數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作數(shù)控折彎機并加工零件。

1 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)的結構主要根據(jù)實際需要而選定，需要考慮的因素主要有車間的環(huán)境、工廠的自動化程度與管理層的信息集成等。系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)作為網(wǎng)絡平臺，工業(yè)以太網(wǎng)的抗干擾設計保證了在車間惡劣劣環(huán)境下的通信暢通及實時性，且易于與管理層集成。系統(tǒng)采用總線+星型的拓撲結構。主干網(wǎng)采用總線結構，易于組成冗余環(huán)網(wǎng)。局部采用星型結構，避免了某一臺設備的故障影響其他設備。系統(tǒng)的拓撲結構如圖1如示。

實現(xiàn)數(shù)控機床和工業(yè)以太網(wǎng)連接的協(xié)議轉換器實質就是工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包與RS232數(shù)據(jù)包的轉換器。它向上接人工業(yè)以太網(wǎng)，采用工業(yè)級RJ45接口形式，向下連接帶有RS232串口的數(shù)控機床。協(xié)議轉換器可以作為數(shù)控機床的一個部件安裝在機床上。

2 系統(tǒng)功能

2．1通訊功能

（1）NC程序的雙向傳輸所有數(shù)控設備實施聯(lián)網(wǎng)集中管理，利用網(wǎng)絡進行NC程序（包括機床參數(shù)，刀補文件，宏程序等）的雙向傳輸，從而實現(xiàn)NC程序的海量存儲、集成化管理。保證所有入網(wǎng)數(shù)控設備可在同一時刻進行并發(fā)式的通訊傳輸。

（2）在線加工需要數(shù)控系統(tǒng)本身支持在線加工功能，可實現(xiàn)斷點續(xù)傳、子程序調用等功能。

（3）數(shù)據(jù)共享讓操作工在本地數(shù)控設備訪問其他數(shù)控設備或虛擬機床信息，方便零件轉移加工。

2．2控制功能

在該模塊中DNC服務器與CNC進行通訊，可以實時采集數(shù)控機床的加工狀態(tài)、聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、刀具信息、操作履歷，以及對刀具壽命進行管理。并且通過一定的權限確認，可以在線修改各種設備參數(shù)和運行參數(shù)，從而實現(xiàn)底層設備的完全監(jiān)控。用戶可以隨時通過網(wǎng)絡查詢設備運行狀態(tài)以及設備現(xiàn)場的工況，對生產過程進行實時的遠程監(jiān)控。

2．3NC程序管理

NC程序作為加工過程中非常重要的一部分資源，對其進行高效的數(shù)據(jù)化管理已經(jīng)成為DNC系統(tǒng)不可缺少的一部分。NC程序的管理根據(jù)管理目標對象的不同又可分為對程序進行生命周期內的管理和NC程序內部信息管理。

作為網(wǎng)絡系統(tǒng)中的“瘦客戶機”，NC主要依靠高速網(wǎng)絡工作，目前，百兆以至千兆網(wǎng)絡已普及，支持NC的網(wǎng)絡基礎設施已不成問題。NC一般沒有本地的外存儲設備和多余的端口，運行的軟件和數(shù)據(jù)也都集中在服務器上，這樣的NC作為網(wǎng)絡節(jié)點，病毒和黑客非常難入侵，數(shù)據(jù)的安全性大大提高。由于NC能由系統(tǒng)管理員集中管理，一個管理員能輕松地管理成百上千的NC。此外，NC更有成本低，無噪聲，高可靠等好處。當然，NC的缺點是沒有PC那樣強大的處理能力和自由度，不能獨立工作，所以他不能代替PC。恰切地說，NC和PC各有所長，他們應該互相補充，適應不同的需求。

網(wǎng)絡計算機是在一定應用領域中和網(wǎng)絡環(huán)境下，應用程序運行和數(shù)據(jù)存儲都在服務器上，本身沒有硬盤、軟驅、光驅，并具有PC功能的一種低成本、免升級、免維護、便操作、權管理、強安全、高可靠的終端客戶機。它能滿足管理者和大眾對信息處理和信息訪問的需求，是各行業(yè)信息化應用細分的必然產物。

程序管理流程為：編程人員（有編輯修改的權限）編好的程序在完成修改、仿真校驗等工作后加載人相應數(shù)據(jù)庫試切驗證區(qū)，同時填表完成NC程序關聯(lián)信息的輸入，此時程序處于編輯狀態(tài)，經(jīng)編程主管（有解鎖的權限）審核同意后，將程序改成調試狀態(tài)，此后可發(fā)送到機床試切，也可以從機床的控制面板上遠程調用程序；試切驗證和調試無錯誤的程序經(jīng)程序主管的同意后發(fā)回到數(shù)據(jù)庫的鎖定區(qū)，此時程序狀態(tài)為鎖定；經(jīng)過技術主管（有批準的權限）審核無誤后，正式進入數(shù)據(jù)庫定型歸檔，程序變成只讀屬性，以后不能再修改了（只有個別有權限的人可改）。整個管理流程如圖2。

3 系統(tǒng)關鍵部件——轉換器設計

工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議與RS232串口協(xié)議轉換器的工作原理是，把來自串口設備的任何信息透明地傳輸?shù)焦I(yè)以太網(wǎng)上的任何一臺計算機，也可以把來自上層的任何控制信息透明地傳輸給數(shù)控設備。通過為協(xié)議轉換器配置IP地址，數(shù)控機床成為網(wǎng)中的一個節(jié)點，從而達到集中管理數(shù)控機床的功能，如文件傳輸、狀態(tài)監(jiān)控等。協(xié)議轉換器的結構如圖3所示。

協(xié)議轉換器就是一種嵌入式系統(tǒng)。采用PHILIPS公司生產的 ARM（AdvancedRISCMachines）芯片作為處理器，在ARM公司的集成開發(fā)環(huán)境ADS1．2（ARMDeveloperSuit） [中，通過在芯片上移植實時操作系統(tǒng)C／OS-Ⅱ及TCP／IP協(xié)議，開發(fā)基于C／OS-Ⅱ的串口監(jiān)控軟件，實現(xiàn)了串17數(shù)據(jù)到工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的轉換。其工作過程如下：串口監(jiān)控軟件一旦發(fā)現(xiàn)串17有數(shù)據(jù)到達，觸發(fā)一個中斷，系統(tǒng)調用協(xié)議轉換中斷服務程序，將數(shù)據(jù)轉換為工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，然后通過智能交換機發(fā)給管理層計算機。整個工作過程如圖4所示。

4 結語

工業(yè)以太網(wǎng)通信可以滿足車間數(shù)控機床網(wǎng)絡控制的通信要求，基于工業(yè)以太網(wǎng)的DNC系統(tǒng)使車間乃至整個企業(yè)的信息網(wǎng)與DNC通信網(wǎng)絡得以統(tǒng)一。達到全車間信息的完整性、通透性、一致性，而且可以直接將數(shù)控機床接人 [nternet，實現(xiàn)遠程信息的傳輸，適應了網(wǎng)絡制造的需要。由T-T．,_IIeVAX～已經(jīng)成為工業(yè)現(xiàn)場控制發(fā)展的趨勢，以此技術實現(xiàn)的數(shù)控機床網(wǎng)絡控制系統(tǒng)性能可靠，易于在企業(yè)中推廣莉應用，具有廣闊的應用前景．