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CNC机床联网工作

  一、以太网联结使CNC机床与工厂的其他部门交互对话

  通常的数控机床都是自动化的独立孤岛,因为它们很多都是配备专用CNC系统,这些系统使得它很难与其他企业的计算机系统联网。但是CNC技术中的革命正在使CNC系统提供PC功能和以太网的联接性,从而可以从(和向)网络系统传送数据。 通常的数控机床都是自动化的独立孤岛,因为它们很多都是配备专用CNC系统,这些系统使得它很难与其他企业的计算机系统联网。但是CNC技术中的革命正在使CNC系统提供PC功能和以太网的联接性,从而可以从(和向)网络系统传送数据。

  由于CNC系统的开放和提供以太网联结,车间就可以从其机床上获得信息以提高生产率以及更多的东西。事实上,把CNC系统挂到广阔的商务系统中,诸如MES和ERP软件包上,可以提供很多的生产优势。

  通过远程诊断监控器(RM&D),机床数据也可以在供应商和终端用户之间分享。在过去,即便是供应商在当地有维修服务专家,为了对付故障仍然是需要时间的。现在通过RM&D系统,供应商可以监控来自世界任何地方的设备,指出故障根源,马上解决问题或派出专家服务,而且只用原来所需时间的很小一部分便可使机床恢复生产。

  西门子自动化与驱动公司的运动控制系统部项目经理Rajas Sukthankar指出了以太网联结的其它优点。其中之一就是它在现有的许多IT设备中提供无缝的集成,所以车间可以获得CNC信息并通过它到达工厂自动化设备中的更高层次的系统。对办公环境而言,以太网也是公共的,所以那些工厂底层工作的人用不着学习某些新东西,车间也不需购买某些专门连接CNC和前方办公室的设备。

  以太网联结的另一好处是:它让车间能在基于PC的控制器的当地硬盘上存贮大量的程序或把这些程序直接在线传输到CNC中,从而有效地使过去存在于CNC结构中的存贮器的局限随着下一代CNC控制器的应用而消除了。

  工业以太网也提供高速、低成本的联接,这种联接总是变得更快和更便宜。三菱电气自动化公司传动产品市场开发部经理认为,以太网联结的优点包括速度和带宽。带宽是指信息在整个网上传输的等级。

  那么为何所有新的CNC系统都没有与公司的其余部门对话呢;部分原因是:虽然许多CNC的供应商在他们新的控制系统中提供了以太网的通道,但它们仍按标准化的应用协议进行工作,所以CNC系统可以与工厂中的其他计算机系统,包括其他CNC系统进行对话。但是由于许多CNC供应商对于不同层次上的网络工作提供了不同的协议,标准化将是一种欺骗。

  一般而言,CNC设备有3个层次的网络工作:信息层、控制层和装置层。信息层是从机床到机床发送数据或在办公室环境和操作者工位之间往返传递信息;而控制层则控制设备,例如使一个控制器的动作和其他控制器同步或外围的辅助控制器与总的动作同步;最后,装置层是控制I/O的。

  以太网的接口并不总是用3个层次的。例如三菱生产的CNC和PC基的控制系统,在信息层上用一个以太网接口,它进行诸如操作程序、刀具信息的数据传输,以及在办公室环境中监视设备的统计数据的传输。在装置层和控制层上支持许多接口,这就是信息通过网络被送往控制系统中的装置和外围设备。其中某些接口是专门用于三菱的。但是三菱也提供一些用户需要的工业标准的网络。

  二、联网应考虑的因素

  Rockwell Automation公司IMC事业部市场经理认为:以太网联结的问题之一是:它不是“决定论”。决定性的是要保证数据在规定的时间段中在两个装置之间传送。为了保证决定性网络必须以另一种方式设计。如果你关注的只是传递信息,例如把大文件和时间性不重要的数据由主系统(或送到主系统去)以监控机床能力和状态,决定性可能不是问题。那么以太网是很好的。关键在于了解你的要求和选取能满足你需要的网络。

