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基于CAN总线的DNC集成制造系统设计

本系统的研制,可方便地实现与其他CAD/CAM系统进行信息共享,成功地为进一步开发FMS和CIMS产品奠定了必要的技术基础。
关键词: DNC FMS
时间:2011-12-17 15:01 来源:物联网在线 作者:IOTer 点击:

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1 引言

过去的十几年中,人们在对自动化机械加工车间的研究中,将大量的精力投向FMS(Flexible Manufacture System)。由于FMS不仅注重信息流的集成,更强调物料流的集成与自动化,10年来的实践证明,FMS虽然具有运行效率高和自动化程度高等优点,但投资风险大、见效慢、可靠性较差。相对于 FMS,DNC(Direct Numerical Control or Distributed Numerical Contro1)是投资小、见效快、并具有较好柔性的集成制造系统,随着计算机技术、数控技术和网络通信等技术的发展,DNC的内涵和功能也在不断扩大。目前的DNC系统已具备制造数据传送(NC程序上传、NC程序校正文件下传、刀具指令下传等)、状态数据采集与处理(机床状态、刀具信息等)、刀具管理、生产调度与监控、单元控制和 CAD/CAPP/CAM接口等功能。在过去的研究中,DNC集成制造系统多采用串行或局域网的通信方式来实现,串行通信方式简单但可靠性差、效率低,而局域网通信方式通信协议复杂很难满足DNC系统对实时性的要求,因而更适合于DNC系统与上层控制计算机之间的通信。

2 基于CAN总线的DNC集成制造系统

数控系统与上层控制计算机的集成方法是DNC中最关键的技术,其通信方式取决于数控系统的通信接口和通信协议。因国外生产环境比较好,且数控系统大都采用带DNC通信接口的高档数控系统,所以国外已出现一些DNC集成制造软件,如:Visual DNC等。但这些软件并不能适应我国企业的情况,因此,研究适合我国制造企业特色的DNC系统已成为现代制造系统发展的必然要求。

针对国内企业现有机床接接口复杂、布局分散、下层通讯复杂的特点,鉴于点对点、局域网存在的问题,本系统提出基于CAN总线通信标准,以软插件技术为核心,实现了异构数控系统的集成。CAN作为一种工业环境中的通讯标准,更适合于场地级设备的互连,是目前DNC底层与数控机床通讯连接的最佳选择。目前,国内很多CAN的模块化产品的出现,为CAN总线的应用奠定了基础。因此CAN总线方式是一个较理想的异构数控系统的DNC通信方式。

3 DNC集成制造系统功能模型设计

该系统主要由网络服务器、DNC主机、CAN智能模块等部分组成,系统硬件如图1所示。其结构为客户机,服务器的体系结构。网络服务器对数据库进行管理,存放生产任务、数控程序、图纸、工艺文件等信息,向上可与企业网或互联网intemet联接,实现企业内或企业间的资源共享,向下通过局域网与 CAD/CAM/CAPP系统、DNC主机相连,方便的通过网络交换各种制造信息;DNC主机上带有网络接口卡、CAN接口卡,是整个系统的核心,其主要任务是通过CAN接口卡与CAN智能模块通信,实现对数控机床的通讯控制和通讯管理,当机床申请NC程序时,根据采集到的机床状态信息进行任务的排队管理与分配,实现通信过程的实时监控。无申请时,可进行通信Et志管理或NC程序及设备管理等。DNC主机的可视化的人机交互界面,操作简单,可以方便的对数据库中记录的插入、查询、修改、编辑等操作。

 图1 DNC集成系统硬件原理机网络拓扑结构图

实现DNC集成的重点要解决数控机床与计算机的双向通讯问题,本系统既考虑了国内使用较多的带RS232接口数控机床,又兼顾有MAP接口的新型机床,以各种不同的拓扑结构与Nc机床相连。其结构如图1所示,此系统有三类典型连接方式:

第一类连接方式主要用于具有MAP接I=I的新型机床,由于这种机床接口符合MAP标准,因此可直接连入局域网。
第二类连接方式主要针对少数连串行接I=I都没有的经济型数控机床,对于这类机床要在CAN智能模块和机床之间加入适配器才能连接到CAN网络。

第三类连接方式主要用于具备串行接口的数控机床,这类机床不能直接上网,因此采用CAN现场总线技术使机床连如DNC网络,CAN总线的网络功能由装有CAN接口卡的DNC主机和CAN智能控制单元实现,这里CAN通讯卡采用的是周立功单片机公司的PCI5110单路智能CAN接I=I卡和 CAN232B智能CAN转换器,通讯卡提供了Windows和DOS下的驱动程序、CAN通用接口库,完全能够实现本系统中DNC主机与CNC之间的 CAN通讯功能;CAN转换器的核心是CAN控制器的处理器和CAN收发器,并在微处理器和CAN收发器之间增加了电气隔离电路,提高了系统的抗干扰性,并带有1个RS232通道和1个CAN通道,可以使机床在不需改变原有硬件结构的前提下很方便地接入CAN网络,CAN232B智能CAN转换器提供有基本的控制命令和配置软件,串口通讯参数的设置均由简单的控制命令实现,可以按照不同数控厂家的机床的要求进行配置,解决了平台之间可移植性差的问题,提高了系统的开放性。 (责任编辑:zxh007)



本文链接基于CAN总线的DNC集成制造系统设计
http://c.iot-online.com/tech/2011/121714725.html
 
 
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