面向网络化制造的数控编程教学系统的研究与开发

发布时间：2020-08-31 15:05

　　随着计算机技术的普遍运用和发展，智能化、网络化成为当代数控机床发展的主要趋势。在传统的教学中，数控编程和操作必须在实际设备上进行，这既占用了设备加工时间，又容易导致昂贵设备的损坏。而近些年涌现的数控教学系统大多偏重于单机的教学功能，很少考虑到教学功能与实际加工相结合；也不能满足现代数控系统的网络化控制和教学的要求。针对以上问题，本文以FANUC 0i数控系统为研究对象，利用该系统配有的RS-232C串行接口作为通讯口，以Visual Basic 6.0作为开发工具、Access2003作为后台数据库，研究开发了面向网络化制造的具有教学功能，又能应用于现场加工的数控编程教学系统。本文提出了开放式的数控教学平台开发体系，从硬件结构和系统软件结构分别进行了实现，并对系统关键技术和主要模块进行详细分析。研究了串行通信的网络拓扑结构，构造了一种经济和可行的联网方案应用于现有数控车间，满足当前网络化数控教学和现场加工的需要，提供数控机床远程控制的解决方案，实现数控程序代码的网络传输。研究了串行通信技术，根据现场的实际条件和用户的功能要求，确定了网络通信的工作方式、控制方式和与不同系统之间的连接方式，组建了系统的硬件平台，应用了协议转换联网控制策略。采用Visual Basic 6.0作为开发平台，进行软件的功能设计和用户界面设计，开发了“数控编程教学系统”，该系统可对程序代码进行检错，并可进行加工刀具路径仿真，同时具有程序传输和程序代码管理等一系列功能。本系统功能完善，界面友好自然，操作维护方便。通过调试运行，达到了预期的效果。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH166-4
【部分图文】：

示意图,点对点,拓扑结构,示意图

据实际情况我们考虑了三种网络通信结构。(1)典型的点对点拓扑结构在典型的点对点拓扑结构中，每台机床都与计算机相连接，如图2.6所示。这种结构的优点是:简单、直接、可靠、技术要求不高，在教学中也适合单机演练和模拟，适合数控设备布置较为分散的用户。采用此种结构，计算机一般离机床很近，用于NC程序的边传边加工时非常方便直观，各设备间互不影响。缺点是:各设备间没有联系，共用NC程序时需借助磁盘交换数据，不能实现多设备的集中控制和管理，教师在教学中很难对学生操作情况进行监控，同时由于采用了较多的主机也增加用户的成本。

示意图,点对点,拓扑结构,示意图

Fig.2.6ToPOlogyofPointtoPointmodelstructure(2)变形的点对点拓扑结构变形的点对点拓扑结构，如图2.7所示。这种结构是先以典型的点对点拓扑结构的方式把每台数控机床用计算机连接，再用一台外部过程控制计算机把每一台分布控制的计算机相连接。这种方案的优点和典型的点对点拓扑结构类似，也具有直接可靠的优点，而且可以利用外部过程控制计算机对加工过程和教学过程实现部分的管理和监控。但对数控设备的控制还主要是由与数控设备直接相连接的分布控制计算机来完成的，并不一定要通过外部过程控制计算机的验证。这就使操作者可以任意操作当前的数控设备，而无法受到监控。这对于刚刚掌握数控加工技术和并不熟练的数控操作者来说，是有风险的。

示意图,通信结构,现场总线,串口

Fig.2.7TOPOlogyofPointroPointtransmutationstructure(3)串口服务器的现场总线通信结构串口服务器的现场总线通信结构，如图2.8所示。这种结构是通过一台主控计算机来控制所有的数控设备，有利于NC程序的共享和加工的便利性;主控计算机与数控设备之间增加了串口服务器，这可以大大延长通信距离，解决了串行通信传输距离较短的问题。在教学过程中，学生所用的计算机必须通过主控计算机才能连接到数控设备，有利于教学过程中的管理和监控。更重要的是由于采用的协议转换的方式进行通信，使远程计算机不直接与数控机床相连，而经由以太网，通过协议转换，然后再与数控机床相连。所以可以很方便的通过增加集线器或交换机等方式把数控机床并入以太网，满足了目前企业对数控机床远程控制和网络化制造的需要。

【参考文献】