（車輛工程專業(yè)論文）面向網(wǎng)絡(luò)化制造的dnc系統(tǒng)研究.pdf

面向網(wǎng)絡(luò)化制造的d n c 系統(tǒng)研究 學(xué)生 施吉祥 導(dǎo)師 任祖平 東南大學(xué) 摘要 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展 制造業(yè)的功能內(nèi)涵和運(yùn)作模式都發(fā)生了深刻變化 網(wǎng)絡(luò)化制造 已經(jīng)成為制造業(yè)運(yùn)作的一種新模式 而作為制造業(yè)中的重要資源的數(shù)控機(jī)床需要實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行 因 此 本文著重研究了面向網(wǎng)絡(luò)化制造的d n c 通信技術(shù) 并針對(duì)機(jī)電綜合訓(xùn)練中心的數(shù)控設(shè)備及軟件 系統(tǒng) 完成了面向網(wǎng)絡(luò)化制造的d n c 系統(tǒng)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建 構(gòu)建了n c 代碼傳輸平臺(tái) 并對(duì)其 關(guān)鍵技術(shù)作了系統(tǒng)的闡述與分析 其中包括 異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)通信 分布式數(shù)字控制 d n c 機(jī)床無(wú)線 通訊網(wǎng)絡(luò)以及產(chǎn)品全生命周期管理等 最后提i 且了面向剛絡(luò)制造c a d c a p p c a i d n c 系統(tǒng)集成的解決 方案 在上述技術(shù)實(shí)施完成的基礎(chǔ)上闡述該實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)州狀況和軟件實(shí)現(xiàn)體系 并對(duì)優(yōu)化教學(xué)模式 進(jìn)行了一定的探索 論文完成的主要工作如下 1 根據(jù)部門特點(diǎn)和現(xiàn)有的軟硬件情況 完成中心主干網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 建立機(jī)床通訊無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò) 對(duì)每臺(tái)機(jī)床安裝無(wú)線接入點(diǎn) 并將其與中心的有線局域網(wǎng)相連接 2 針對(duì)多種數(shù)控系統(tǒng)確定接入方式 制f 1 機(jī)床連接線 接入智能終端 并進(jìn)行通訊測(cè)試 保證每 臺(tái)機(jī)床能夠通訊暢通 能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控代碼 系統(tǒng)參數(shù)的傳輸 并且對(duì)加工過(guò)程數(shù)控機(jī)床的狀態(tài)進(jìn)行 監(jiān)控 對(duì)通信過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析 升提供解決方案 3 根據(jù)中心教師 學(xué)生和管理員等角色進(jìn)行權(quán)限配置 根據(jù)設(shè)備和產(chǎn)品狀況建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和機(jī) 床結(jié)構(gòu)樹 對(duì)車間中的數(shù)控代碼 圖文檔等數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集中管理 同時(shí)為中心所涉及到的教學(xué) 加工等 作建立相應(yīng)的流程 從而對(duì)項(xiàng)目或流程控制 4 對(duì)網(wǎng)絡(luò)化制造模式 f 的數(shù)控教學(xué)體系進(jìn)行一定的探討 教學(xué)過(guò)程中模擬對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 制造 工 藝的全生命周期管理 并根據(jù)所制定的流程將產(chǎn)品加工成型 關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床 d n c 串行通信 以太網(wǎng) 智能終端 r e s e a r c ho nd n c s y s t e mo r i e n t e dt ot h e n e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g s h ij i x i a n g r e nz u p i n g s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g yi nr e c e n ty e a r s n e t w o r km a n u f a c t u r i n g h a sb e c o m ean e wr u n n i n gm o d eo fe n t e r p r i s e s b e i n gt h ei m p o r t a n tr e s o u r c e s n ct o o lm u s tb er u nu n d e r n e t w o r km o d et om e e tt h er e q u i r e m e n to f n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g t h e r e f o r e t h i sp a p e rf o c u s e so ns t u d y o f t h ed n cc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g i e su n d e rn e t w o r k e dm a n u f a c t o d n gc o n d i t i o n a n dt h ee s t a b l i s h m e n t o fn e t w o r k b a s e ds y s t e mp l a t f o r mo fd n ci n t e g r a t e dh a r d w a r ea n ds o f t w a r ei nm a c h i n e r ya n de l e c t r o n i c i n t e g r a t e dl a b o r a t o r y m e a n w h i l e t h et r a n s m i u i n gp l a t f o r mo fn cc o d ei sc o n s t r u c t e d t h e na n a l y s e st h e k e yt e c h n o l o g y s u c ha sd i s t r i b u t e dn u m e r i c a lc o n t r o l d n c c n cn e t w o r ks y s t e mb a s e do nw i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n t h ew h o l el i f ec y c l em a n a g e m e n to f t h ep r o d u c t p l m a n ds oo n i nt h ee n d s y s t e m a t i c a l l y t h et h e s i ss t u d i e di nt h ei n t e g r a t e ds y s t e mo fc a d c a m c a p p d n c d i s c u s st h ea p p l i c a t i o n s o f t w a r e r e a l i z a t i o ni n f r a s t r u c t u r eo f t h el a ba n dt h ep r o b ei n t ot h eo p t i m i z e dt e a c h i n gm o d e t h em a i nc o n t r i b u t i o n si n c l u d e 1 t h et r u n kn e t w o r kw a se s t a b l i s h e df i r s t s ow a st h ew i r e l e s sc o n m n n n i c a t i o nn e t w o r ko fm a c h i n et o o l s e v e r ys i n g l en cm a c h i n et o o lw a sf i x e dw i t ha l la c c e s sp o i n tw i t hw h i c ht ol i n kw i r ei n t r a n e ts u b s e q u e n t l y 2 m a k i n gc o n n e c t i v el i n ef o ra l lt h en cm a c h i n et o o l st ol i n kt h ei n t e l l i g e n tt e r m i n a l c o n n e c t i o nt e s tw a s a l s om a d et oe n s u r et h ef l u e n c yw h e nt r a n s m i s s i o no f t h en cc o d ea n dt h ep a r a m e t e r a st ot h ep r o b l e m si n c o m m u n i c a t i o n s o l u t i o nw a sp u tf o r w a r d 3 c o n f i g u r i n gt h et i t l e sf o rt e a c h e r sa n ds t u