CN108132651A - 分布式数控机床联网管理系统 - Google Patents

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CN108132651A CN201710808795.2A CN201710808795A CN108132651A CN 108132651 A CN108132651 A CN 108132651A CN 201710808795 A CN201710808795 A CN 201710808795A CN 108132651 A CN108132651 A CN 108132651A
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施富炳
吴新中
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Abstract

本发明提供了分布式数控机床联网管理系统，属于设备联网管理领域，所述管理系统包括软件系统和硬件系统，硬件系统包括分布式数控服务器、串口服务器，二者通过网线和交换机连接，分布式数控服务器上装有包括分布式数控系统软件在内的分布式数控系统软件和串口驱动软件，串口驱动软件还安装与机床旁的串口服务器中。通过将数控机床联网，数控车间改变原来数控管理模式，使机床的通信效率大大提高，使用一台分布式数控服务器对整个工厂的数控设备进行程序传输，编辑及管理，可以对数控设备进行群控管理，从而全面改善上述种种弊端，提高了车间的生产效率。

Description

分布式数控机床联网管理系统
技术领域
本发明属于设备联网管理领域，特别涉及分布式数控机床联网管理系统。
背景技术
随着微电子技术，网络通讯技术和计算机技术的迅速发展和柔性制造、敏 捷制造等先进制造概念的在制造行业的普及和实现，分布式数控(Distributed NumericalControl，DNC)技术越来越得到广大制造企业的重视和应用，分布式 数控软件也逐渐由单一的程序传送功能演变成集分布式程序通讯，程序编辑及 管理的等多种功能于一体的综合软件，分布式数控已经是制造执行系统中不可 缺少的模块。
数控设备数量的增加，数控设备效率的发挥和程序的编辑、管理和传输等 方面带了新的问题，制约了工厂数控设备最大生产能力的发挥。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了使用数控机床联网 后，从而使机床的通信效率以及控制过程可靠性的分布式数控机床联网管理系 统。
为了达到上述技术目的，本发明提供了分布式数控机床联网管理系统，所 述管理系统包括软件系统和硬件系统，硬件系统包括分布式数控服务器、串口 服务器，二者通过网线和交换机连接，分布式数控服务器上装有包括分布式数 控系统软件在内的分布式数控系统软件和串口驱动软件，串口驱动软件还安装 与机床旁的串口服务器中。
可选的，分布式数控系统软件包括服务器端软件和客户端软件，服务器端 软件负责与通讯相关的所有活动的中央数据应用程序，基于服务器端软件，使 得客户机通过浏览器对中央数据应用程序进行浏览、修改、编辑。
可选的，在所述硬件系统中还包括串口通讯线、网线、水晶接头、交换机、 串口服务器，以及安装有CAD/CAM的计算机、与计算机连接的机床。
可选的，将机床与串口服务器连接组成局域网，局域网中设有的串口服务 器用于对局域网中的机床进行数据管理及控制。
可选的，为确保各个机床进行通讯，将机床的通讯参数进行调整，使得通 讯参数与分布式数控服务器软件设置的参数一致；
其中，通讯参数包括串口号、波特率、数据位、校验位、停止位。
可选的，在软件系统中设有系统级权限，用户级权限。
可选的，分布式数控系统与设有机床的加工中心进行双向通讯，双向通讯 内容包括程序的上传、下载集中存储，远程自动响应和在线加工。
