【正文】 接口這種DNC結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中所帶的各種功能，具體的實(shí)現(xiàn)過程需要依靠插在DNC工作站和數(shù)控系統(tǒng)中的DNC接口卡并借助于專業(yè)軟件，現(xiàn)在僅僅在少數(shù)進(jìn)口的高檔數(shù)控系統(tǒng)中有采用DNC接口技術(shù)的。通過使用這種結(jié)構(gòu)模型不用對(duì)任何硬件以及電路進(jìn)行改造，只需要編寫出一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序供穿孔機(jī)使用。由于以太網(wǎng)技術(shù)的通用性，企業(yè)對(duì)于以太網(wǎng)技術(shù)的維護(hù)和管理更為方便、快捷。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)作為制造業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中對(duì)總線技術(shù)要求最高的就是要具有可靠性和實(shí)時(shí)性的功能特點(diǎn)，而CAN總線在這方面最為突出[28]：在可靠性方面，CAN總線采用了多種錯(cuò)誤檢測(cè)和糾錯(cuò)措施來保證具備非常高的可靠性；此外，CAN總線采用了新穎獨(dú)特的位仲裁技術(shù)，比其他同類產(chǎn)品具有更高的實(shí)時(shí)性；CAN總線的傳輸速率可以達(dá)到1Mbs，由于接口的構(gòu)造簡(jiǎn)單，因此其安裝、拆卸較方便，導(dǎo)致系統(tǒng)的費(fèi)用較低。采用串行通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)數(shù)控機(jī)床之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸。（3）加工任務(wù)管理數(shù)控操作人員對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工任務(wù)的管理，可以對(duì)數(shù)控機(jī)床的程序任務(wù)完成添加、刪除以及查詢，同時(shí)數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)加工任務(wù)可以生成任務(wù)單。然而，這類的單機(jī)系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)使用的過程中并不十分可靠，經(jīng)常出問題[18][20]：每臺(tái)數(shù)控機(jī)床都需要連接一臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)才能進(jìn)行程序的傳輸和控制，大大增加了設(shè)備的費(fèi)用；操作數(shù)控設(shè)備的人員需要在計(jì)算機(jī)與機(jī)床的控制面板之間交替地操作完成程序的傳遞，這樣導(dǎo)致了人工費(fèi)用的大幅增長(zhǎng)；然而因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)共享式的數(shù)控加工系統(tǒng)，因而其數(shù)控程序的共享程度比較低。這樣就能夠保證電子商務(wù)可以通過XML技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)SQL Server數(shù)據(jù)庫的訪問功能。Socket接口在多線程條件下基本上是保持不變的。通常，流式套接口屬于一種是面向連接的可靠的運(yùn)行，可以保證數(shù)據(jù)傳輸沒有差錯(cuò)以及無重復(fù)性的內(nèi)容。Windows Sockets規(guī)范對(duì)原有的功能作了完善和擴(kuò)充，主要是擴(kuò)充了原有的異步函數(shù)，并增加了符合Windows系統(tǒng)的異步進(jìn)行。一般情況下，通過OnComm事件運(yùn)行的板塊功能的控制對(duì)通信進(jìn)行處理。其中臨界區(qū)模塊的使用最為簡(jiǎn)便，但它只能同步線程在同一進(jìn)程的。因此操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)別的順序排列線程，需要保證各個(gè)線程都處在優(yōu)先的級(jí)別，通常從0到31的順序完成優(yōu)先級(jí)的排列。在32位系統(tǒng)中，進(jìn)程會(huì)占用應(yīng)用程序所得到的存儲(chǔ)位置。當(dāng)多線程程序運(yùn)行時(shí)，大多數(shù)人認(rèn)為這些線程同時(shí)運(yùn)行，事實(shí)上，情況并非如此，操作系統(tǒng)為各個(gè)線程都設(shè)置了CPU時(shí)間來保證這些線程的正常運(yùn)行[9]。由最初的直接式的轉(zhuǎn)變到分布式的數(shù)字控制技術(shù)（Distributed Numerical Control）[7]。 (2)參考方法：參照相關(guān)網(wǎng)站研究課題。（2）數(shù)控機(jī)床狀態(tài)采集數(shù)控機(jī)床的DNC通信可以實(shí)時(shí)監(jiān)控各機(jī)床狀態(tài)信息，包括機(jī)床整機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息、運(yùn)行時(shí)間等，并且可以將上述信息進(jìn)行及時(shí)存儲(chǔ)，方便后期對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，找出故障原因等，提升整體的加工效率[5]。