d e n ba c c o r d i n gt ot h er o l et h e yp l a y e d a n dc o n s t r u c tt h e s t r u c t u r et r e eo f t h ep r o d u c t sa n dm a c h i n et o o l s w i t h i nw h i c ht om a n a g ea l lt h ed a t ac o n c e n t r a t e d l ys u c h 鷦 n cc o d e s d r a w i n g sa n dd o c u m e n t s a n ds oo n 4 n e wt e a c h i n gm o d eh a sb e e np r o b e du n d e rt h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gc o n d i t i o n s i m u l a t et h ep r o d u c t l i f em a n a g e m e n t p l m i n c l u d i n gd e s i g n a t i o n m a n u f a c t u r i n ga n dt e c h n i c s f i n a l l yc o m p l e t et h ep r o d u c t i o n f o l l o w i n gt h ee s t a b l i s h e df l o w k e y w o r d s n cm a c h i n e t o o l d i s t r i b u t e dn u m e r i c a lc o n t r o l s e r i a lc o m m u n i c a t i o n e t h e r n e t i n t e l l i g e n t t e r m i n a l s e r i a ls e r v e r h 東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得 的研究成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含 其它人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果 也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu) 的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均 已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意 東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 東南大學(xué) 中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所 國(guó)家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位 論文的復(fù)印件和電子文檔 可以采用影印 縮印或其它復(fù)制手段保存論文 本人 電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致 除在保密期內(nèi)的保密論文外 允許論 文被查閱和借閱 可以公布 包括刊登 論文的全部或部分內(nèi)容 論文的公布 包 括刊登 授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理 日期 第一章緒論 1 1 論文的研究背景 第一章緒論 隨著我國(guó)成功加入w t o 目前全球的制造業(yè)向中國(guó)的快速轉(zhuǎn)移 中國(guó)日益成為世界的制造中心 我國(guó)制造業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的重要機(jī)遇期 先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企 業(yè)發(fā)展的自覺(jué)要求 先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備正在以前所未有的速度進(jìn)入到千千萬(wàn)萬(wàn)中國(guó)的各類制造業(yè) 能 否快速培養(yǎng)大量掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì) 制造技術(shù)的人才就成了擺在我們理工科院校面前急需解決的問(wèn)題 解決此問(wèn)題的著手點(diǎn)正是建立一個(gè)高水平的體現(xiàn)現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的實(shí)驗(yàn)基地 形成一個(gè)全方位的 教學(xué)環(huán)境 在軟硬件設(shè)備都達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上再對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行一定的探索 當(dāng)今制造業(yè)中 一部分企業(yè)為把握市場(chǎng)機(jī)遇 急于尋找合適的數(shù)控加工設(shè)備 而另一部分企業(yè)卻 為數(shù)控設(shè)備得不到充分利用甚至閑置而頭疼 一部分企業(yè)雖有一定數(shù)控加工設(shè)備 但軟件資源缺乏 或缺少高素質(zhì)的編程人員 有些高?？蒲兴m然有豐富的軟件資源和高素質(zhì)的編程人員 但缺乏必 要的數(shù)控設(shè)備 造成資源的浪費(fèi) 對(duì)于企業(yè)中存在的問(wèn)題 其解決方式是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化制造 實(shí)現(xiàn)數(shù) 控設(shè)備資源的共享 進(jìn)行數(shù)控資源的配置幣 重組 以網(wǎng)絡(luò)化制造模式進(jìn)行新產(chǎn)品的研制和加工 也 就是說(shuō) 企業(yè)在缺乏數(shù)控加工能力的情況下 不是一味的增加數(shù)控設(shè)備的投入 而是從降低企業(yè)投 資風(fēng)險(xiǎn)出發(fā) 需求合適的具有數(shù)控加工能力的盟友結(jié)成企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟 在不需要投入大量資金的情 況下 盡可能獲得所需要得數(shù)控加工資源 擴(kuò)大企業(yè)得數(shù)控加工能力 提高企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng) 適 應(yīng)多樣化加工的能力 使合作各方的資源得到充分的利j h 降低生產(chǎn)成本 爭(zhēng)取在局部最優(yōu)的基礎(chǔ) 上取得全局最優(yōu) 網(wǎng)絡(luò)化制造對(duì)數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行提山了要求 數(shù)控機(jī)床的通信接口決定了數(shù)控 的機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)模式 目前 我國(guó)的大多數(shù)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床只具有串行通信能力 無(wú)法直接接入網(wǎng)絡(luò) 只能通過(guò)數(shù)控機(jī)床提供的r s 2 3 2 接口實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序的接收和發(fā)送 這種信息傳輸方式也就是所說(shuō)的 d n c d i r e c t n u m e r i c a lc o n t r o l 或d i s t r i b u t e dn u m e r i c a lc o n t r 0 1 d n c 是車間內(nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工信息 集成的一種主要方式 目前對(duì)它的研究主要考慮本車間信息的集成和傳輸 研究重點(diǎn)主要放在車間 內(nèi)部 采用基于以太網(wǎng)的d n c 通信系統(tǒng) 通過(guò)在d n c 控制計(jì)算機(jī)上集成n c 代碼異地傳輸平臺(tái)能 夠?qū)崿F(xiàn)車間的信息集成 也能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟之間的設(shè)備資源共享 實(shí)現(xiàn)n cm i 代碼的異地傳 輸 d n c 系統(tǒng)通過(guò)實(shí)現(xiàn)數(shù)控加r 信息集成 從而大大提高數(shù)控設(shè)備利用率 減少了數(shù)控設(shè)備可m i 時(shí)間的相對(duì)浪費(fèi) 而在d n c 控制計(jì)算機(jī)上集成n c 代碼的傳輸平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備資源共享和數(shù) 控設(shè)備的重組 減少了數(shù)控設(shè)備可加工時(shí)間的絕對(duì)浪費(fèi) 本文的研究針對(duì)我國(guó)企業(yè)數(shù)控設(shè)備的現(xiàn)狀 以及數(shù)控教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題 充分結(jié)合我國(guó)國(guó)情 對(duì)于提高數(shù)控設(shè)備的利用率 提高數(shù)控教學(xué) 成果 快速反映市場(chǎng)機(jī)遇具有重要意義 1 2 