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数控机床DNC网络与车间综合数据交换平台

JCSDNC V3.0由北京机床研究所开发。计算机软件著作权登记号：2003SR9480
JCS DNC新一代的DNC网络系统——一个具有更强大功能的生产现场数据交换平台。JCSDNC综合数据交互平台采用RS232/485、Ethernet联接车间的数控设备，通过以太网与CAD/CAM、刀具管理系统、生产管理系统联接。“车间综合数据交换平台（JCSDNC）”在传统的DNC通讯网络上增加了设备状态采集、车间工况数据采集和生产数据交换功能。其数据采集软件、工况数据采集器可以最大程度地采集满足生产管理所需的工况数据，实现生产、管理所需的数据、工夹具装备等资源信息的共享。JCSDNC平台中交换的数据种类有：CNC类数据、机床状态数据、现场工况数据、生产指令类数据。标准功能型用在数控设备和程序管理系统之间双向传送NC程序、刀具补偿文件、数控系统参数；增强功能型网络可以实现生产任务的下发、设备状态、任务完工等生产现场的数据采集，为车间生产管理系统的正常运行提供反馈。JCSDNC的应用可以最大限度地压缩辅助工时、基本消除数控机床的待机和停机时间，从而改善机床的利用率。JCSDNC可以解决不同种类、不同年代、不同品牌的数控设备的联网集成，是消除“信息孤岛”实现企业信息化建设中生产过程数字化的有效的工具。

1． 系统特点
l 超强的联机能力 覆盖所有数控机床类型，网络容量可达256台
l 安全可靠的程序管理 数控程序集中保存在指定的计算机或网络数据库中
l 便捷的远程传输 远程调用数控程序，机床操作人员无须操作计算机
l 所有设备的并发操作 允许多机同时进行数据传输操作
l 灵活的在线加工功能 支持多机床同时进行DNC加工，实现断点续传
l 实用的辅助功能 实现数控文件比较、编辑、轨迹仿真
l 完善的数据采集功能 工况数据采集器、宏指令功能状态采集、……
l 标准与通用硬件选配 采用MOXA等标准的串口服务器
l 软件可自由浮动安装 管理软件可以安装在本地网上的任意一台微机中

2．机床网络的建设方案
数控机床群的DNC网络系统可以由数个DNC子网络组成。子网络与主机通过以太网连接。本系统通过局域网与CAD/CAM联接实现数据共享。系统简图如下图所示。

（1） 多串口服务器应用型
这种方案的特点是采用一台多串口设备服务器实现对多台数控设备的联接。在企业局域网内的任意一台计算机都可以直接控制该网络的任意一台机床。

图1 采用多串口服务器构建DNC网络系统
优点：
Ø 网络构建成本较低。
Ø 灵活性好，机床设备可以按照需要任意分组，由不同的计算机控制不同数量的机床。
Ø 采用光电隔离器连接机床的串口，将RS232信号转变成电流环信号传输。能够对机床地和网络地实现有效的电隔离，防止电磁干扰。大大增加了传输距离，达2000米。
（2） 单串口服务器应用型
这种方案的特点是：在每台数控设备上安装一台单串口设备服务器，将串行接口直接转换成以太网口，实现任意数控设备与以太网的联接。在企业局域网内的任意一台计算机都可以直接控制该网络的任意一台机床。

图2 采用单串口服务器构建DNC网络系统
优点：
Ø 灵活性好，机床设备可以按照需要任意分组，由不同的计算机控制不同数量的机床。
Ø 可靠性高，采用星型连接方式构建的DNC网络，即便单串口服务器出现故障，影响的只是一台设备。
缺点：
Ø 需要建设标准的局域网。
Ø 构建成本较高。
（3）联接示意图

3．系统功能介绍
JCSDNC的功能分为
3．1通讯与数据采集功能

功 能 名 称
说 明

系统
支持
通讯协议
RS232/422/485,TCP/IP协议
通讯距离
最远2Km
联机能力
最大256台
数控系统覆盖
所有通讯功能正常的数控系统

基本
通讯
NC程序传输
在机床侧传送NC程序
NC参数传输
在机床侧传送NC参数
螺补参数传输
在机床侧传送螺补参数
刀具参数传输
在机床侧传送刀具参数

远程
查询
程序查询
在机床侧查询该程序对应的程序名称、程序长度、编写日期、程序中的注释内容、主轴转速、进给速度、刀号
操作履历、生产指令查询
查询当日信息传输履历（按时间依次显示上传/下传文件的名称、长度、时间）、生产指令等

在线
加工
DNC在线功能
在机床侧进入/退出DNC在线加工状态。
子程序调用
DNC在线状态时自动子程序调用（嵌套级数4级）。
DNC断点续传
无需记录刀号、程序行号，在机床侧自动进入断点续传状态。

数据
采集
宏功能数据采集
利用内置的宏程序处理模块采集正在执行的NC程序名(零件名称)、加工开始时间、结束时间
工况数据采集器
利用工况数据采集器采集生产现场数据
3．2 管理功能

功 能 名 称
说 明

设备
管理
设备分组
将设备按需要分成不同的组。允许增加/删除设备组
组内设备添加/删除
在设备组内增加添加/删除设备
联机/脱机设置
将设备联入/离开网络
设备通讯参数设置
设置联网机床的通讯参数、远程操作指令