可选的，分布式数控服务器采用SQL Server2000，数据库与分布式数控串 口服务器采用客户及/服务器的体系结构。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将数控机床联网，数控车间改变原来数控管理模式，使机床的通信效 率大大提高，使用一台分布式数控服务器对整个工厂的数控设备进行程序传输， 编辑及管理，可以对数控设备进行群控管理，从而全面改善上述种种弊端，提 高了车间的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的分布式数控机床联网管理系统的结构示意图；
图2是本发明提供的DNC系统的工作流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进 一步地描述。
实施例一
本发明提供了分布式数控机床联网管理系统，如图1所示，所述管理系统 包括软件系统和硬件系统，硬件系统包括分布式数控服务器、串口服务器，二 者通过网线和交换机连接，分布式数控服务器上装有包括分布式数控系统软件 在内的分布式数控系统软件和串口驱动软件，串口驱动软件还安装与机床旁的 串口服务器中。
在实施中，该系统是以计算机以太网通讯为技术，数控系统为基础，把机 床工位与上层控制计算机集成连接在一起，是制造企业现代化生产车间实现自 动化网络化管理的基础平台。使用一台分布式数控服务器对整个工厂的数控设 备进行程序传输，编辑及管理，可以对数控设备进行群控管理，从而全面改善 上述种种弊端，提高了车间的生产效率。
分布式数控系统设备联网管理系统：规范了程序的上传，关联，调用，回 传等整个应用流程，所有的操作都基于一套软件，一个数据库，一个网络平台， 让企业数控程序的管理应用更为优化。
本发明的分布式数控系统设备联网管理系统，包括以下功能：
分布式数控系统主要负责和加工中心实现双向通讯，实现程序的上传、下 载集中存储，远程自动响应和在线加工等功能。
分布式数控软件负责与通讯相关的所有活动的中央数据应用程序，它主要 和机床的串口/网口进行通讯，处理机床发送的命令，自动查找匹配的数控程序 发送给机床，实现服务器端无人值守。
该系统完全满足不同控制系统联网的需要。完全支持FANUC、Siemens、Mitsubishi、Heidenhain、Mazak、Fagor及Agie等控制系统。多台设备同时通讯 互相之间没有干扰。
数控设备和计算机之间实现双向通讯，支持远程请求与文件远程传输功能， 操作者不用离开机床控制面板就可以完成对程序的远程调用和上传保存。
对机床实现群控管理，一经联入网络，无须再插拔数据端口，保护数据端 口不受损坏，延长使用寿命。完整的活动日志记录功能，从记录的活动日志中， 得到数控程序被操作的时间、操作的人员。
一台服务器可管理最多256台机床。如果客户以后增加机床，则可以非常 容易扩展。
强大的远程请求功能，操作人员在机床控制面板前就可以完成各种操作， 包括查看电脑目录中的数控程序、大小等，完成程序的发送与接收，进行双向 通讯，无需来回跑动。
强大的在线加工功能。只要机床支持在线加工的功能，所有的机床都可以 同时稳定而高效地在线加工。这对内存较小的数控设备非常有利。
可选的，分布式数控系统软件包括服务器端软件和客户端软件，服务器端 软件负责与通讯相关的所有活动的中央数据应用程序，基于服务器端软件，使 得客户机通过浏览器对中央数据应用程序进行浏览、修改、编辑。
在实施中，服务器全局配置功能，在服务器上对各种参数进行修改和其他 系统设置，可以在全局范围内发生应用，整个系统都会相应自动更新。
可选的，在所述硬件系统中还包括串口通讯线、网线、水晶接头、交换机、 串口服务器，以及安装有CAD/CAM的计算机、与计算机连接的机床。
在实施中，CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)与CAM(computerAided Manufacturing，计算机辅助制造)可以直接与本实施例提出的分布式数控 机床联网管理系统相连，并且CAD/CAM编程员编好程序后，指定好程序名， 上传到服务器相关目录，然后把相关程序名的对应信息传递给现场操作员工， 后者通过机床操作面板进行远程下载、在线加工存储在服务器上的数控程序， 也可以将机床上存储的数控程序上传到服务器进行保存。