數(shù)控加工網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù) 國(guó)家科技部關(guān)于網(wǎng)絡(luò)化制造1 1 1 的定義為 網(wǎng)絡(luò)化制造是按照敏捷制造的思想 采用i n t e m e t 技術(shù) 建立靈活有效 互惠互利的動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟 有效地實(shí)現(xiàn)研究 設(shè)計(jì) 生產(chǎn)和銷售各種資源的重組 從而提高企業(yè)的市場(chǎng)快速反應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)能力的新模式 使川網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)與企業(yè)間可進(jìn)行跨地域協(xié)同設(shè) 計(jì) 協(xié)同制造 信息共享遠(yuǎn)程監(jiān)控及遠(yuǎn)程服務(wù) 以及企業(yè)與社會(huì)間的供應(yīng)銷售和服務(wù)等內(nèi)容 在狹 義上表現(xiàn)為企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化 即將企業(yè)內(nèi)部的管理部門 設(shè)計(jì)部門 生產(chǎn)部門在網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)庫(kù)技 l 東南人學(xué)碩士學(xué)位論文 術(shù)支持下進(jìn)行系統(tǒng)集成 伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)化制造已成為制造 業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì) 網(wǎng)絡(luò)化具體需要解決的相關(guān)技術(shù)包括 數(shù)控代碼的網(wǎng)絡(luò)傳輸 工藝參數(shù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu) 化與傳輸 設(shè)計(jì)與制造的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型管理 網(wǎng)上交流機(jī)制 工藝的設(shè)計(jì)和定義 工藝計(jì)劃和調(diào)度 車間管理與控制 1 2 1 數(shù)控機(jī)床的使用現(xiàn)狀 網(wǎng)絡(luò)化制造過(guò)程中的數(shù)控機(jī)床是組成先進(jìn)制造業(yè)自動(dòng)化的重要設(shè)備 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的擁有量在 機(jī)床中占2 5 數(shù)控機(jī)床的研究和普及與 i 業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比 有很大差距 在我國(guó)己經(jīng)應(yīng)用自動(dòng)化 技術(shù)的企業(yè)所使用的數(shù)控系統(tǒng)大多數(shù)是從國(guó)外進(jìn)口的 國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床使用的數(shù)控系統(tǒng)和伺服裝置 大部分是f a n u c 三菱 西門子等產(chǎn)品 嚴(yán)重制約了我國(guó)先進(jìn)制造業(yè)生產(chǎn)效率的提高以及企業(yè)競(jìng)爭(zhēng) 力的增強(qiáng) 在我國(guó)的數(shù)控機(jī)床使用中 有些應(yīng)用的很好 充分發(fā)揮了效益 而大多數(shù)卻存在開動(dòng)率和利用 率不高 經(jīng)濟(jì)效益不理想等問(wèn)題 造成資源的極大浪費(fèi) 阻礙了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng) 在使用數(shù)控機(jī) 床設(shè)備中又普遍存在五個(gè) 不用 的實(shí)際問(wèn)題 1 不會(huì)用 操作 編程復(fù)雜 會(huì)操作 編雅的人員少 2 不愿用 即使會(huì)操作 編程 對(duì)于單制 j 批量生產(chǎn) 由于編程繁瑣 技術(shù)人員寧愿安排使用普 通機(jī)床加工 3 不敢用 編程和控制稍有失誤 即造成設(shè)備和質(zhì)量事故 即便采用空車運(yùn)轉(zhuǎn)和軟材料試切 仍 不能避免上述問(wèn)題 特別是復(fù)雜或重要零件的加工 往往不敢使用數(shù)控機(jī)床 4 不能用 復(fù)雜工件的編程量較大 受控制系統(tǒng)容量的限制而不能使用 5 不好用 某些商品化編程軟件 只提供加工理想形狀的幾何仿真 不考慮工件實(shí)際成型的物理 仿真和切削過(guò)程的仿真 不能提供切削參數(shù)的優(yōu)化功能 遇到大型復(fù)雜工件 即使計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng) 生成數(shù)控代碼 操作者仍感到程序調(diào)整困難 技術(shù)引進(jìn)的先進(jìn)制造設(shè)備 有的出現(xiàn)軟 硬件不是同一廠家產(chǎn)品現(xiàn)象 造成軟件部分功能與硬 件不配套 甚至某些動(dòng)作無(wú)法執(zhí)行 或者系統(tǒng)軟件又缺乏硬件的一些功能指令資料及接口軟件等 影響了先進(jìn)制造設(shè)備的開發(fā)工作 1 2 2 數(shù)控教學(xué)的現(xiàn)狀 高等職業(yè)教育擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)人才的重任 要為國(guó)家提供商素質(zhì)的實(shí)用型人才 就必須建立一個(gè)高 水平的能體現(xiàn)現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)基地 近幾年來(lái) 國(guó)家加大了對(duì)教育的投入 使先進(jìn)的教學(xué) 設(shè)備進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室 各高校機(jī)械專業(yè)紛紛購(gòu)進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備用于教學(xué)實(shí)習(xí) 隨著數(shù)控設(shè)備數(shù)量和品 種的增加 如何加強(qiáng)對(duì)這些設(shè)備的管理 進(jìn)行合理配置 并在教學(xué)中發(fā)揮出最大的效益成為數(shù)控教 學(xué)老師面l 臨的重要問(wèn)題 在實(shí)際的編程和加i 通訊過(guò)程中也遇到很多問(wèn)題 如下面分析 1 程序傳輸 由于數(shù)控機(jī)床引進(jìn)的時(shí)間不同 從早期r s 2 3 2 串行接口的數(shù)控機(jī)床 到現(xiàn)在既能提 供串行接口又能提供網(wǎng)絡(luò)接口的新瓔數(shù)控機(jī)床 不同的發(fā)展階段 不同的版本 導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)繁雜 各系統(tǒng)之間所用的通信協(xié)議 波特率數(shù)據(jù)位 停止位 奇偶校驗(yàn) 開始符和結(jié)束符等 和通信電纜互不 一樣 造成相互之間不兼容的現(xiàn)狀 2 由于沒(méi)有通訊網(wǎng)絡(luò) 只好電腦單機(jī)傳輸雅序 頻繁的熱插拔極易燒壞機(jī)床的接口 3 實(shí)驗(yàn)室有一臺(tái)教學(xué)系統(tǒng) 由于內(nèi)存空間較小 存放程序數(shù)量少 大量的加工程序不得不進(jìn)行反復(fù) 2 箱一章緒論 刪除和鍵入 使得輔助時(shí)間加長(zhǎng) 影響了數(shù)控機(jī)床的加 l 效率 4 學(xué)生手工編寫完的零件g 代碼加 程序 往輸入數(shù)控機(jī)床前 需要指導(dǎo)老師檢查 由于每個(gè)學(xué)生 的思路方法不同 檢查起來(lái)很費(fèi)時(shí)聞 5 學(xué)生在做數(shù)控實(shí)驗(yàn)時(shí) 是分批成組進(jìn)行 每組學(xué)生將自己編寫好的程序從控制面板上輸入 由于 環(huán)境嘈雜 極易出錯(cuò) 常常因?yàn)檩斿e(cuò)一個(gè)字符造成實(shí)驗(yàn)件報(bào)廢和刀具損壞 6 程序管理 由于傳輸不便 有許多實(shí)驗(yàn)的f 序都是在控制面板上現(xiàn)編現(xiàn)用 由于內(nèi)存空間小 以 及誤操作等原因 程序經(jīng)常丟失 管理上缺乏條理 7 所有的數(shù)控程序都是用文件夾的方式保存在電腦上 時(shí)間長(zhǎng)了 哪些是畢業(yè)設(shè)計(jì)的程序 哪些是 科研課題的程序 以及平時(shí)教學(xué)應(yīng)用的程序 經(jīng)常要花費(fèi)人量時(shí)間去查找 由于數(shù)控系統(tǒng)存在差異 不同版本的程序保存也容易引起混亂 8 電腦上的數(shù)控程序和c a d 模型圖 刀貝t 消單等都是獨(dú)立保存的 時(shí)間一長(zhǎng) 就難以確認(rèn)它們之 間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 給再次使用造成麻煩 9 在程序調(diào)試階段 數(shù)控機(jī)床和電腦不能實(shí)時(shí)通信 有許多在電腦上編的程序到機(jī)床上調(diào)試更改后 不能及時(shí)更新 電腦中保存的仍是老版本的程序 下次調(diào)j j 還需要重新調(diào)試修改 1 0 由于對(duì)數(shù)控程序沒(méi)有權(quán)艱管理 學(xué)生在使用電腦時(shí) 