工业物联网下的数控机床联网DNC现实与展望

随着市场经济和企业进行智能制造升级，企业对数控机床联网进行管理的需求越加迫切，而传统的单机管理模式因技术手段落后、生产效率低、管理与维护费用高昂等弊端已不能适应企业发展工业物联网的需要。

再加上用户使用了多种信息管理系统，如ERP，PDM，CRM，CAD/CAPP/CAM等，各种系统之间还必须考虑信息共享，以避免信息化孤岛，因此，使用集成式DNC技术对数控设备群进行数控机床联网管理势在必行。

目前，广大数控机床用户对实行数控机床联网DNC的管理已经达成了共识，但在真正实施过程中应该做到什么程度，取得何种效果还是不明确，在目前国内数控机床联网DNC领域还存在着一些鱼目混珠的现象，而且DNC又处在一个高速发展的阶段，各种新的网络结构、高新技术不断涌现，更容易让广大数控机床用户眼花缭乱。

虽然目前在数控机床联网DNC系统中应用最为广泛的就是RS-232串行通讯接口，但是当DNC主机连接的CNC设备比较多时，就存在着连线多、通讯复杂的问题，而且串行接口可靠性差、速度低，基于这些问题，迫使人们去寻求更好的解决方案。

现场总线（Field Bus）是应用在工业现场、在微机化控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，是国际上20世纪90年代蓬勃发展起来的新技术。它的应用形成了新型的网络集成式分布控制系统。它能同时满足过程控制自动化和制造自动化的需要。由于现场总线是基于数字通信的，因此在现场与控制室之间能进行多变量双向通讯。为解决数据大量高速传输、实时性、通讯距离等问题，发展高速化数据通讯技术及大量使用现场总线（Field Bus）就成为必须。未来十年集成系统将是Field Bus时代。现场总线采用了三层网络结构——物理层、数据链路层和应用层。

作为工业现场控制的网络系统，可靠性和实时性是最主要的要求，CAN总线在这方面有很多独到的特点：首先为满足可靠性要求，CAN总线采用了循环冗余码校验、框架检测、确认信号出错检测、总线监控、位填充等几种错误检测和纠错措施，从而达到了很高的可靠性，平均误码率小于10-13；其次，CAN采用了独特的位仲裁技术，比CSMA/CD网（IEEE802.3）和令牌网(IEEEE802.4)具有更高的实时性；此外CAN总线传输速率可达1Mbps，远距离传输可达10km，接口简单，安装方便，系统成本低。传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。

随着计算机应用技术和网络技术的迅速发展，数控系统的功能也得到了极大的提高，由此，在近几年中，在数控机床联网DNC领域又出现了一种新型的数控机床联网DNC型式---基于以太网络的DNC。

由于技术的不断发展，网络和开放概念的不断深入，技术的开放性被大家一致认同，世界上各著名数控系统制造商纷纷投资研制DNC通讯接口，提供符合MAP标准的DNC网络接口选件和通讯软件，如FANUC的0I（MB）以上的数控系统均具有数控机床联网DNC网络接口选件，并提供了开发接口库，第三方开发商可以在此基础上进行二次开发，由此可以形成功能强大的真正的DNC，可以对数控机床进行全面的控制。采用局域网通讯方式大大提高了NC程序管理的效率，同时，通过TCP/IP通讯协议进行网络通讯的局域网模式即将成为一种普及的方式。

现场总线方式和局域网方式能够长距离连接多种现场设备，但是现场总线必须有自己的专用协议，必须采用相应的开发工具和开发平台，价格比较昂贵，且不同的厂商不同的设备间难以做到互操作。

其实，数控机床联网DNC采用什么网络结构并不是最重要的，关键是DNC系统能给用户提供什么样的服务，用户从中能获得多大的效益。数控机床联网DNC网络技术将在单项技术的基础上，应用计算机网络通信技术，实现信息的高度集成，并向CIMS方向发展。数控机床联网DNC网络今后发展的要点如下：

1) 新型网络通讯技术：正如上面讨论的那样，新型网络通讯技术有两种，即以太网络和现场总线方式，对数控系统制造商来说，向开放式系统发展，即将PC微机技术融合到数控系统中，应用界面MS-WINDOWS化，充分利用PC微机主流操作系统MS-WINDOWS庞大的软件资源，使数控系统联网通信更加便捷。目前越来越多的CNC制造商为其CNC提供了以太网络接口和现场总线接口。开放式数控系统有两种方式：PC-CNC：在PC微机的基础上融合CNC功能。CNC-PC：在CNC系统融合PC微机的功能。

2) 无线通信技术：采用无线通信技术，实现计算机与数控机床间通讯无线化，以减少现场施工，缩短工期。无线Modem技术指标如下所示：带RS-232C接口，2.4GHZ，无需办理频率申请。高速（119Kbps）、高可靠性。有效通信距离100～200m。

3）信息的高度集成：采集更完备的机床信息，为车间生产管理提供第一手信息。智能分析采集的信息。对设备进行实时控制。与ERP，PDM，MES等系统真正无缝联结。

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