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    DNC网络通信系统研究和开发:网络通信系统

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    DNC网络通信系统研究和开发

    DNC网络通信系统研究和开发 1、局域网通信方式 局域网通信把分散系统通过一条公用的通信介质联接在一起,适用于本身 具有网络通信接口或经过扩展后具有网络接口的数控机床。数控机床通过网络接 口与车间局域网进行连接,能够很好的实现数据传输和数据共享。此外,这种通信 方式还具有高可靠性、高速率以及容易进行扩展[7]等优点。数控设备列表,如表1 所示。在需要进行网络DNC通信管理的数控设备中,精雕机床和沈阳机床配备的 数控系统都具有开放的网络接口,FANUC数控机床也可以通过追加快速以太网 板(FastEthernetBoard)扩展网络通信接口。所以,为了避免异构组网[8]形式,同时鉴 于现场总线和串行通信方式的局限性,本系统中采用基于局域网和TCP/IP协议的 通信方式。

    2、网络连接总体方案 开发DNC网络通信系统的长远目标是实现数字化车间管理系统。面向多平 台网络DNC通信系统的总体联网方案,如图1所示。该方案采用工业以太网进行局 域网间的通信,实现了多平台数控系统的集成。向上,DNC主机通过基于以太网技 术的TCP/IP协议转换与校园主干网相连,实现与CAD/CAM中心的无缝连接。在车 间设备层,DNC主机通过交换机与各数控设备相连,实现对精雕机床、沈阳机床以 及FANUC机床的通信管理。在下层通信中,DNC主机与数控设备之间采用一对多 的关系,即通过交换机或者集线器等设备,一台DNC主机可与多台数控设备进行通 信,这样的联网结构控制简单、便于整个系统的管理和扩展。

    3、DNC网络通信软件的开发 3.1软件架构和工作流程 采用C++语言,在Qt4.8.6环境下创建操作管理界面。操作管理人员通过系统 操作管理界面层,调用动态链接库(DLL)文件与底层数控设备进行数据传输和信 息共享,实现人机交互通信。工作流程图,如图2所示。DNC网络通信软件采用双线 程的工作方式使文件传输与信息采集相互独立,通信过程互不干涉。系统的主线 程为机床信息采集线程,该线程主要完成机床运行状态、报警信息、程序信息、 主轴和刀具信息、以及机床文件信息的读取任务。当收到程序传输命令后,程序 传输线程启动,机床信息采集线程和程序传输线程同时进行,程序传输结束,程序传输线程自动断开。

    3.2通信软件开发 3.2.1DNC主机与精雕数控机床的通信 FANUC(0i-MC系列)数控机床提供的FOCAS2[9]应用程序接口为C++接口。

    同精雕机床和沈阳机床相比,FANUC数控机床在通信时不仅要引用主要负责应 用程序与数控机床数据读取的Fwlib32.dll库文件,还要引用负责实现DNC主机与 数控设备之间的TCP/IP通信库文件Fwlibe1.dll。实现与FANUC数控机床通信首先 要调用cnc_allclibhndl3()函数,分派数据库句柄,并使用指定的IP地址连接CNC。与 FANUC数控机床连接成功后就可以调用FOCAS提供的大量函数,实时读取机床 的状态信息,并管理加工文件。在程序传输实现方面,FANUC系统不像精雕系统那 样按完整文件的形式传输,而是以文本的形式传输,文件传输流程,如图4所示。与 其它数控系统不同,FANUC0i-MC系统在调用某些函数时,需要对相应的机床参数 进行设定,才可以读取到正确的数据,如调用函数cnc_rdngrp()和cnc_rdlife()读取刀 组号、刀具号和刀具寿命信息时,需设置机床参数8132#0为1。通信结束要调用函 数cnc_freelibhnd(l)释放函数库句柄指针。

    3.2.3DNC主机与沈阳数控机床的通信 沈阳机床是基于.net技术的通信接口库函数,C++调用.net库有COM、CLR 等多种技术,这里采用COM的方式。在编程之前使用Regasm.exe注册C#代码实现 的DncClient_Com.DLL文件,然后将库文件DncClient.dll、DncClient.lib和头文件 DncClient.h复制到工作目录下,并在项目文件中添加对文件的引用。通信的建立首 先要通过DncClient::II5MachinePtrpi5来创建机床监控对象。在初始化I5通信类后, 使用connec(t)函数连接到远程i5数控系统,连接成功后,可直接访问i5通信类的属 性即可获得机床运行状态、理论坐标、实际坐标、刀具号以及工件加工时间数量 等相关参数当前值。通信结束,要调用disconnec(t)函数断开到远程i5数控系统的连 接。目前沈阳机床通信接口暂未开放文件传输函数接口,所以不能实现加工文件 的传输以及对机床文件的管理功能。

    4、实际应用 5、结束语 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需求,构建训练中心数控机床通信网络,开发DNC网络通信软件。通过以太网的方式实现DNC主 机与精雕、沈阳和FANUC三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,为实现数字化车间奠定 了良好的基础。

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