驗實訓室數控設備管理有待加強和改進的方面，提出了基于無線網絡DNC控制的管理方案，并從通訊協議、硬件配置選型、系統構架搭建等方面進行闡述。該管理系統構建有利于教師對實驗實訓室設備的管理，具有一定借鑒意義。

DNC控制；無線網；數控設備；數據管理

浙江省的高校特別是新建應用型本科院校先進制造實驗實訓室在中央、省財政提升地方辦學水平專項資金資助下實驗實訓室規模快速發展。與此同時，先進制造實驗實訓室數控設備管理不到位、設備利用率統計不準確、開放式實驗室管理工作量大、人才培養效益發揮不佳等亟待解決的問題也隨之而來。傳統的以單臺數控設備獨立運行的實驗實訓管理模式嚴重制約了數控設備的效能發揮，數控機床設備的管理在計算機和網絡的快速發展下，也趨向于網絡化、自動化、集成化發展。

1 研究背景

借助浙江制造業大省的優勢，通過市場調研、兄弟院校學習、擬定解決方案、優化方案等流程，最終選定通過無線網絡結合數控DNC傳送的方式，實現對先進制造實驗實訓室的數控設備運行狀況數據進行智能管理、動態管理，實現對先進制造實驗實訓室的數控設備編程數據進行傳送和監控，最終實現數控設備開機率、編程程序DNC傳送、數控機床運行數據采集與監控等功能，達到實驗實訓室數字化管理、智能化管理的目的[1]。

2 基于網絡DNC控制的管理平臺構建

2.1 確立數控機床與無線網絡聯網方式

結合我校數控設備不具備MAP（Manufacture Automation Protocol制造自動化協議）等高性能通信接口，其數據傳送只能通過RS-232C串口DNC聯網方式進行相關數據傳送。為優化DNC系統的開發和實施，確定構建了協議（以太網）轉換聯網方式與數控機床聯網。其基本構架如圖1所示。

圖1 數控機床與無線網基本構架圖

2.2 計算機與數控機床通訊協議設定

數控設備上的RS-232c通訊接口與計算機的串口數據傳輸需建立在通訊協議一致的前提下才能實現，同樣如果RS-232c接口與無線網絡聯接，也需要設定通訊協議，利用無線網絡使計算機與數控設備完成數據傳輸的通信，實現PC機對數控設備的DNC控制[2]。

RS-232C接口通訊協議有波特率設定、通信協議設置、校驗設定、數據位長設定、截止位設定、反饋字符設定、結束代碼設定、換行符設定，其中機床側的通訊協議與系統側的通訊協議要一致，最主要的指標為：波特率、校驗設定、換行符等。

2.3 DNC傳送系統的數控設備數據采集硬件選配

結合先進制造技術實驗室的數控設備不具備自帶無網卡反饋功能的特點，DNC傳送系統數字信號則可通過外置硬件傳感器、外置數據采集器對采集的數控設備電信號數據轉換而來。

數控設備的開機率、有效運行率可通過開關量硬件采集器結合PLC梯形圖反饋而來，可應用在RS-232C工業自動化控制系統，開關量信號測量和監測，高低電平信號的測量以及工業現場信號隔離及長線傳輸等等。本次DNC傳送系統的采用的串口I/O轉換模塊如圖2所示。

圖2 串口I/O轉換模塊

數控設備的當前運轉負載、轉速等信號可通過模擬量硬件采集器采集相關信號。模擬量采集器用于采集0～5 V電壓信號，4～20 mA電流信號的智能采集模塊，其主要原理是將電壓和電流信號采集輸入，然后通過RS-232C通信接口與上位機PC相連接，通信協議采用工業通信標準的MODBUSRTU協議。本次DNC傳送系統的采用的模擬量硬件采集器如圖3所示。

圖3 模擬量硬件采集器模塊

串口交換機硬件采用RS232轉網絡IP4，該硬件可以使數控設備的RS-232C串口具備網絡互聯能力，為串口數據信息提供高效、安全、穩定的數據通道，是連接串口設備及TCP/IP以太網絡的橋梁[3]。

2.4 基于網絡控制的DNC系統的構建設計

結合學校先進制造技術實驗實訓室現有數控設備情況：FANUC 0i系統數控車床8臺，FANUC 0i系統數控銑床5臺，FANUC 0i系統數控加工中心2臺，構建基于網絡控制的DNC系統如圖4所示。

圖4 基于網絡控制的DNC系統

3 結束語

通過構建基于網絡控制的DNC系統，使我校先進制造技術實驗實訓室利用信息化對數控設備進行管理和控制。在實踐教學過程中進行了應用，教師可以通過PC機及時掌握學生實訓的動態情況及實驗實訓數據，提升了實驗實訓的教學質量和效率，加強了相關數據統計的可靠性和真實性。基于網絡控制的DNC系統控制模式在高校、中型企業對數控設備的管理方面有較大的借鑒意義。

[1]趙平，汪女輝.DNC系統在車間數字化改造中的應用研究[J].機床與液壓，2016（10）：158-162.

[2]熊霞．網絡化數控設備資源共享系統的設計[J]．機床與液壓，2010，38（8）：33-34.

[3]施吉祥.基于無線的DNC系統數據管理平臺設計[J].制造技術與機床，2011（5）:118-121.

Construction of Teaching Management Platform of NC Equipment based on Network DNC Control

LU Kong-bao
（Zhejiang University of Water Resources and Electric Power，School of Mechanical and Automotive Engineering，Hangzhou Zhejiang 310018，China）

Analysis of the needs of strengthening and improving the NC equipment management of Advanced Manufacturing Laboratory of applied undergraduate colleges，and puts forward the management scheme of wireless network based on DNC，and discusses the communication protocol，hardware configuration，system framework etc. The construction of the management system is conducive to the management of the experimental training room equipment，which has a certain reference value.

DNC control；wireless network；numerical control equipment；data management

T393

A

1672-545X（2017）02-0245-03

2016-11-29

2016年浙江省教育技術研究規劃課題（編號：JB065）

盧孔寶（1982-），男，浙江湖州安吉人，實驗師，本科，主要從事數控加工技術、機電一體化技術研究。