分布式数控服务器上对应于每台机床都有一个相应的文件夹，只有保存在 相应的文件夹下的数控程序，对应的机床才能进行远程调用。现场操作员工可 以通过客户端对这些文件夹和数控程序进行相应的操作和管理。分布式数控系 统主要负责和加工中心实现双向通讯，实现程序的上传、下载集中存储，远程 自动响应和在线加工等功能。
本发明的DNC系统的工作流程如下。
CAD/CAM编程员编好程序后，指定好程序名，上传到服务器相关目录，然 后把相关程序名的对应信息传递给现场操作员工，
现场操作员工通过机床操作面板进行远程下载、在线加工存储在服务器上 的数控程序，也可以将机床上存储的数控程序上传到服务器进行保存。
DNC服务器上对应于每台机床都有一个相应的文件夹，只有保存在相应的 文件夹下的数控程序，对应的机床才能进行远程调用。
现场操作员工可以通过客户端对这些文件夹和数控程序进行相应的操作和 管理。
可选的，将机床与串口服务器连接组成局域网，局域网中设有的串口服务 器用于对局域网中的机床进行数据管理及控制。
在实施中，完全支持市场上主流串口硬件，通用性强，所有配件均可在市 场上采购到。系统支持全系列的通讯硬件包括RS232/422/485，以及基于TCP/IP 及支持FTP的通讯，完全支持跨网段连接。本实施例提出的分布式数控机床联 网管理系统支持无线联网，提供网卡机床完整解决方案。自动备份，当机床上 传的文件与服务器重复时，自动备份。方便数控程序管理。可在现有的PC机 上运行,可以利用原有的局域网，这不会造成资源的浪费。
可选的，为确保各个机床进行通讯，将机床的通讯参数进行调整，使得通 讯参数与分布式数控服务器软件设置的参数一致；
其中，通讯参数包括串口号、波特率、数据位、校验位、停止位。
在实施中，对软件设置的的参数配置如下：
a)定义机床名字、参数及通讯端口等；
b)定义通讯协议；
c)定义系统组、用户及权限；
d)系统级的设定，并且可以在线修改系统而不影响通讯；
e)许多灵活的参数以保证支持几乎所有的NC机床。
可选的，在软件系统中设有系统级权限，用户级权限。
在实施中，零件的加工程序进行权限的管理，不同的人员对不同的机床程 序有不同的管理权限，改变了以往程序管理混乱状态。
可选的，分布式数控系统与设有机床的加工中心进行双向通讯，双向通讯 内容包括程序的上传、下载集中存储，远程自动响应和在线加工。
在实施中，基于双向通讯可以实现强大的远程请求功能，操作人员在机床 控制面板前就可以完成各种操作，包括查看电脑目录中的数控程序、大小、修 改时间等，完成程序的发送与接收，进行双向通讯，无需来回跑动。具体还包 括如下多种功能：
在线加工。只要机床有在线加工的功能，所有的机床都可以同时稳定而高 效地在线加工。这对内存较小的数控设备非常有利。
完整的活动日志记录。记录系统的参数修改，程序传输的全部记录。
完整的信息报告，可以创建关于程序传输状态的报告，可以记录程序传输 是否成功，远程请求是否成功等。
强大的程序兼容性与编辑功能，包括文件比较，明确的标识程序的错、漏 等不正确之处，具有强大的编辑处理能力，能够在程序传输过程中对程序进行 一些编辑处理比如对特殊字符的增、删、修改等处理动作。
多级别的安全保证，这保证了数据和操作的安全，有利于数据的管理。
服务器全局配置功能，在服务器上对各种参数进行修改和其他系统设置， 可以在全局范围内发生应用，整个系统都会相应自动更新。
完整的活动日志记录。记录系统的参数修改，程序传输的开始、结束、终 止时间等，并可以自动导入EXCEL表格或其它的数据库中，方便查询和集成。
很好的数控程序管理功能，可以对数控程序等进行集中统一的数据库管理。
完整的信息报告，可以创建关于程序传输状态的报告，可以记录程序传输 是否成功，远程请求是否成功等。
可以对加工零件进行任务分解，分解到如操作、机床和工序上，操作人员 可以在客户端电脑中查看各种自己所需的文件。
关联程序管理，可以把分配到每台数控机床的NC程序集中在每台数控机床 对应的文件夹下面，方便机床操作工查找并调用自己所需的NC程序进行加工。