DNC軟件大部分均設(shè)置有專用的數(shù)控程序編輯器，數(shù)控操作人員可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的提交。當(dāng)下次使用時(shí)，還要完成核對(duì)多次，以便了解加工程序的實(shí)際運(yùn)行情況。 DNC technology。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；DNC技術(shù)；通信和管理系統(tǒng)22 / 43Abstract 隨著計(jì)算機(jī)等方面的相關(guān)核心技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)高新技術(shù)的飛速變化，當(dāng)前制造系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化以及集成化時(shí)其發(fā)展的大趨勢(shì)。制造系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、集成化對(duì)于提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力起到非常重要的作用。DNC技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用,目前能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備集成與數(shù)控車間信息集成和集的最主要的方式為DNC，因此得到很多的名企的使用。(2) 一般數(shù)控機(jī)床裝載的內(nèi)存非常小，當(dāng)替換上新的加工的零部件后，需要對(duì)原有的加工程序進(jìn)行刪除，同時(shí)輸入新的加工程序。通常，當(dāng)數(shù)控機(jī)床完成與DNC系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)后，從而可以實(shí)現(xiàn)在線加工功能，非常大的提高了數(shù)控機(jī)床的加工生產(chǎn)效率。但是后來由于FMS技術(shù)傳入到中國，使得大部分研究學(xué)者轉(zhuǎn)向FMS技術(shù)，對(duì)DNC系統(tǒng)的研究起了很大的作用[4]。本文的主要研究?jī)?nèi)容可以歸納為：（1）在充分查閱了現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀和相關(guān)資料，分析了數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)方案后，充分利用現(xiàn)有資源，完成了DNC網(wǎng)絡(luò)通信和管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究。本文主要是對(duì)數(shù)控機(jī)床DNC通信以及管理的設(shè)計(jì)與研究，通過研究DNC主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)之間最合理的通信方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的上傳、下載等；對(duì)DNC系統(tǒng)所采用的通信技術(shù)的功能特點(diǎn)作了分析和對(duì)比，在此基礎(chǔ)上，確定出本系統(tǒng)采用的通信技術(shù)；對(duì)數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)問題所遇到的困難作了分析，并提出了基于端口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)控制總體方案和技術(shù)路線，從而解決了聯(lián)網(wǎng)困難的問題；對(duì)現(xiàn)階段采用的聯(lián)網(wǎng)方案作了分析研究，確定出合適的聯(lián)網(wǎng)方案，完成DNC系統(tǒng)的硬件連接工作。更多地額外線程的生成的目的是為了盡量利用CPU的相關(guān)時(shí)間。采用多線程進(jìn)行編程會(huì)使程序操作人員的工作更具靈活性，同時(shí)對(duì)于解決問題變得更加容易。一般操作系統(tǒng)以及程序操作員的改動(dòng)都會(huì)更改線程的優(yōu)先級(jí)以保證操作系統(tǒng)對(duì)終端的響應(yīng)性。微軟通信控制（MCSomm）是由微軟公司開發(fā)的串行通信編程控制，MCSomm控件可以實(shí)現(xiàn)通過串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)射[13]。⑵查詢方式一般來說，其中查詢方式屬于事件驅(qū)動(dòng)方式，但查詢方式在有些情況時(shí)更方便快捷。Socket接口實(shí)際上指的是一個(gè)通信端口，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)Socket應(yīng)用程序與另一個(gè)Socket應(yīng)用程序之間的相互通信。流式套接口采用的是TCP協(xié)議，而TCP協(xié)議的使用必須建立起連接才可以進(jìn)行互相交流，以便確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼鎸?shí)性以及順序性。此外，SQL Server2000具有Web 功能、數(shù)據(jù)挖掘功能，同時(shí)支持?jǐn)U展標(biāo)記語言，極大的方便用戶快速創(chuàng)建解決方案。（5）很好的伸縮性和可靠性既能在服務(wù)器操作系統(tǒng)中運(yùn)行，也能在Windows操作系統(tǒng)中運(yùn)行。