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浅议网络化数控技术

百纳文秘网  发布于:2021-04-08 08:19:11  分类: 金融贸易 手机版

摘要: 网络技术为分布式资源的集中利用提供了有效的共享途径,开发网络化数控技术对于推动新一代数控系统发展,提高数控系统参与市场竞争的综合能力,为实现数控系统规模化生产等方面均具有十分重要的意义。本文分析了网络化数控加工的特点、关键技术,阐述了网络化数控技术的优点。

关键词: 网络化 数控技术 共享

一、引言

自从上世纪五十年代第一代数控机床问世以来,传统的制作业发生了革命性变化,特别是随着计算机辅助技术和网络技术不断发展,数控加工在工业制造业中的作用越来越重要。

当今全球化的贸易体系和市场竞争已经日益显现,制造业同样面临着激烈竞争。建立网络化的数控加工体系,可以通过计算机网络组织制造资源,把分布在不同地区的现有生产设备资源、智力资源和各种核心能力,按资源优势互补的原则有效加以利用,实现网络设计、网络制造、网络监控、网络营销及网络管理等功能,从而提高加工速度和质量,降低加工成本,提高设备利用率,使企业在瞬息万变的激烈市场中立于不败之地。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。如在EMO2001展中,日本山崎马扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生产控制中心,简称CPC)、日本大隈(Okuma)机床公司展出的“IT plaza”(信息技术广场,简称IT广场)、德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

二、网络化数控的基本概念

数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。网络化数控就是通过Internet/Intranet网络将制造单元和控制部件相连,或将制造过程所需的资源(如加工程序、机床、工具、检测监控仪器等)共享。网络化包括两个方面:内部网络(现场总线网络)和外部网络。

所谓内部网络是指数控系统内CNC单元与伺服驱动及I/O逻辑控制等单元,以现场总线网络连接。

所谓外部网络,指的是数控系统与系统外的其他控制系统或外部上位电脑以网络连接,通过网络实现对设备的远程控制和无人化操作、远程加工程序(特别是大容量程序)传输、远程诊断和远程维修服务等技术服务,并提高机床生产率。

三、网络化数控技术的特点

数控技术使机床向高速化方向不断发展,不但大幅度提高了加工效率、降低加工成本,还提高了零件的表面加工质量和精度,而且大大提高了机床加工的可靠性。数控技术的网络化有以下主要特点:

1.开放性

数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。

2.柔性化

“柔性自动化技术”以数控技术为核心,将计算机技术、信息技术与生产技术有机结合在一起。其应用范围可包括产品设计、加工制造和相应的信息与管理系统。柔性自动化技术是当今机械制造业适应市场动态需求,加速产品更新的主要手段。网络化数控技术使柔性技术从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展,不仅能够提高生产效率、减轻劳动强度,还能提高产品质量、缩短制造周期和交货期、大幅度降低成本。

3.实用性

数控机床的网络化,把数控加工机床、加工信息、加工数据图纸等硬件、软件和信息资源共享到网络上,大大减少了加工图纸、加工程序编制的时间,从而大大提高了生产效率。机床联网可以使数控机床共享大容量、高可靠性的硬盘,并及时地向远程监控点提供当前加工状态信息,接收远程监控命令,为远程监控及网络制造提供基础。

四、网络化数控的关键技术

1.接口技术

统一标准的接口是数控系统开放化的基础,数控系统中的各个功能模块就是通过标准的接口和通信协议连接起来。

STEP-NC是数控加工领域内一个新的NC编程接口标准(ISO14649),STEP-NC将产品模型数据交换标准(Standard for the Excharge of Product model data,STEP)扩展至数控系统领域,重新规定了CAD/CAM与数控系统之间的接口,为数控系统的智能化、集成化、网络化提供了良好的接口平台。

2.集成技术

网络数控系统的集成是将原来独立运行的多个单元系统集成为一个能协调工作和功能更强的新系统。集成不是简单的连接,而是要解决系统之间的互连和互操作性问题,它是一个多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构。数控系统的集成不仅需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等网络和功能集成问题,同时还需要解决建筑环境、施工配合、组织管理和人员配备相关的一切面向集成的问题。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最優化,以提高企业对市场变化的快速响应能力,并追求最高的效果和长期利益。集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术的集成,同时还要强调人的集成。计算机是集成的工具,计算机辅助单元技术是集成的基础,信息交换是桥梁,信息共享是关键。

