机械设计与制造 第6期 180 Machinery Design&Manufacture 2015年6月 面向多平台的DNC网络通信系统研究与开发 孙建巍 ,杨建新 ,左晶 (1.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100124;2.清华大学基础工业训练中心,北京100084) 摘要:随着数控技术、计算机技术、网络通信技术的发展以及智能制造系统的需要,DNC技术得到越来越广泛的应用。 针对清华大学基础工业训练中心先进制造设备群的教学需求,分析了精雕、沈阳以及FANUC三种数控机床通信接口的 特点,提出了一种基于以太网和TCP/IP协议的通信方案,运用c++语言在Qt环境下开发面向多平台的DNC网络通信系 统,实现DNC主机与不同数控系统的机床之间的数据交互和程序传输,使数控实训教学有序、高效的进行,同时也提高 了数控设备的利用率。 关键词:DNC;网络通信;多平台;数控系统 中图分类号:TH16 文献标识码:A 文章编号:1001—3997(2015)06-0180—03 Research and Development of Multi-Platform DNC Network Communication System SUN Jian-wei ,YANG Jian-xin ,ZUO Jing ̄ (1.School of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology,Beijing University of Technology,Beijing 100124, China;2.Fundamental Industry Training Center,Tsinghua University,Beijing 100084,China) Abstract:With the development of numerical control technology,computer technology,network communication technology and the requirement of intelligent manufacturing s ̄tem,DNC technology has been widely applied.To meet the teaching requirement of advanced manufacturing equipment in fundamental industrial training center of Tsinghua Unwenity,it analyzes the communication inte ̄aces ofJingdiao,Shenyang and FANUC CNC,and proposes a communication scheme based on Ethernet and TCP3E Using c++lnaguage under the Qt environment.and develops a DNC network communication s ̄tem for multi-pltaform numerical control s ̄tem,which can realize data interaction and program transmission between DNC host and diferent CNC machien tools.This work makes the NC triamng orde and effwie ̄tly,also improves the utilzitaion rtae ofnumerical control equipment. Key Words:DNC;Network Commumcafion;Multi-Platform;Numerical C0ntr0l System 1引言 数控车间。但目前对这些数控设备的使用相当一部分还处于单机 数控技术是现代制造技术的核心。近年来,随着数控技术的 孤立的状态。随着数控设备的逐渐增多,如何有效提高数控设备 不断发展,现代化的制造业自动化程度也越来越高。如何及时准 的利用率并对各种信息进行统一管理已成为基础工业训练中心 确地了解设备运行等生产过程情况,如何便捷地传输加工程序, 最关注的问题之一。以清华大学基础工业训练中心为例提出面向 减少中间环节,降低人为因素的影响,并以此为基础对制造过程 多平台的DNC网络通信方案,研究并开发DNC网络通信系统, 进行有效地控制和管理,从而提高设备的利用率这个问题受到越 实现DNC主机与不同数控系统机床之间的通信。 来越多的关注.1】。因此,研究和开发网络DNC系统,对数控加工程 序进行远程传输管理,对设备运行状态、报警信息、刀具信息等数 2确定通信方式和网络连接总体方案 控设备状态信息进行采集管理 ,真正意义上实现从设计、分析、 2.1通信方式的确定 生成数控代码到机械加工的自动化,对于发挥数控机床的潜力、 DNC网络通信包括上、下两层通信,其中上层通信是指 充分利用制造资源、提高生产率方面均有着重要的现实意义。 DNC主机与上层计算机之间的通信,下层通信是指DNC主机与 清华大学基础工业训练中心现拥有的加工设备种类比较齐 数控设备之间的数据传输。DNC主机与上层计算机的通信一般 全,包括数控铣、数控车、加工中心、以及激光成型制造设备等,而 采用计算机局域网技术。同上层通信相比,DNC主机与数控设备 且中心每年都会不断引进现代化的实践设备,形成了水平较高的 问的通信要更复杂,主要的通信方式有以下几种: 来稿日期:2014—12—14 作者简介:孙建巍,(1988一),女,河北人,硕士研究生,主要研究方向:计算机集成制造; 杨建新,(1977一),男,北京人,博士后,叠0教授,硕士生导师,主要研究方向:计算机集成制造 No.6 June.2015 机械设计与制造 187 [6]赵艳娥,张建武,韩旭.轮毂电机独立驱动电动汽车动力减振机构设计 设计与制造,2013(3):41_45. 与研究[J].机械科学与技术,2008,27(3):395—398. (Zhu Shi-xing,Lu Ming-tao.Parametric optimization design of the (Zhao Yan—e,ZhangJian-wu,Han Xu.Design and study on the dynamic magnetic circuit sturcture for magnetorheological damper[J].Machinery damper mechanism for an in-wheel motor individual drive electirc vehicle Design&Manufacture,2013(3):41—45.) [J].MechanicalScienceandTechnology,2008,27(3):395—398.) [12]杨蔚华,李友荣,方子帆.新型多功能电动轮设计及整车动力性能仿 l7j S.M.Savaresi,C.Poussot—Vassal,C.Spelta et 1a.Semi—Active Suspension 真[J].科学技术与工程,2014,14(12):l13—117. Control DesignforVehicles[M J.ElsevierLtd,2010. (YangWei-hua,LiYou-rong,FangZi-fna.Desing ofanewmultifunc— [8]陈辛波,万钢,李晏.