可选的，分布式数控服务器采用SQL Server2000，数据库与分布式数控串 口服务器采用客户及/服务器的体系结构。
基于前文提出的分布式数控机床联网管理系统，实施数控机床联网后，车 间面貌焕然一新，地面和空间已看不到电线。系统功能的设置，如通信参数、 文件路径和其它系统设置，全在系统服务器上进行设置与重新配置，不会影响 机床正常工作，不会对机床精度等造成影响，系统调试绝对安全、可靠。可以 很方便地对数控程序的各种信息，如程序号、图号、零件号、机床、用户信息 等进行管理，可对程序进行图号、零件名称等进行复合查寻。
实现数控机床联网后，数控车间改变原来数控管理模式，使机床的通信效 率大大提高，程序传输高效、准确，减少了机床的待机时间和程序的验证时间， 程序员编制好程序就经过服务器传到数控设备上，不用等待机床停下后，再传 输程序，极大地提高了机床的利用率。同时程序员把自己在计算机上编制好的 程序通过局域网发送到分布式数控服务器上，通过分布式数控客户端，对这些 程序进行管理和验证，然后直接到机床上调用程序，整个过程严密可靠，提高 程序的正确性，缩短了待机和验证时间。
为了便于对分布式数控机床联网管理系统的工作模式进行理解，下面分三 种三种具体应用场景进行介绍：
(一)自动远程功能有两种数控系统传输方式：
Block方式：块方式，也就是最常用的内存方式，此方式工作时，程序事先 已经保存在设备的内存中(或硬盘)。适用于较小的程序，或是内存较小的机床。
Continues分布式数控方式：此方式工作时，程序并不保存在设备的内存中， 而是边加工边通过其它设备传送程序，程序一段一段的传送，在设备内存中并 不保留程序的信息。有时此方式也称Tape方式。
分布式数控服务器软件同时支持以上两种工作方式，无需用户额外操作。
(二)批量发送程序到数控设备的内存(单次)，用于发送一批程序到数控 设备的内存。操作步骤：
假设有两个程序文件，文件名分别为O1111.NC,和D25R5.NC，保存在C:\ 下。此处的C:\即是参数中设置的上传目录。
1、为了表示是要读一个程序，首先要在机床上编辑一个程序，程序名为 O0001。
程序的内容为：
O0001；特殊程序号/读程序
M1111；请求读的程序在电脑上的文件名。扩展名TXT、NC可以省略。
MD25R5；
M30；程序结束
2、接下来，将这个程序发送给电脑。(PUNCH)
3、接收程序，方法如下：
1)如果是Block模式读程序，只需在机床上按下读取(READ)，等待片刻， 程序就已经保存到机床的内存里了。如果是多个程序，则需要按多几次的读取 按钮。
2)如果是Continues分布式数控模式，先将模式开关转换到Tape或分布 式数控方式，按下启动(CYCLE START),就可以开始加工了。
3)如果机床显示LSK信息，说明这次操作没有成功，请先按下RESET键， 重复执行前面的步骤，如果LSK信息仍然出现的话,请检查一下参数(设备和 软件的参数都要检查)。
远程请求时的工作模式是：在机床上先发送一个程序作为命令告诉分布式 数控服务器我需要什么程序，在这里用以下两个程序名作为远程命令
O0001从服务器下载程序到机床，该命令格式是：
O0001；
M****；M是间隔符，*代表你所需要的程序名
命令后，分布式数控软件会在对应目录下查找出对应的程序，发送给机床， 此时只要在机床上接收便可
O0002在机床上列出分布式数控服务器上对应目录下的程序信息格式如 下：
O0002；
收到该命令后，分布式数控软件会把对应文件夹下的所有程序信息，如程 序名，大小，修改时间等发送给机床，并命名为O8888
在机床上接收程序的时候，要确保机床内存内没有与要接收程序重名的程 序，否则机床会报警，例如，要接收目录信息程序O8888，那么在机床内存内 必须要保证没有O8888这个程序。
从机床上发送程序保存到分布式数控服务器，非常简单，只要选择你要发 送的程序，直接按输出即可，分布式数控会自动在对应目录下保存下你上传的 程序。
(三)查看目录信息
通过本功能，在数控设备上直接查看电脑上的程序文件清单。