出于好奇上下查閱電腦中的文件 時(shí)常出 現(xiàn)挪動(dòng)和改動(dòng)的現(xiàn)象 1 1 程序編輯修改 學(xué)生初學(xué)編程指令 手 編制零件的加工程序 在修改時(shí) 一般是控制面板上或 在電腦的記事本中完成 由于還沒(méi)有用到的數(shù)控編程工具 生成的g 代碼程序無(wú)法進(jìn)行比較模擬 出現(xiàn)錯(cuò)誤也只能在試切時(shí)發(fā)現(xiàn) 上述問(wèn)題必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的制造方式進(jìn)行俐決 網(wǎng)絡(luò)化制造中的關(guān)鍵通信技術(shù)提供一個(gè)數(shù)控代碼 的傳輸平臺(tái) 學(xué)生可以完成自己數(shù)控程序的凋用和上傳 同時(shí)借助于協(xié)同管理技術(shù)完成對(duì)自己設(shè)計(jì) 制造數(shù)據(jù)的科學(xué)管理 1 2 3 網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控加工中的意義 以i n t e m e t 為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是對(duì)2 1 世紀(jì)人類發(fā)展影響最大的技術(shù)之一 對(duì)制造業(yè)來(lái)說(shuō) i n t e m e t 的崛起 既是一場(chǎng)嚴(yán)竣的挑戰(zhàn) 也是一個(gè)難得的機(jī)遇 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 通信技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合 正在用一種新的形式把整個(gè)社會(huì)連接在一起 形成 個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)社會(huì) 改變著人類生活的各個(gè)方 面 在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在使經(jīng)濟(jì)活動(dòng)方式發(fā)生極人的變化 促使全球經(jīng)濟(jì)一體化 形成一種 全新的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì) 對(duì)制造業(yè)來(lái)說(shuō) 這恰恰是一個(gè)十分難得的機(jī)遇 自覺(jué) 主動(dòng)地利用信息技術(shù)來(lái)改 造和強(qiáng)化自身 依托網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)本地和異地企業(yè)信息 資源的共享 改造企業(yè)現(xiàn)行不合理的組織結(jié)構(gòu) 采 i i 先進(jìn)的數(shù)字化 信息化 智能化 集成化的制造策略 實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的低成本運(yùn)行 努力提高 對(duì)市場(chǎng)需求的快速響應(yīng)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 這才是制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)新之路 開展網(wǎng)絡(luò)化制造涉及到 制造企業(yè)從產(chǎn)品市場(chǎng)定位 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 制造 供銷 維修服務(wù) 管理等各個(gè)環(huán)節(jié)的改造調(diào)整 是以 現(xiàn)代信息處理技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)和設(shè)備 對(duì)制造業(yè)企業(yè)進(jìn)行全方位 多角度 高效 和安全的改造 同時(shí) 系統(tǒng)集成產(chǎn)生著新的先進(jìn)制造技術(shù)促進(jìn)制造技術(shù)本身的發(fā)展 網(wǎng)絡(luò)化制造可 以實(shí)現(xiàn)制造的敏捷 優(yōu)質(zhì) 高效 低耗 清潔 是現(xiàn)代制造業(yè)的一項(xiàng)前沿技術(shù) 因此 與之相關(guān)的 關(guān)鍵技術(shù) 應(yīng)用技術(shù)的攻關(guān) 相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化 應(yīng)用服務(wù)體系的建立和相關(guān)政策環(huán)境的建 設(shè) 企業(yè)和行業(yè)的應(yīng)用示范等 必然是網(wǎng)絡(luò)化制造重要的項(xiàng)目?jī)?nèi)容 開展網(wǎng)絡(luò)化制造 程 對(duì)于盤活 用好企業(yè)現(xiàn)有資源 提高相關(guān)企業(yè)的創(chuàng)新能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 實(shí)現(xiàn)區(qū)域資源優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 促進(jìn)火型集團(tuán)公司的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)升級(jí) 改造和提升傳統(tǒng)制造產(chǎn) 3 東確人學(xué)碩士學(xué)位論文 業(yè) 實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的根本轉(zhuǎn)變 滿足我國(guó)進(jìn)入w t o 后參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的需要 具有直接的現(xiàn)實(shí)意 義 千千萬(wàn)萬(wàn)中國(guó)的各類制造業(yè)企業(yè)正急需掌握這項(xiàng)技能的人才 因此對(duì)于數(shù)控技能培訓(xùn)的院校 能否在教學(xué)實(shí)習(xí)中使學(xué)生真正掌握這項(xiàng)技術(shù) 使學(xué)生所學(xué)滿足未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的要求 意義重大 而且這對(duì)于帶動(dòng)我國(guó)制造業(yè)整體科技進(jìn)步 促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展 促進(jìn)我國(guó)先進(jìn)制造 技術(shù)發(fā)展 促進(jìn)軟件和其他信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展二實(shí)現(xiàn) 以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè) 以信息化帶動(dòng)工業(yè) 化 以工業(yè)化促進(jìn)信息化 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展 的宏偉目標(biāo) 具有重大的戰(zhàn)略意義a 1 2 4 網(wǎng)絡(luò)化制造基礎(chǔ)工作框架 在網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境下 企業(yè)內(nèi)部或者企業(yè)之間的數(shù)控加工以何種方式相互聯(lián)系 以何種內(nèi)容進(jìn) 行相互合作 這就需要我們建立基丁網(wǎng)絡(luò)化制造的數(shù)控加i 模型 在企業(yè)中 分析數(shù)控加一 整個(gè)過(guò)程 可猷將其劃分為產(chǎn)品設(shè)計(jì) 工藝編制 數(shù)控代碼編制 加 工 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等兒個(gè)功能環(huán)節(jié) 為使數(shù)控機(jī)床與網(wǎng)絡(luò)連接成一個(gè)完整的系統(tǒng) 需要將以上各環(huán) 節(jié)形成功能模塊 既要分別實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的集成 建立先進(jìn)制造數(shù)控加工裝備的聯(lián)網(wǎng) 又要實(shí)現(xiàn)各功 能模塊之間的相關(guān)連接以及模塊內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化 建立先進(jìn)制造數(shù)控加工裝備的內(nèi)聯(lián)網(wǎng) i n t r a n e t 其 中需要應(yīng)用到c a d 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) c a p p 計(jì)算機(jī)輔助工藝 c a m 計(jì)算機(jī)輔助制造 p d m 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 故障診斷 檢測(cè)加上環(huán)境 預(yù)報(bào)機(jī)床 刀具 工件加工狀態(tài) 故障診斷 控制工藝 系統(tǒng)穩(wěn)定性 等重要的先進(jìn)制造技術(shù) 這里以數(shù)控加工基礎(chǔ)技術(shù)為主線 以t c p i p t r a n s f e r c o n t r o l p r o t o e o l i n t e r n e tp r o t o c o l 傳輸控制協(xié)議 網(wǎng)際協(xié)議 協(xié)議為網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái) 開發(fā)c a d c a m 系統(tǒng)的網(wǎng) 絡(luò)化制造技術(shù) 來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工基礎(chǔ)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化1 3 1 將具有自動(dòng)生成數(shù)控代碼和代碼校驗(yàn)?zāi)?