  安全问题也是需要考虑的,特别是公司把互联网看作为控制网络时更要考虑。GE Fanuc公司开放式结构经理问:“互联网是非常经济有效,很大而又很普及的,我们如何确信所建立起来的渠道只是用于在好人之间传递信息的呢?”制造数据系统公司(MDSI)董事长说:“建立内部网。”内部网是一个独立于外界的类似于互联网的网络。公司可以建立适当带防火墙的内部网。此外,安全性的程度可以在CNC系统本身内奠定。例如,MDSI在其开放式的CNC产品中提供有9级的安全性,它们可让控制系统在特定的层次上锁掉某些功能。9级安全性可让车间指定不同的口令并输入到控制系统中,所以一定的人员只能接触到特定的信息。这就意味着一个生产操作者将有另一种不同于机床调整或维修人员的进入通道。

  三、选择控制系统

  对于只希望其机床和工厂范围内的以太网联网工作的车间而言,PC控制是关键。车间可以用基于PC的软件,这些软件可以扩大他们办公室现有的标准通信工具。用户还应该知道以太网联结是否标准的、带有控制的或是附加上去的。系统所支持的协议是非常重要的,因为它决定着与其他系统的信息联系是如何控制的。车间可以选择一台PC-NC的CNC系统或一台具有PC前端的CNC系统。前者是一台照管NC和PC之后功能的PC。它被集成在一硬件芯片中。其他的CNC系统具有单独的PC前台,它与后台联结是由总线实现(NC留在机床的面板/控制柜内)。
MDSI公司在清单中增加了另一控制型式—软件CNC。该公司的开放式CNC在一种应用中把一个软件的CNC、软件的PLC和人机界面(HMI)组合在一起,而且不要求专用的硬件或运动控制卡。

  GE Fanuc的CNC软件和通讯产品经理Wayne Kotania说,无论如何选择控制系统都要考虑CNC的应用和软件支持。他建议,CNC要遵循通用的编程标准并使用易于提供和分享信息数据的开放式工具和技术。

  在软件和硬件中采用现成的以太网和互联网技术是很重要的,但进入机床和工艺数据—即用户能够定义并由于工艺改变而改变的数据,也是很重要的。太多的控制系统和数据收集技术限制了用户对数据的选择,这既指能收集的数据量,也指对它的存取;为了可以改变数据收集的项目,要求用户转回找控制系统供应商的也太多,所以,控制系统应提供用户能控制和进入无限制的机床和工艺数据。

  机床数据涉及到维护和机床的诊断,而工艺数据则是围绕着机床的操作为中心。利用这些信息,车间可以仔细观察整个加工周期以发现什么是影响循环时间和工件质量的因素。

  尽管有了新的控制技术,但防碍CNC系统使用以太网或互联网的还在于车间底层。90%以上安装的机床缺乏某些与企业其他部门相连接的形式。车间当然要买带有内装控制连接的新机床,但是他们不注意NC/CNC机床已安装的基础。对于这些机床,有两种选择:用新的控制系统进行改装或在机床上增加一个DNC式的接口。就制造商的需要而言,后一个解决方案是“捷径”。这些硬件通道提供快速地进入机床的条件。但这意味着人们必须集成另一个PLC以便将数据送入硬件通道。然而硬件通道是不能使机床运行得很快的。为了某些性能方面的好处,最好同时用以太网联接使控制系统升级。

  机床联网的另一问题是架线,大多数CNC系统是用RS-232联系的而不是用以太网联接,使得他们不利于联网。由于架设新的电缆比较贵,因此车间可以研究无线联接的方案,但是对于任何无线联接的部署都涉及到无线检测的问题,要察看那些可能影响联接的事情——电噪声、起天线作用的金属壁等等。要有人读取全场的数据以便安排采集点。采集点应是位于工厂中心地点的装置,它被插入到一个局域网中,接收和发送无线讯号。


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