數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的主要模式

   隨著數(shù)控機(jī)床日漸廣泛的應(yīng)用熔布，企業(yè)中數(shù)控設(shè)備的類型和品種多洗馅、年代跨度大。為了能對用戶的需求做出快速反應(yīng)赵椰，就迫切地需要對車間的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行全面信息管理，加強(qiáng)生產(chǎn)組織伊厉，提高機(jī)床的利用率和柔性生產(chǎn)能力姜钳。
   多制式數(shù)控機(jī)床集群控制與管理系統(tǒng)全面解決了混合加工環(huán)境中，實時跟蹤設(shè)備狀態(tài)以及生產(chǎn)進(jìn)度形耗，并可用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理哥桥。系統(tǒng)主要JCS—DNC辙浑、刀具管理系統(tǒng)JCS—MES三部分組成，其在生產(chǎn)中的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示拟糕。

                                                         圖1 多制式數(shù)控機(jī)床集群控制與管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

   其中判呕，JCS—DNC作為綜合數(shù)據(jù)交換平臺，不但可以覆蓋不同類型的通訊接口(RS 232／422 送滞、Ethernet) 侠草， 而且對底層設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控進(jìn)行了全面解決，承擔(dān)了有效聯(lián)接底層 設(shè)備和上層控制計算機(jī)的橋梁作用犁嗅，并且使刀具管理系統(tǒng)和JCS—MES緊密的結(jié)合起來边涕。JCS—MES則注重整個生產(chǎn)過程的優(yōu)化，它需要收集生產(chǎn)過程中大量的實時數(shù)據(jù)褂微，并對實時事件及時處理功蜓。同時又與計劃層和控制層保持雙向通信能力，從上下兩層接收相應(yīng)數(shù)據(jù)并反饋處理結(jié)果和生產(chǎn)指令宠蚂。因此丑辖，JCS—MES不同于以派工單形式為主的生產(chǎn)管理和輔助的物料流為特征的傳統(tǒng)車間控制器，也不同于偏重于作業(yè)與設(shè)備調(diào)度為主的單元控制器夷朽，而是將MES作為一種生產(chǎn)模式咏编，統(tǒng)籌考慮制造系統(tǒng)的計劃和進(jìn)度安排、追蹤增荐、監(jiān)視和控制织活、物料流動、質(zhì)量管理贯森、設(shè)備的控制和計算機(jī)集成制造接口(CIM)等稼那，以最終實施制造自動化。各部分間的數(shù)據(jù)流如圖2沛目。

                                                                               圖2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖

   車間現(xiàn)場綜合數(shù)據(jù)交換平臺

   目前國內(nèi)在車間生產(chǎn)中使用的數(shù)控設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多搞吱，其通信接口和協(xié)議也存在較大差異。傳統(tǒng)的DNC通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是根據(jù)RS232串口的共同特點開發(fā)的莲赐，雖然可以完成CNC數(shù)據(jù)的雙向傳輸功能硼县，減少了程序傳輸時間，一定程度上起到減少輔助時間访递、提高機(jī)床利用率的作用晦嵌，但是這種類型的DNC網(wǎng)絡(luò)不能采集生產(chǎn)現(xiàn)場的機(jī)床狀態(tài)和工況數(shù)據(jù)，是生產(chǎn)管理系統(tǒng)中底層設(shè)備監(jiān)控的瓶頸所在拷姿。

   綜合數(shù)據(jù)交換平臺中的數(shù)據(jù)分類

   在綜合數(shù)據(jù)交換平臺JCS—DNC中交換的數(shù)據(jù)可分為以下幾類： (1)CNC指令類數(shù)據(jù)惭载，如NC程序(上、下傳輸，刪除)描滔、刀具數(shù)據(jù)(刀具表)棒妨、GNG參數(shù)等；(2)機(jī)床狀態(tài)類數(shù)據(jù)含长，如機(jī)床報警信息券腔、PMC診斷、以及主軸位置拘泞、主軸轉(zhuǎn)速等纷纫；(3)工況類數(shù)據(jù)，如正在執(zhí)行的程序名稱田弥、正在加工的零件名稱涛酗、機(jī)床開始加工時間、機(jī)床結(jié)束加工時間安仁、當(dāng)前刀具等居鸳。

    綜合數(shù)據(jù)交換平臺中的數(shù)據(jù)流向

   綜合數(shù)據(jù)交換平臺中與上層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流如圖3所示

                                                圖3 綜合數(shù)據(jù)交換平臺中的數(shù)據(jù)流向

    綜合數(shù)據(jù)交換平臺JCS-DNC數(shù)據(jù)采集功能的實現(xiàn)

    1. 利用數(shù)控宏程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)床工況數(shù)據(jù)采集
  