力的c a d c a m 系統(tǒng)集成到企業(yè)主干網(wǎng)絡(luò)上 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控加工基礎(chǔ)工作主要是考慮網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品加工所需要的最底層 最基本的作業(yè) 不考慮數(shù) 控加工中包含的物理因素 如物料流 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 切削力及振動(dòng) 磨損及精度等 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控 加 的基礎(chǔ)工作流程如圖 它包括產(chǎn)品特征造硝 工藝參數(shù)優(yōu)化 走刀軌跡生成 n c 仿真 n c 代 碼傳輸 加工及網(wǎng)上交流等u l 作環(huán)箝 以該基礎(chǔ)工作為依托 建立面向數(shù)控加工裝備的樣板網(wǎng)絡(luò) 圖1 1網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控加 基礎(chǔ)工作流程 圖l 2 所示為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)紹化制造的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙?它將數(shù)控加工流程的每個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接 構(gòu)建 數(shù)控加工的網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境 為全球化制造環(huán)境的形成奠定基礎(chǔ) 4 第一章緒論 c a d c a m 圖1 2 網(wǎng)絡(luò)化制造的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 1 3 本文研究?jī)?nèi)容與主要成果 鳧產(chǎn) 本文結(jié)合結(jié)合機(jī)電綜合訓(xùn)練中心的部fj 特點(diǎn)和軟硬件的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工的兩絡(luò)化 著重進(jìn) 行了以下一些方面的研究 1 完成中心主干網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建立 建立機(jī)床通訊無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò) 對(duì)每臺(tái)機(jī)床安裝無(wú)線接入 點(diǎn) 并將其與中心的有線局域網(wǎng)相連接 2 對(duì)于異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)d n c 通信功能的實(shí)現(xiàn) 其中包括f a n u c s i e m e n s 三菱 廣州數(shù)控 華 中世紀(jì)星五種數(shù)控車床系統(tǒng) 加 中心有f a n u c s i e m e n s 西班牙f a g o r h a a s s k y 五種系 統(tǒng) 針對(duì)各種數(shù)控系統(tǒng)制作機(jī)床連接線 接入智能終端 并進(jìn)行通訊測(cè)試 保證每臺(tái)機(jī)床能夠遙訊 暢通 4 分析各種數(shù)控系統(tǒng)的通訊和編程差異 能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控代碼 系統(tǒng)參數(shù)的傳輸 并且對(duì)加工過(guò)程 數(shù)控機(jī)床的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控 對(duì)通信過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析 并提出解決方案 3 根據(jù)中心教師學(xué)生等角色進(jìn)行權(quán)限配置 根據(jù)設(shè)備和產(chǎn)品狀況建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和機(jī)床結(jié)構(gòu)樹 對(duì)車間中的數(shù)控代碼 圖文檔等數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集中管理對(duì)車間中的數(shù)控代碼 圖文檔等數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)集中管理 同時(shí)對(duì)中心所涉及到的教學(xué) 加 等 作建立相應(yīng)的流程 從而對(duì)項(xiàng)目或流程的控制 實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化 即內(nèi)部的管理部門 設(shè)計(jì)部門 生產(chǎn)部門在網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)支持下進(jìn)行系統(tǒng) 集成 5 對(duì)網(wǎng)絡(luò)化制造模式下的數(shù)控教學(xué)體系進(jìn)彳了一定的探討 教學(xué)過(guò)程中模擬對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 制造 工 藝的全生命周期管理 并根據(jù)所制定的流程將產(chǎn)品加工成型 5 東南人學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章中心主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)化制造的基礎(chǔ) 隨著計(jì)算機(jī)的普及與發(fā)展 它已經(jīng)深入到制造業(yè)的每個(gè)角落 主干網(wǎng)絡(luò)的建立包括選用網(wǎng)絡(luò)硬件組建局域網(wǎng) 配置協(xié)議 測(cè)試網(wǎng)絡(luò) 使各個(gè)部門能夠進(jìn)行相互之 間的信息訪問(wèn)等 網(wǎng)絡(luò)化制造中的各項(xiàng)主要技術(shù)都是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為支撐的 主干網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)需滿足d n c 系統(tǒng)的需求 結(jié)合東南人學(xué)機(jī)電綜合訓(xùn)練中心網(wǎng)絡(luò)化制造實(shí)驗(yàn)室的 設(shè)備資源以及數(shù)據(jù)服務(wù)器 計(jì)算機(jī)客戶端 本文提出了藎丁 以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù) 數(shù)控設(shè)備的 數(shù)據(jù)傳輸首先通過(guò)串口服務(wù)器 智能終端 轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)網(wǎng)數(shù)據(jù)包 然后通過(guò)有線或者無(wú)線傳輸?shù)?方式進(jìn)入主干網(wǎng)絡(luò) 其逆過(guò)程原理相同 而產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 工藝和數(shù)控程序的編制等等其流程也是基 于以太網(wǎng)的 整個(gè)中心的教學(xué)圖紙 數(shù)控程序也都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行內(nèi)部交流 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷完善 數(shù)據(jù)的傳輸將更加快速 穩(wěn)定 本章將 從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)組成的各個(gè)部分出發(fā) 進(jìn)行相應(yīng)的分析 選材 完成網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并將其 搭建 保證網(wǎng)絡(luò)連接暢通 2 1 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的組成 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)連網(wǎng)已成為企業(yè)和車間的一般要求 計(jì)算機(jī)局 域網(wǎng)的發(fā)展也為車間 企業(yè)的信息集成帶來(lái)了呵能 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)在集成的d n c 系統(tǒng)中可用于工廠 層 車間層 單元層和一r 作站層的計(jì)算機(jī)連網(wǎng) 過(guò)去 單元控制器與工作站的連接多采用串行通訊 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和價(jià)格的下降 