操作步骤：
与读程序一样，也需要一个保留程序号来标识列目录清单命令。
例中设定的参数为：O0002
修改程序的内容为：
O0002；--------特殊程序号/列程序清单
M30；
需要把这个程序发送给电脑。
接下来就可以按读【READ】按钮，此时，一个包含有当前设备上传目录下 全部文件清单的程序就会被接收到机床内存中，程序名为参数设定中设置的接 收反馈信息的程序号。默认为O8888。
实例：在安徽鸿庆机床DM5226型号上主要加工对象是铸造金属模具，其 特点是模具比较大型，程序种类多。轻轨项目是我公司承接的国家重点建设项 目，工期非常紧，其中的闸片托模具尺寸大，程序量也很大，程序总数量10多 个，最大字节数5580K，远远超出机床存储器容量。由于工期紧，要求机床16 小时不停机加工。采用了数控机床联网技术后，实现了程序的随时传输。并且 由于铸造毛坯的余量不均匀，需要经常根据实际修改程序，编程员只需在 CAD/CAM计算机上将余量稍做修改，生成新的程序并放在网络主控机上，操作者就可以立即下载运行，因此联网系统为保证该国家重点项目的制造周期起了 关键的作用。
本发明提供了分布式数控机床联网管理系统，所述管理系统包括软件系统 和硬件系统，硬件系统包括分布式数控服务器、串口服务器，二者通过网线和 交换机连接，分布式数控服务器上装有包括分布式数控系统软件在内的分布式 数控系统软件和串口驱动软件，串口驱动软件还安装与机床旁的串口服务器中。 通过将数控机床联网，数控车间改变原来数控管理模式，使机床的通信效率大 大提高，使用一台分布式数控服务器对整个工厂的数控设备进行程序传输，编 辑及管理，可以对数控设备进行群控管理，从而全面改善上述种种弊端，提高 了车间的生产效率。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程 中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神 和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。

Claims (8)

1.分布式数控机床联网管理系统，其特征在于，所述管理系统包括软件系统和硬件系统，硬件系统包括分布式数控服务器、串口服务器，二者通过网线和交换机连接，分布式数控服务器上装有包括分布式数控系统软件和串口驱动软件，串口驱动软件还安装与机床旁的串口服务器中。
2.根据权利要求1所述的分布式数控机床联网管理系统，其特征在于，分布式数控系统软件包括服务器端软件和客户端软件，服务器端软件负责与通讯相关的所有活动的中央数据应用程序，基于服务器端软件，使得客户机通过浏览器对中央数据应用程序进行浏览、修改、编辑。
3.根据权利要求1所述的分布式数控机床联网管理系统，其特征在于，在所述硬件系统中还包括串口通讯线、网线、水晶接头、交换机、串口服务器，以及安装有CAD/CAM的计算机、与计算机连接的机床。
4.根据权利要求1所述的分布式数控机床联网管理系统，其特征在于，将机床与串口服务器连接组成局域网，局域网中设有的串口服务器用于对局域网中的机床进行数据管理及控制。
5.根据权利要求4所述的分布式数控机床联网管理系统，其特征在于，为确保各个机床进行通讯，将机床的通讯参数进行调整，使得通讯参数与分布式数控服务器软件设置的参数一致；
其中，通讯参数包括串口号、波特率、数据位、校验位、停止位。
6.根据权利要求1所述的分布式数控机床联网管理系统，其特征在于，在软件系统中设有系统级权限，用户级权限。
7.根据权利要求1所述的分布式数控机床联网管理系统，其特征在于，分布式数控系统与设有机床的加工中心进行双向通讯，双向通讯的内容包括程序的上传、下载集中存储，远程自动响应和在线加工。
8.根据权利要求7所述的分布式数控机床联网管理系统，其特征在于，分布式数控服务器采用SQL Server2000，数据库与分布式数控串口服务器采用客户及/服务器的体系结构。
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