CAN現(xiàn)場(chǎng)總線在DNC集成制造技術(shù)中的應(yīng)用

過(guò)去的十幾年中，人們?cè)趯?duì)自動(dòng)化機(jī)械加工車(chē)間的研究中，將大量的精力投向FMS（FlexibleManufactureSystem）。由于FMS不僅注重信息流的集成，更強(qiáng)調(diào)物料流的集成與自動(dòng)化，10年來(lái)的實(shí)踐證明，F(xiàn)MS雖然具有運(yùn)行效率高和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，但投資風(fēng)險(xiǎn)大、見(jiàn)效慢、可靠性較差。相對(duì)于FMS，DNC（DirectNumericalControlorDistributedNumericalContro1）是投資小、見(jiàn)效快、并具有較好柔性的集成制造系統(tǒng)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的發(fā)展，DNC的內(nèi)涵和功能也在不斷擴(kuò)大。目前的DNC系統(tǒng)已具備制造數(shù)據(jù)傳送（NC程序上傳、NC程序校正文件下傳、刀具指令下傳等）、狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理（機(jī)床狀態(tài)、刀具信息等）、刀具管理、生產(chǎn)調(diào)度與監(jiān)控、單元控制和CAD／CAPP／CAM接口等功能。在過(guò)去的研究中，DNC集成制造系統(tǒng)多采用串行或局域網(wǎng)的通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，串行通信方式簡(jiǎn)單但可靠性差、效率低，而局域網(wǎng)通信方式通信協(xié)議復(fù)雜很難滿足DNC系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，因而更適合于DNC系統(tǒng)與上層控制計(jì)算機(jī)之間的通信。

2基于CAN總線的DNC集成制造系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)與上層控制計(jì)算機(jī)的集成方法是DNC中最關(guān)鍵的技術(shù)，其通信方式取決于數(shù)控系統(tǒng)的通信接口和通信協(xié)議。因國(guó)外生產(chǎn)環(huán)境比較好，且數(shù)控系統(tǒng)大都采用帶DNC通信接口的高檔數(shù)控系統(tǒng)，所以國(guó)外已出現(xiàn)一些DNC集成制造軟件，如：VisualDNC等。但這些軟件并不能適應(yīng)我國(guó)企業(yè)的情況，因此，研究適合我國(guó)制造企業(yè)特色的DNC系統(tǒng)已成為現(xiàn)代制造系統(tǒng)發(fā)展的必然要求。

針對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)現(xiàn)有機(jī)床接接口復(fù)雜、布局分散、下層通訊復(fù)雜的特點(diǎn)，鑒于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、局域網(wǎng)存在的問(wèn)題，本系統(tǒng)提出基于CAN總線通信標(biāo)準(zhǔn)，以軟插件技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的集成。CAN作為一種工業(yè)環(huán)境中的通訊標(biāo)準(zhǔn)，更適合于場(chǎng)地級(jí)設(shè)備的互連，是目前DNC底層與數(shù)控機(jī)床通訊連接的最佳選擇。目前，國(guó)內(nèi)很多CAN的模塊化產(chǎn)品的出現(xiàn)，為CAN總線的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。因此CAN總線方式是一個(gè)較理想的異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的DNC通信方式。

3DNC集成制造系統(tǒng)功能模型設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、DNC主機(jī)、CAN智能模塊等部分組成，系統(tǒng)硬件如圖1所示。其結(jié)構(gòu)為客戶(hù)機(jī)，服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，存放生產(chǎn)任務(wù)、數(shù)控程序、圖紙、工藝文件等信息，向上可與企業(yè)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)intemet聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)或企業(yè)間的資源共享，向下通過(guò)局域網(wǎng)與CAD／CAM／CAPP系統(tǒng)、DNC主機(jī)相連，方便的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換各種制造信息；DNC主機(jī)上帶有網(wǎng)絡(luò)接口卡、CAN接口卡，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其主要任務(wù)是通過(guò)CAN接口卡與CAN智能模塊通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的通訊控制和通訊管理，當(dāng)機(jī)床申請(qǐng)NC程序時(shí)，根據(jù)采集到的機(jī)床狀態(tài)信息進(jìn)行任務(wù)的排隊(duì)管理與分配，實(shí)現(xiàn)通信過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。無(wú)申請(qǐng)時(shí)，可進(jìn)行通信Et志管理或NC程序及設(shè)備管理等。DNC主機(jī)的可視化的人機(jī)交互界面，操作簡(jiǎn)單，可以方便的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的插入、查詢(xún)、修改、編輯等操作。

圖1DNC集成系統(tǒng)硬件原理機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

實(shí)現(xiàn)DNC集成的重點(diǎn)要解決數(shù)控機(jī)床與計(jì)算機(jī)的雙向通訊問(wèn)題，本系統(tǒng)既考慮了國(guó)內(nèi)使用較多的帶RS232接口數(shù)控機(jī)床，又兼顧有MAP接口的新型機(jī)床，以各種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與Nc機(jī)床相連。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，此系統(tǒng)有三類(lèi)典型連接方式：

第一類(lèi)連接方式主要用于具有MAP接I=I的新型機(jī)床，由于這種機(jī)床接口符合MAP標(biāo)準(zhǔn)，因此可直接連入局域網(wǎng)。