現(xiàn)在更多的考慮采用局域網(wǎng)方式 2 1 1d n c 系統(tǒng)中常見(jiàn)的局域網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議 d n c 系統(tǒng)中常見(jiàn)的局域網(wǎng)有e t h e r n e t 和d e c n e t 等 其中 e t h e n r e t 以太網(wǎng) 是d n c 系統(tǒng)中使用 最多的一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) 它以c s m a c d 方式 f 作 采用同軸電纜作為總線傳輸媒體 以太網(wǎng)由美 國(guó)x e r o x 公司a l t o 研究中心和s t a n f o r d 大學(xué)合作研制 1 9 8 0 年9 月 d e c i n t e l 和x e r o x 三個(gè)公 司合作制定有關(guān)以太網(wǎng)的工作標(biāo)準(zhǔn) 由于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)由上述三個(gè)公司制定 所以又被稱為d i x 規(guī)范 該規(guī)范被工業(yè)界廣泛接受 成為事實(shí)上的丁 業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 目前 以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展非?？?已出現(xiàn)了快速 以太網(wǎng) 超高速以太網(wǎng)等 d n c 系統(tǒng)使用的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議主要有t o p m a p l l 3 1 和t c p i p 等 t o p 技術(shù)和辦公協(xié)議 是美國(guó)波音公司7 0j f 代研究的州于辦公自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 用來(lái)連接公司多種類型和廠家的微機(jī) 小型機(jī) 工作站 終端以及打印機(jī)和繪圖儀等 并提供文字 處理 文件傳輸 電子郵件 圖形傳輸 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)和事務(wù)處理的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn) m a p 制造自動(dòng)化協(xié)議 是美國(guó)通用汽車公司8 0 年代初為了實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng) 單元控制器 工作終端 可編程邏輯控制器 p l c 材料加工系統(tǒng) 機(jī)器人以及其他自動(dòng)化設(shè)備之間的通信而研究的一種用于制造自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié) 議 m a p 是通道存取方式為令牌總線的寬帶局域網(wǎng) 符合i e e e 8 0 2 4 標(biāo)準(zhǔn) 所有智能化了的設(shè)備都 可以通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的接口與該網(wǎng)絡(luò)連接 以避免不同控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間信息交換而造成的 耗費(fèi) 它以開放式系統(tǒng)和i s o 參考模型為基礎(chǔ) 在i s o 規(guī)定的范圍內(nèi)允許多種協(xié)議方式以滿足不同的 6 第二章中心主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 應(yīng)用場(chǎng)合 m a p 在每一個(gè)1 2 m h z 頻寬的通道內(nèi) 以傳輸速度1 0 mb p s 進(jìn)行信息傳遞 m a p 共有3 個(gè)1 2 m h z 通道可供選擇 此外 它還提供r 優(yōu)先級(jí)和 立即響應(yīng) 作為選擇方案 總之 m a p 將 寬帶技術(shù) 總線技術(shù)和無(wú)源工作站耦合融為一體 從而高度保證了信息無(wú)錯(cuò)傳輸 1 9 8 4 年通用汽車公 司和波音公司參加由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局召開的計(jì)算機(jī)會(huì)議n c c 并在會(huì)上達(dá)成協(xié)議 將t o p 擴(kuò)充為m a p 的辦公室技術(shù)版本 于是出現(xiàn)了t o p m a p 的結(jié)合 形成了一套即可支持生產(chǎn) 又可支持辦公的完 整的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) m a p f r o p 體系結(jié)構(gòu)1 廣泛應(yīng)用于各種不同類型的企業(yè) 并被選為支持企業(yè)c i m s 過(guò)程的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議i p 和傳輸控制協(xié)議t c p 一起構(gòu)成著名的t c p i p 協(xié)議 它是事 實(shí)上的網(wǎng)絡(luò)互連標(biāo)準(zhǔn) 目前絕大部分網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)都支持它 如n e t w a r e w i n d o w sn ts e r v e r l a n s e r v e r l i n u x 等 2 1 2t c p i p 協(xié)議簡(jiǎn)介 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織1 s o 的開放系統(tǒng)互聯(lián)o s i 1 m e m a t i o n a ls t a n d a r do r g a n i z a t i o n o p e ns y s t e m i n t e r c o n n e c t i o n 參考模型將網(wǎng)絡(luò)分為 麻朋層 表示層 會(huì)話層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層和物理 層七個(gè)層次 1 p i p p l 是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的 也是i n t e m e t 網(wǎng)絡(luò)中使用的一種通信協(xié)議 對(duì)照o s l 七層參考模型 可以把t c p i p 分為四個(gè)層次 應(yīng)用層 傳輸層 因特網(wǎng)層 網(wǎng)絡(luò)接口層 采用分層模 型的方法有利于網(wǎng)絡(luò)的描述和結(jié)構(gòu)化 下面簡(jiǎn)單介紹一下 1 應(yīng)用層 應(yīng)用層最容易理解 它對(duì)應(yīng)于我們非常熟悉的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)h j 程序 如w w w 瀏覽器 f t p 程序 e m a i l 電子郵件程序等等 2 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 并不由廊j h 程序直接發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)接口卡或網(wǎng)絡(luò)線纜中傳輸 而是 將它們傳送到傳輸層 傳輸層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分段并將其組織成數(shù)據(jù)流 這些段被按順序編號(hào)后發(fā)送到 目的主機(jī) 如果有的段在傳輸過(guò)程中丟失了 目的主機(jī)會(huì)要求源主機(jī)丟失發(fā)送的段 在t c p i p 分層 模型中提供了兩個(gè)協(xié)議用于數(shù)據(jù)輸 t c p 和u d e 3 因特網(wǎng)層 因特網(wǎng)層提供了三個(gè)主要功能 尋址 打也和路由選擇 i p 協(xié)議就駐留在這一層 伊地址也在 這一層被封裝 當(dāng)信息從傳輸層劍達(dá)時(shí) i p 協(xié)議給信息加上該層的標(biāo)題 標(biāo)題包括 源主機(jī)i f 地址 目的主機(jī)1 p 地址 傳輸協(xié)議 t c p 或u d p 檢驗(yàn)和以及生存期 t i m e t o 1 i v e 等信息 4 網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)絡(luò)接口層接受因特網(wǎng)層的數(shù)據(jù)包 并加上幀標(biāo)題使之成為數(shù)據(jù)幀 幀標(biāo)題包括 源主機(jī)的m a c 物理地址 目的主機(jī)或缺省網(wǎng)關(guān)的m a c 物理地址以及循環(huán)冗余校驗(yàn)等 然后將數(shù)據(jù)幀以二進(jìn)制位的 形式放到傳輸線上傳輸 在t c p i p 協(xié)議分層模型的傳輸層 提供了兩個(gè)協(xié)議用于數(shù)據(jù)傳輸 傳輸控制協(xié)議 t c p t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c 0 1 和客戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議u d p u s e rd a t ag r a mp r o t o c 0 1 t c p 提供面向連 接的通信 它是可靠的 有保證的傳輸協(xié)議 u d p 協(xié)議提供無(wú)連接的服務(wù) 