圖31系統(tǒng)功能模型示意圖系統(tǒng)功能模式的示意圖如圖31所示[24]：（1）數(shù)控機(jī)床信息管理數(shù)控機(jī)床有關(guān)的信息管理主要是指數(shù)控機(jī)床的靜態(tài)信息管理方面，具體有：數(shù)控銑床、數(shù)控車床以及電火花線切割等等有關(guān)的數(shù)控加工設(shè)備的屬性信息、數(shù)據(jù)信息的錄入、修改、刪除等。（5）加工過程視頻瀏覽為了能夠?qū)Σ僮鳈C(jī)床的人員、機(jī)床使用的狀態(tài)及零部件的合格率等情況進(jìn)行及時(shí)的掌控，可以在數(shù)控機(jī)床上的安裝網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，并且可以查看以往的監(jiān)控視頻。物理層可以看做是具體的實(shí)現(xiàn)了鏈路層以及應(yīng)用層之間的相互關(guān)聯(lián)，使得信息的傳遞變的更加的順暢，沒有相互的干擾。這樣很難使得完成企業(yè)加工生產(chǎn)制造過程中的集成一體化的相關(guān)目標(biāo)；（3）其線程總線的傳播速度很慢，目前使用較多的CAN總線的傳速，最高也只有IMbs，但是DNC總線需要對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的加工狀況進(jìn)行全程的監(jiān)控，這樣就會(huì)產(chǎn)生大量的音頻、視頻等等數(shù)據(jù)的相關(guān)傳輸，這樣很難滿足相關(guān)的要求。數(shù)控加工程序以及其他程序的發(fā)送和接收[32]都是通過Windows的相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)的接口Socket完成的工作。（3） RS232接口這種結(jié)構(gòu)是把數(shù)控系統(tǒng)的串行通信口與RS232串行通信接口進(jìn)行相互連接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)程序的下傳和上傳。（6）計(jì)算機(jī)直接數(shù)控計(jì)算機(jī)直接數(shù)控方式采用的是PC嵌入CNC模式實(shí)現(xiàn)的，可以用一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的控制[17]。近年來，數(shù)控通信協(xié)議也逐漸從智能硬件設(shè)備轉(zhuǎn)向軟插件系統(tǒng)?；谇拔闹袑?duì)于DNC開發(fā)的平臺(tái)和軟插件系統(tǒng)的應(yīng)用，選用動(dòng)態(tài)連接庫技術(shù)[38]。在串口服務(wù)器內(nèi)部應(yīng)設(shè)置有較大的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器和較強(qiáng)的CPU來滿足傳輸大文件的需要。實(shí)現(xiàn)DNC通信的關(guān)鍵是選擇合適的DNC串口服務(wù)器內(nèi)核。如圖42所示為串口服務(wù)器處理軟件的主要流程。上傳方式：把各個(gè)數(shù)控設(shè)備中的NC程序或數(shù)據(jù)信息上傳到車間服務(wù)器。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收到這些信息后，對(duì)信息進(jìn)行整理并寫到數(shù)控機(jī)床的日志文件中。數(shù)據(jù)傳輸線路設(shè)計(jì)的目的就是為了將數(shù)據(jù)信息的緩沖量控制在合理的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)采用的方式是通過建立一個(gè)合理的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收規(guī)則來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)數(shù)控程序成功發(fā)送命令后，接下來數(shù)控程序就會(huì)發(fā)送線程，首先會(huì)在線程中創(chuàng)建可以連接串口服務(wù)器的Socket，實(shí)現(xiàn)成功連接以后，就會(huì)將相應(yīng)的初始化信息發(fā)送到串口服務(wù)器上，然后就會(huì)啟動(dòng)接收線程，當(dāng)串口服務(wù)器接收到相應(yīng)的初始化信息以后，就會(huì)準(zhǔn)備進(jìn)行數(shù)控程序的發(fā)送和接收工作。而如果采用非阻塞套接字方式，那么執(zhí)行操作的Winsock函數(shù)都會(huì)立即返回程序。圖53事件接收平臺(tái)結(jié)構(gòu)由于機(jī)床事件大部分都是在突然情況下發(fā)生的，如果繼續(xù)采用阻塞式的socket，那么事件接收平臺(tái)就會(huì)始終處于阻塞的狀態(tài)，這樣的話即使采用多線程，那么每個(gè)線程同樣在很長(zhǎng)時(shí)間會(huì)處于阻塞的狀態(tài)，這就會(huì)大大增加程序的開銷。圖56機(jī)床通信協(xié)議管理界面（3）機(jī)床通信參數(shù)設(shè)置確定以下面板上的相關(guān)通信參數(shù)的設(shè)置是通過DNC通信平臺(tái)的配置參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)的。在充分查閱相關(guān)的DNC技術(shù)和近年來數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)行理論分析、結(jié)構(gòu)性能對(duì)比等方式確定出數(shù)控機(jī)床通信與管理系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的總體方案。s 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