程序

管理
程序存取设定（或程序数据库管理）
程序存取路径设定。可以按需要多台机床共享一个目录中的程序，也可以单机独占。提供ＮＣ程序员使用界面。
程序编辑
手工编辑/修改NC程序、刀具参数文件
程序拷贝
在所需的机床目录间拷贝文件，允许批拷贝
行号重置
修改数控程序的行号
文件比较
比较选定的两个NC程序
刀具轨迹仿真
显示刀具轨迹，G代码轨迹仿真

数据安全
程序库备份
当日自动备份；按需要任意时间备份
日志记录
所有通讯操作记录、自动采集到的工况数据等，可以分类查询

用户
权限
系统管理员
拥有系统配置的所有功能的使用权
标准用户
拥有系统管理员所批准的功能的使用权

3．3 通信单元
通讯单元推荐采用MOXA生产的CN2500系列（或C320系列）串口交换机，各台机床与交换机间采用串口连接，交换机与局域网上计算机采用以太网联接。
也可以采用RS232/Ethernet单串口服务器，将机床的串口转换成以太网口，通过设置在车间的HUB或交换机连接到局域网。

4． 车间现场数据采集（选择功能）
（1）方法一
工况数据采集器实现人工采集和汇报生产现场数据（99种自定义功能，可以根据需要自行约定）。
工况数据采集器是一种安装在数控机床上的现场数据终端。全字符键盘，液晶显示。实现机床侧的程序传送请求和通讯状态监视、现场数据的采集汇报功能。
工况数据采集器完成下列数据的采集：当前加工零件号、设备状态（加工中、空闲、故障）、刀具准备情况、质量检查结果、任务完成情况…
工况数据采集器具有统一的操作界面、操作简单，适用于所有的数控设备和非数控设备。

（2） 方法二
利用NC程序宏功能后置处理技术实现工况数据采集，能解决量大面广的FANUC系列数控设备的数据采集。
实现下列数据的采集：当前程序名（零件名称）、加工开始时间、加工结束时间、主轴转速、进给速度、当前刀具号…

5．操作使用简介
系统调试完成后实际的操作非常简单，每次使用时只需打开计算机，进入JCSDNC主界面，由于设置了自动连接，软件自动与所有的数控机床联通，然后在机床端进行操作就可以了，机床操作人员无须操作计算机。
程序输出到计算机时，选中要输出的程序，直接使用MDI操作面板上的OUTPUT（或PUNCH、DATAOUT等，视数控系统而定），程序便输出到JCSDNC的收件箱（NCtoPC）中。
要调用计算机中的程序，需要使用远程调用指令。将远程调用指令写在一个简单的数控程序——远程请求文件中，根据数控系统类型调试好后保存在数控系统的程序目录中。每次使用时先将远程请求文件中的程序名改为要调用的程序名，当然，该程序名必须是发件箱（PCtoNC）中存在的程序名，然后发送远程请求文件，最后使用MDI操作面板上的IUTPUT（或READ等，视数控系统而定）调入需要的程序。
以下举例说明FANUCO 数控系统的远程调用过程：
(1) 打开远程请求文件O0001。
%
O0001
（GET 程序名）
M30
%
(2)修改远程请求文件O0001，将其中的程序名改为CAM001.NC。
%
O0001
(GET CAM001.NC)
M30
%
(3) 按“OUTPUT”键向计算机发送远程请求文件O0001（此文件并不保存在收件箱中，只是向计算机发出一个远程命令）。
(4) 按“IUTPUT”键接收计算机下传的CAM001.NC程序。
O0001为远程请求文件，它作为一个数控程序保存在数控系统的程序目录中，要调用计算机中的程序CAM001.NC，则将O0001远程请求文件中的程序名改为CAM001.NC，然后按“OUTPUT”键发送O0001，再按“IUTPUT”键接收，则在数控系统的程序目录中可以看见CAM001.NC程序了。
远程请求文件O0001中的GET为接收下载一个文件的命令字。将接收请求命令写在注释行“（）”中，命令字和程序名之间加空格。如果系统不允许使用“（”、“）”字符，则采用跳段符+命令字的方式，如
/GET CAM001.NC
由于在JCSDNC中对每台机床设置了程序输入/输出的路径，每台机床有唯一的程序输入/输出目录，所有输入/输出的程序自动进入每台机床对应的收件箱（NCtoPC）/发件箱（PCtoNC）中，这样各机床的程序不会混淆，查找程序非常方便。而且软件对接收到的程序根据远程指令自动提取文件名，没有相关的文件名令字时则自动命名为Noname.NC。
强大的权限管理功能使你可以根据需要任意设置对每台机床的操作管理权限，你可以同时和所有机床通信，也可以只和某一台或几台机床通信；对系统参数的设置、数控程序的拷贝和删除等操作都有严格的权限控制，不用担心会被无故修改。
JCSDNC采用Windows自带的文本编辑器Notepad、Writer进行数控程序编制。
可以使用TRACK轨迹仿真软件进行刀具轨迹显示和语法检查。也可以选用我公司代理美国NorthWood公司的加工仿真软件包MCU、NCSENTRY等功能更加强大的专用加工仿真软件。
使用传输程序的方法同样可以输出和调用数控系统参数 、刀具补偿参数（ASCII代码文件）。
还有许多方便实用的功能，这里不再一一赘述，只有通过实际使用才能真正体会到该软件的优越性。

6．应用示例(略)

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