它不能保證目的主機(jī)一定 接受到數(shù)據(jù) i p i n t e m e tp r o t o c 0 1 協(xié)議提供主機(jī)的邏輯尋址 網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)主機(jī)有一個(gè)唯一的i p 地 址 i p 協(xié)議通過(guò)子網(wǎng)掩碼把目的計(jì)算機(jī)和它白己的i p 地址比較 確定數(shù)據(jù)包是經(jīng)過(guò)路由器發(fā)送 兩臺(tái) 主機(jī)不在同一個(gè)網(wǎng)段中 還是直接發(fā)送劍目的主機(jī) 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中 數(shù)據(jù)被采用包分組交換 p a c k e t s w i t c h i n g 的方式 即要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被分解成 系列的數(shù)據(jù)包 d a t ag r a m 或者稱為包p a c k e t 這些 數(shù)據(jù)包帶有源計(jì)算機(jī)和目的計(jì)算機(jī)的地址 經(jīng)過(guò)一個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)絡(luò) 最后到達(dá)目的計(jì)算機(jī) 目的計(jì) 7 東南人學(xué)碩士學(xué)位論文 算機(jī)將收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行重組還原成原來(lái)的數(shù)據(jù) 為了使兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間能夠正確地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 同一網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)必須遵守相同的協(xié)議 2 1 3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)相互連接的方法和形式稱為剛絡(luò)拓?fù)鋓 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中 計(jì)算機(jī)作為結(jié)點(diǎn) 通信 線路作為連接可構(gòu)成相對(duì)位置不同的幾何圖形 常用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線瓔 環(huán)形 星礎(chǔ) 分布式星型 樹型等 1 總線型 網(wǎng)絡(luò)上所以計(jì)算機(jī)都共享一條單一電纜 這就是總線型結(jié)構(gòu) 如圖所示 特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中共享一 條數(shù)據(jù)通道 該通道為所有連接的結(jié)點(diǎn)提供烈向傳輸能力 各結(jié)點(diǎn)之間無(wú)優(yōu)先級(jí) 采用分布式控制 通過(guò)本身的信息傳遞按照廣播方式一l 作 信息從源結(jié)點(diǎn)出發(fā)后 連接在總線上的所有的結(jié)點(diǎn)都能夠 收到信息 服務(wù)器 圖2 1 總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 總線型的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 安裝方便 成本低 需要鋪設(shè)的電纜最短 在總線上增加 刪除結(jié) 點(diǎn)不必進(jìn)行大量的連接工作 因此其實(shí)現(xiàn)容易些 而且也不因?yàn)樵黾咏Y(jié)點(diǎn) 或者因?yàn)槟硞€(gè)結(jié)點(diǎn)本身 的故障而影響其他站點(diǎn)的工作 2 星型 總線型中 如果用戶的網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)沒(méi)彳丁整齊的排列成一列 那么這種網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)就比較困難 如圖所示 例如 一個(gè)遍布整棟建筑物的網(wǎng)絡(luò)就不適合使用總線型拓?fù)?而用星型物理拓?fù)渚透?星型采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路和中心站相連 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 容易實(shí)現(xiàn) 而且容易在網(wǎng)絡(luò)中增加新的站點(diǎn) 數(shù)據(jù)的安全性和優(yōu)先級(jí)容易控制 容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控 但是 星型的主要缺點(diǎn)是 可靠性差 站點(diǎn) 數(shù)少 須依賴中心站工作 如果中央控制出了故障 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)停止工作 服 工作站 作站 圖2 2 星型網(wǎng)絡(luò) 3 環(huán)形 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是用一條傳輸鏈路將一系列結(jié)點(diǎn)連成一個(gè)封閉的環(huán)路 如圖所示 信息在閉環(huán)上的傳 輸方向都是單方向從一個(gè)結(jié)點(diǎn)傳向f 一個(gè)結(jié)點(diǎn) 它的缺點(diǎn)是可靠性較差 為了提高可靠性 一般采 8 第二章中心主干悶絡(luò)硬計(jì) 用旁路電路來(lái)解決因一個(gè)結(jié)點(diǎn)出故障而產(chǎn)生的斷環(huán)現(xiàn)象 即分布式 不需要中央控制站 如圖所示 工作站 工作站 圖2 3 環(huán)形圖2 4 分布型 以上幾種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠际腔窘Y(jié)構(gòu) 在一個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中 可能是上述幾種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的混合 2 2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)各部門實(shí)現(xiàn)的功能 運(yùn)行狀況設(shè)計(jì)d n c 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2 5 系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)m 為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 工業(yè)以太兩的抗干擾設(shè)計(jì)保證了在車問(wèn)惡劣環(huán)境下的通信暢通及實(shí)時(shí)性 且易于與管理層集成 系 統(tǒng)采用 總線 星型 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 企業(yè)主干網(wǎng)采用總線結(jié)構(gòu) 易于組成冗余環(huán)網(wǎng) 車問(wèn)層采用星 型結(jié)構(gòu) 避免了某一臺(tái)設(shè)備的故障影響其他改備 圖2 5 中心主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 車間內(nèi)的數(shù)控設(shè)備通過(guò)智能終端與d n c 服務(wù)器相連 并由d n c 服務(wù)器統(tǒng)一控制和管理 數(shù)控程序 9 東南人學(xué)碩士學(xué)位論文 經(jīng)c a d c 塒系統(tǒng)產(chǎn)生后 從編輯 仿真 管礎(chǔ)到最后通過(guò)串口發(fā)送到機(jī)床進(jìn)行加工 由一體化的軟 件進(jìn)行統(tǒng)一管理 軟件駐存在d n c 服務(wù)器內(nèi) 實(shí)現(xiàn)n c 數(shù)據(jù)的管理和通信 d n c 軟件我們選用大方科 技有限公司的c a a 網(wǎng)絡(luò)d n c 及其管理模塊 j 其中相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備介紹及具體要求如f 1 智能終端也叫終端服務(wù)器 異步串口服務(wù)器 是一個(gè)帶有c p u 和嵌入式o s 及完整t c p i p 協(xié)議 棧的獨(dú)立智能設(shè)備 作用是將數(shù)控設(shè)備的r s 2 3 2 接口轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)絡(luò)的r j 4 5 接口 完成串行數(shù)據(jù)和 網(wǎng)絡(luò)i p 包之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 2 無(wú)線接入點(diǎn) a c c e s sp o i n t 是用于繃建無(wú)線局域網(wǎng) 并將智能終端有線網(wǎng)絡(luò)連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 的設(shè)備 機(jī)床通過(guò)智能終端接八無(wú)線局域網(wǎng) 使得服務(wù)器到微縮智能終端的通信速率可達(dá)到1 d i b p s 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口 