双横臂悬架—扭杆弹簧一电动轮模块的开发与应 tional motorized wheel and simulation ofdynamic performance ofelectirc 用[J].机械工程学报,2005,41(12):92—95. vehicle[J].ScienceTechnology andEngineering,2014,14(12):113— (Chen Xin—be,Wan Gang,Li Yan.Development and application of the 117.) module structure of in—wheel-motor and double wishbone suspension [13]Ginder J M,Davis L C.Shear stresses in magneto—rheological fluids: with torsion bar[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2005,41 models nad measurement[C].Proc.of the 5th International Conference (12):92-95.) on ER Fluids,MR Suspensions nad Associated Technology,1995(504). [9]海棠.电动汽车革命 发术的创新设计米其林一主动车轮新技术[J].新 [14]陈杰平.基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究[D]. 能源汽车,2008,52(4):36—37. 合肥:合肥工业大学,2010. (Hai Tang.Revolutionary design for EV Michelin active wheel[J J.New (Chen Jie-ping.Research on design and control of automotive semi— EnergyVehicle,2008,52(4):36—37.) active suspension based on magneto-rheological damper[D].Hefei:Hefei [10]刘韶庆,周孔亢,袁善发.用于车辆悬架的磁流变减振器研究动态[n University ofTechnology,2010.) 拖拉机与农用运输车,2008,35(1):17—19. [15]廖昌荣,陈伟民,余淼.汽车磁流变减振器设计准则探讨[J].中国机械 (Liu Shao—qing,Zhou Kong—kang,Yuan Shan-fa.Research development 工程,2002,13(9):723-726. of MR dampers used on semi—active suspension lJ J.Tractor&Farm (Liao Chang-rang,Chen Wei-min,Yu Miao.Issues in desing rules ofa Transporter,2008,35(1):17—19.) magnetorheological fluid shock absorber for automobile[Jj.China [11]祝世兴,卢铭涛 的参数化优化设计[J].机械 MechanicalEngineering,2002,13(9):723-726.) (上接第182页) 4.3采集、监控数控设备基本信息 Journal ofProduction Research,1996,34(3):863—867. 在DNC主机端能够采集、监控数控设备的状态信息、坐标和 [4]闫伟国.基于以太网和TCP/IP的DNC通信技术研究[J].大连理工大 学学报,2003,43(1):77—81. 程序信息、刀具和主轴信息等数控设备运行基本信息。以FANUC (Yan Wei-guo.DNC communications technology research based on ethe— 数控机床为例,通过图5和图6比较,表明面向多平台的DNC网络 metandTCP/IP[J].Journal ofDalianUniversityofTechnology,2003,43 通信系统可以实时、准确的采集、监控数控设备的基本信息。 (1):77—81.) 5结束语 [5]李华志.基于CAN总线的故障诊断及远程服务系统[J].机械设计与制 造,2007(8):51—53. 针对清华大学机床基础工业训练中心先进制造实习的实际 (Li Hua—zhi. nle malfunction diagnosis and remote service on the basis 需求,构建训练中心数控机床通信网络,开发DNC网络通信软 CANbus[J].MachineyrDesing&Manufacture,2007(8):51-53.) 件。通过以太网的方式实现DNC主机与精雕、沈阳和FANUC三 [6]杨春杰,王曙光.CAN总线技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 种不同系统的数控设备进行通信。该系统具有操作简单、扩展性 2010:3-8. (Yang Chun-jie,Wang Shu-guang.CAN Bus Technology lM J.Beijing: 强、信息共享和管理便捷等特点,提升了程序传输效率和传输准 BeihangUniversityPress,2010:3—8.) 确性,提高了设备利用率,使数控实训教学有序、高效的进行,为 [7]胡月明.DNC网络制造系统的研究与应用[J].科技传播,2013(7):202— 实现数字化车间奠定了良好的基础。 203. ・参考文献 (Hu Yue—ming.The research and application ofDNC network manufactu— [I]高振清,孙厚芳,宫琳.车间现场信息采集技术研究与系统开发[J].机 ring system[J].Science and Technoloyg Communication,2013(7):202- 械工程学报,2006(42):188—190. 203.) (Gao Zhen-qing,Sun Hou-fang,Gong Lin.Workshop site information [8]徐翔斌,方水良.基于异构CNC系统开放式DNC系统的研究与实施 collectiontechnology researchand systemdevelopment[J].Journal ofMe— [J].机械制造,2004,42(481):24—27. ehanical Engineering,2006(42):188-190.) (Xu Xiang-bin,Fang Shui-liang.Research and implementation of open [2]Noaker,Panla—M.Downthe roadwithDNC[J].Manufacturing Engineering, DNC system based on heterogeneous CNC system[J].Machinery Manufac— 1992(109):35—38. turing,2040,42(481):24—27.) [3]Toh KTK.The future role of DNC in metalworking SMES[J].International [9]Fanug Ltd.Fanuc Open CNC FOCAS1/2 Libraries[J].Fanuc Ltd,2002.