    有一部分機(jī)床的宏程序具有向串口輸出數(shù)據(jù)的功能，如FANUC數(shù)控系統(tǒng)吠童。JCS—DNC中合有NC程序宏功能后置處理模塊常彰。在通過本網(wǎng)絡(luò)向機(jī)床傳送加工程序時，自動在程序的相應(yīng)位置添加宏指令输奢，使得機(jī)床在運行過程中自動向串口送出工況數(shù)據(jù)盼涵，從而實現(xiàn)自動采集當(dāng)前運行程序號、零件名稱屉韧、加工開始時間古告、結(jié)束時間等加工信息。

    2. 用機(jī)床聯(lián)網(wǎng)集成服務(wù)器MDNC05實現(xiàn)機(jī)床工況數(shù)批采集
   機(jī)床聯(lián)網(wǎng)集成服務(wù)器MDNC05(圖4)是一種安裝在數(shù)控機(jī)床上的現(xiàn)場數(shù)據(jù)終端谆藐，具有全字符鍵盤圣界，4x16字符液晶顯示器。

   MDNC05的基本功能是實現(xiàn)機(jī)床側(cè)的程序傳送請求和通訊狀態(tài)監(jiān)視监灌，通過鍵盤和自定義的F01—F99功能贷币，現(xiàn)場操作人員人工輸入(采集)并匯報現(xiàn)場工況。MDNC05的F功能可以解決某些數(shù)控系統(tǒng)不具備宏程序數(shù)據(jù)輸出功能造成的工況數(shù)據(jù)無法采集的困難亏狰。它的使用可以簡化和統(tǒng)一CNC數(shù)據(jù)的輸入／輸出的操作役纹，適用于所有的數(shù)控設(shè)備，并且同樣可以解決非數(shù)控機(jī)床工況數(shù)據(jù)的采集暇唾。
  
    圖5為JCS—DNC采集到的現(xiàn)場工況數(shù)據(jù)促脉。利用采集到的數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步得到設(shè)備的利用率、生產(chǎn)進(jìn)度等策州，如圖6所示瘸味。

3. 利用數(shù)按系統(tǒng)以太網(wǎng)功能實現(xiàn)機(jī)床工況數(shù)批采集
  
    對具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控設(shè)備，利用FANUC FA功能包開發(fā)的Ethernet軟件模塊能夠自動實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的完全監(jiān)控。適用于數(shù)控系統(tǒng)為FANUC Series 0i—B／15i／18i／21i硫戈，Power Matei—D／H的數(shù)控機(jī)床。

    綜合數(shù)據(jù)交換平臺JCS—DNC的特點
  
    JCS—DNC是一個涵蓋了傳統(tǒng)通訊功能的新一代DNC通訊網(wǎng)絡(luò)下硕，將傳統(tǒng)意義上的DNC網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成為一個生產(chǎn)現(xiàn)場的綜合數(shù)據(jù)交換平臺丁逝。其特點是：
    ．覆蓋生產(chǎn)中所有的不同品牌不同時期的數(shù)控設(shè)備
    ．覆蓋不同類型的通訊接口(RS232／422、Ethernet)
    ．完整的數(shù)據(jù)內(nèi)容
    ．快捷可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)重構(gòu)
    ．開放的數(shù)據(jù)接口
  
    由于具有上述特點梭姓，JCS—DNC的使用就可以準(zhǔn)確提供制造過程中的大量數(shù)據(jù)霜幼，使生產(chǎn)管理有了較充分的數(shù)據(jù)反饋，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)驱请，準(zhǔn)確制定庵伙、調(diào)整、更新作業(yè)計劃墓永。

    刀具管理系統(tǒng)
  
    刀具作為參與制造活動的重要輔助工具枪笆，對制造系統(tǒng)的柔性、生產(chǎn)率起著舉足輕重的作用毫蚁；同時挠辆，刀具又是較昂貴的消耗性資源，在車間生產(chǎn)中它數(shù)量巨大析深、信息繁多华雷。由于加工的需要，大量的刀具頻繁地在系統(tǒng)中流動和交換咨锐，當(dāng)系統(tǒng)需要重組時持蓄，刀具配置和容量等都需要修改，因此系馁，大量的刀具信息也隨之不斷變化臂外，這就迫切需要功能強(qiáng)大的刀具管理系統(tǒng)對車間生產(chǎn)中的刀具進(jìn)行調(diào)度、管理棒口，以實現(xiàn)數(shù)控用刀具的管理和預(yù)調(diào)寄月。刀具綜合管理和預(yù)調(diào)制度的建立可以實現(xiàn)刀具參數(shù)和刀具壽命管理以及刀具的統(tǒng)一調(diào)配，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間无牵，降低刀具庫存量漾肮，提高刀具利用率。

    車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)JCS—MES
  
    JCS—MES是一種基于制造執(zhí)行系統(tǒng)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)茎毁。該系統(tǒng)重點在于提高生產(chǎn)管理系統(tǒng)的操作性(有限能力計劃)和協(xié)作性(虛擬的集成)克懊，是一種適合于多品種小批量生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床集群生產(chǎn)管理系統(tǒng)。
 

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