3 通信服務(wù)器端 作為計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)平臺(tái)其要求 i n t e lp i i l 8 0 0c p u 2 5 6 m 內(nèi)存 1 0 g 硬盤 v g a 顯示器 v g a 顯卡 1 0 1 0 0 兆網(wǎng)卡或多串口卡 c dr o m 鍵盤 鼠標(biāo)等基本配置 具體配置視需 要管理的數(shù)控設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)量而定 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)平臺(tái)要求為 媚中文w i n 9 8 s e 或骼中文w i n 2 k 系列 4 管理模塊服務(wù)器端 計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)1 臺(tái)配置要求 i n t e lp h l 8 0 0c p u 2 5 6 m 內(nèi)存 2 0 g 硬 盤 v g a 顯示器 v g a 顯卡 l o 一1 0 0 兆網(wǎng)卡 c dr o m 鍵煮 鼠標(biāo)等基本配置 具體配置視需要管理 的數(shù)控設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)齲而定 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)平臺(tái) l i s 中文w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r 系列操作系統(tǒng)以及l(fā) i s s o ls e r v e r 2 0 0 0 數(shù)據(jù)庫(kù)的支持 瀏覽器要求m si e 6 對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的特殊需求 安裝服務(wù)器端的硬盤 分區(qū)需要n r f s 分區(qū)格式 本網(wǎng)絡(luò)中通信和管理模塊安裝在同一臺(tái)服務(wù)器上 并保證其關(guān)聯(lián) 這樣數(shù)控程序的設(shè)計(jì)進(jìn)入?yún)f(xié)同 管理軟件的流程中 并保存至其電子倉(cāng)庫(kù) v a l u t 可以直接被數(shù)控機(jī)床調(diào)用 5 管理 通信客戶端軟件 計(jì)算機(jī)硬件基 1 i 平臺(tái) i n t e lp 1 8 0 0c p u 2 5 6 m 內(nèi)存 2 0 g 硬盤 v g a 顯示器 v g a 顯卡 i 0 1 0 0 兆網(wǎng)卡 鍵盤 c dr o m 鼠標(biāo)等基本配置 客戶端主要應(yīng)用于c a d c a p p c a m 的教學(xué)應(yīng)用 數(shù)量可視教學(xué)需求而定 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)平臺(tái)要求為m s 的中文w i n d o w s 9 8 s e 或 w i n d o w s 2 0 0 0 w i n d o w s x p 等操作系統(tǒng) 粥i e 6 網(wǎng)絡(luò)中軟件部分包括服務(wù)器操作系統(tǒng) w i n 2 0 0 0s e r v e rs p 4 數(shù)據(jù)庫(kù) 一般s q ls e r v e r2 0 0 0 s p 4 計(jì)算機(jī)端局域網(wǎng)采用t c p i p 協(xié)議 2 3 機(jī)床通信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床與主干網(wǎng)絡(luò)的連接采用無(wú)線的方式是考慮無(wú)線的優(yōu)點(diǎn) 并首先滿足傳輸穩(wěn)定性的前提 實(shí)施的過(guò)程包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇 網(wǎng)絡(luò)建立 配套管理軟件的設(shè)置等等步驟 并且對(duì)網(wǎng)路中出 現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)的解決 2 3 1 無(wú)線通信方式的優(yōu)點(diǎn) 1 容易實(shí)現(xiàn) 有線通信方式的建立必須架設(shè)電纜 較為繁瑣 而機(jī)床采用無(wú)線傳輸方式則只需要 在每臺(tái)機(jī)床終端連接無(wú)線接入點(diǎn) 并將無(wú)線土接入點(diǎn)架設(shè)適當(dāng)高度可以了 相比之下用無(wú)線數(shù)據(jù)傳 輸方式 節(jié)省了人力物力 當(dāng)然在一些近距離的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中 無(wú)線的通訊方式并不比有線的方 式成本低 但是有時(shí)候?qū)嶋H的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境難以布線 并且考慮美化網(wǎng)絡(luò)制造實(shí)驗(yàn)室的實(shí)習(xí)環(huán)境 還是 有必要選用無(wú)線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通訊 2 實(shí)施的周期短 便于維護(hù) 無(wú)線的方式可以迅速容易的組建起通信鏈路 工程周期大大縮短 出現(xiàn)故障時(shí)則能快速找出原因 恢復(fù)線路正常運(yùn)行 1 0 第二章中心主干阿絡(luò)搜計(jì) 3 適應(yīng)性好 在一定的空間范圍內(nèi) 如一i 廠或?qū)W生實(shí)習(xí)的車間 有線通訊的局限性較大 機(jī)床的 空問(wèn)布局等因素將對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程有著極強(qiáng)的制約 而無(wú)線方式將不受這些限制 同時(shí)能夠 保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定 所以說(shuō)用無(wú)線通信方式建立機(jī)床通信網(wǎng)絡(luò)將比有線通信有更好的更廣泛的適 應(yīng)性 4 擴(kuò)展性好 組建好一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)之后 如聚系統(tǒng)需要增加新的節(jié)點(diǎn)或更多的機(jī)床實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)d n c 如果采用有線的方式 需要重新的布線 施i 比較麻煩 而且還有可能破壞原來(lái)的通訊線路 采用 無(wú)線方式 只需在新增機(jī)床上增加無(wú)線接入點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)d n c 系統(tǒng)的擴(kuò)充了 相比之下有更好 的擴(kuò)展性 2 3 2 機(jī)床無(wú)線通信局域網(wǎng)的建立 傳統(tǒng)的w l a n 無(wú)線局域網(wǎng) 1 9 1 通信方式足接八就近的無(wú)線a p 經(jīng)a p 的控制器 a c 傳到有線網(wǎng) 絡(luò) 根據(jù)尋址方式轉(zhuǎn)交相麻的a p 這種方式譙庭和公司環(huán)境以及一些公共場(chǎng)所得到廣泛的應(yīng)用 機(jī) 床無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)正是鑒于此組建起來(lái) 無(wú)線胛的信號(hào)強(qiáng)度將直接影響到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍 而無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范嗣叉將影響刮無(wú)線信號(hào)的收發(fā)與傳輸 目前 主流無(wú)線a p 的室內(nèi)覆蓋范圍可達(dá)1 2 0 米 實(shí)際有效直線通信距離為8 0 米左右 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)客戶端需要每臺(tái)機(jī)床設(shè)置一臺(tái) 放在機(jī)床頂部 其與主無(wú)線a p 的距離不要超過(guò)1 0 0 米 對(duì) 二超過(guò)1 0 0 米的距離 建議增加無(wú)線a p 的數(shù)量來(lái)補(bǔ)償 且該接入方式對(duì)于企業(yè)車間內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)有一定要求 卣米以內(nèi)應(yīng)當(dāng)盡量避免有大的建筑隔離墻 如果有隔離墻 也需增加無(wú)線a p 如圖 圖26 車間層布局圖 上圖中的車間結(jié)構(gòu) 一般只需要布置一臺(tái)無(wú)線a p 就可以覆蓋所有數(shù)控設(shè)備 決定無(wú)線網(wǎng)卡 p 信號(hào)強(qiáng)度和覆蓋范圍的山部丙素有很多 其中發(fā)射功率是最大的一個(gè) 一般來(lái) 說(shuō) 功率越大的產(chǎn)品 信號(hào)強(qiáng)度越好 覆蓋范闈越廣 目前主流產(chǎn)品的發(fā)射功率在3 0 m w 2 0 0 m w 之間 故選用d l i n k 公司的d w l 一3 2 0 0 a p 作為中心無(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)a p d 禮一2 1 0 0 a p 與機(jī)床相連 d w l 3 2 0 0 a p 的 輸出功率是8 0 2 i g2