3.网络技术

网络技术的发展是网络数控的前提和必要条件,完善的网络系统和先进的网络技术是数控网络化的基础。计算机网络的发展为数控系统网络化提供了软硬件技术条件,同时数控系统中数控机床的加工程序、控制信号及测量反馈信号都已数字化,满足了网络化的需求。数控机床可以通过串口方式、现场总线和局域网等方式联网。

4.信息管理技术

数控加工信息管理是整个数控系统运行的保证,对于数控系统来说信息管理是至关重要的。数控加工信息包括数控机床管理、任务管理、刀具管理、机床通信管理、文件管理等。数控加工的所有信息需要建立数据库,数据采集、处理和维护都是通过相应的信息管理系统完成的。

五、网络化数控技术的优点

1.可以提高数控设备的生产效率

通过网络不仅能够及时、准确地采集数控设备的加工时间信息、不良品信息、停机信息、机床报警信息、首件检验信息和刀具使用寿命等信息,对信息进行分析,从而加大对设备的监控力度,产品质量得到保障,而且可以通过网络平台,实现制造资源的全球共享、支持跨地区跨平台的全球制造,极大地提高数控设备的利用率。

2.可以远程监控和诊断

网络化数控系统可以满足用户对数控机床的远程故障监控、故障诊断、故障修复的要求。当数控系统产生故障时,生产厂家可以通过网络得到数控系统生产厂家、数控设备专家对设备的快速诊断与维护,从而大大减少维护的盲目性,提高设备完好率。

3.实现虚假制造

在网络化环境里,可以实现虚拟生产环节,通过虚拟设计、制造、检测和分析以减少重复劳动,及时发现问题、修正错误和偏差,缩短产品设计开发和制造周期,提高一次成功率。虚拟制造技术的应用对提高产品研制生产能

力,提高制造质量,缩短制造周期有着非常重要的意义。

六、网络化数控系统在我国的应用

近年来,我国已开发华中I型、航天I型、中华I型等数控系统,达到了国际先进水平,获得了国家科技进步二等奖、国家教委科技进步一等奖。在国家863计划和科技攻关计划多年连续的支持下,我国基本掌握了网络化数字化制造系统的基础。2001年北京国际机床博览会上,华中数控与北京第一机床厂合作,展示了基于Internet的远程故障诊断技术;与桂林机床股份有限公司合作,展出了由四台机床联网组成的远程控制技术;又在常柴股份有限公司的模具车间,将5台加工中心与仿形数控机床联网,进行远程设计、编程,然后通过Internet传送和共享零件加工程序,实现了CAD/CAM/CNC网络集成。

七、结语

日本Mazak公司认为:在多品种小批量制造环境下,单台数控设备仅有25%的时间在切削,创造价值,而余下的75%时间不创造价值,机床联网后,大大提高了机床的开工时间和效率。虽然我国目前也自主开发了具有较高水准的数控加工系统,但是不可否认,我国加工设备整体水平与国际先进水平差距较大,存在着设备闲置、信息封闭、效率低下等问题,造成数控设备资源的极大浪费,阻碍了企业竞争力的增强,削弱了先进制造业的优势。运用网络通信技术,建立面向数控加工的网络化系统,实现网络设计、网络制造、网络监控、网络培训、网络营销及网络管理等功能,使先进制造装备更好地发挥其作用,不仅可以提高产品的加工质量和生产效率,而且能敏捷地响应瞬息万变的市场。

参考文献

[1]于平,尤波.网络化数控技术浅议[J].锅炉制造,2006,5(2).

[2]郑魁敬,赵永生.数控机床的网络控制技术研究[J].机床与液压,20041No17.

[3]卢艳军,任立义.网络数控系统结构及关键技术的研究[J].制造业自动化,1009-0134(2005)01-0058-03.

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