数控车间网络化改造关键技术研究与实现

论文摘要

随着网络技术和通信技术的迅猛发展,网络化制造这种先进的制造模式在我国制造型企业中的重要性越来越明显,也发展成为制造业研究和实践的一个重要方向。目前,在制造业大力发展的趋势下,企业中数控机床的数量也在日益增多,原有的生产组织形式和管理模式已不能满足生产的需要,也影响了机床的利用效率。因此,在现有基础上对数控车间进行网络化改造是很多企业面临的重大问题。本论文按照南京理工大学工程训练中心数控车间进行网络化改造的项目要求,以串口技术、计算机网络技术和数控技术为基础,对网络化制造系统和中心车间实际状况进行了深入的调研分析,最后提出了基于局域网的网络化数控机床联网总体设计方案。系统联网设计是在现有的点对点联网通讯的基础上,采用串口服务器对车间服务器与数控机床之间的接口协议进行转换,实现了一台工控计算机同时控制多台数控机床的通信管理模式。采用Client/Server结构,利用TCP/IP协议通过中心的局域网实现了车间服务器与DNC主机之间的通讯。同时,以面向对象的建模方法为主,采用模块化设计思想开发了DNC系统软件。该软件以Windows系统为开发环境,采用关系型数据库SQL Server 2005对系统相关的数据进行后台管理,实现了DNC系统对数控程序及其它相关信息的传输与管理功能。最后,在系统通讯和管理模块的基础上,对数控机床实时数据采集系统的相关技术做了深入研究,并以FANUC 0i系列数控机床为例,采用用户宏程序的方式对其状态数据采集过程进行了详细的分析。该系统已经在工程训练中心得到初步的试验,也为今后中心实现生产自动化或FMS系统奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 我国制造业的发展概况
• 1.2 网络化制造概述
• 1.2.1 网络化制造的定义
• 1.2.2 网络化制造的国内外研究现状
• 1.3 DNC系统的现状及未来发展趋势
• 1.3.1 研究现状及未来发展趋势
• 1.3.2 目前存在的问题及解决方案
• 1.4 本课题的研究背景及意义
• 1.5 论文的主要内容
• 2 网络化DNC系统总体设计
• 2.1 系统需求分析
• 2.1.1 中心基本情况介绍
• 2.1.2 目前存在的问题
• 2.1.3 需要达到的目标
• 2.2 系统通信结构及联网方式选择
• 2.2.1 典型的DNC系统通信结构
• 2.2.2 协议转换联网方案
• 2.3 总体方案的设计
• 2.3.1 制定总体方案的指导思想
• 2.3.2 系统组成
• 2.3.3 系统体系结构设计
• 2.3.4 系统特点
• 2.4 本章小结
• 3 网络化数控机床通信系统的研究与开发
• 3.1 串行通讯
• 3.1.1 串行通信基本原理
• 3.1.2 串行通讯接口标准
• 3.2 系统硬件架构设计
• 3.2.1 硬件布局方案
• 3.2.2 连线方式
• 3.2.3 现场施工
• 3.2.4 硬件系统的保护
• 3.3 数控机床通信系统软件的设计
• 3.3.1 开发环境及工具的选择
• 3.3.2 DNC软件系统设计思想及总体架构
• 3.3.3 系统通讯控制模块构成分析
• 3.3.4 车间服务器与数控机床串口通讯的实现
• 3.3.5 车间服务器与DNC主机之间通信的实现
• 3.4 本章小结
• 4 DNC管理系统的设计与实现
• 4.1 系统管理模块的设计思想
• 4.2 系统管理模块的组成
• 4.3 后台数据库的设计与实现
• 4.3.1 后台数据库的选择
• 4.3.2 数据库访问方式选择
• 4.3.3 网络化数控系统中数据库的特点
• 4.3.4 后台数据库的开发过程
• 4.4 管理模块设计关键技术分析
• 4.4.1 标准查询模块设计过程分析
• 4.4.2 数据完整性问题分析与研究
• 4.4.3 数据库安全性分析
• 4.5 本章小结
• 5 DNC系统实时数据采集技术的研究与分析
• 5.1 数控机床数据采集技术介绍
• 5.1.1 现状分析
• 5.1.2 实现数据采集的方式
• 5.2 采用用户宏程序实现数据采集
• 5.2.1 宏指令介绍
• 5.2.2 采用用户宏程序实现数据采集的工作流程
• 5.2.3 采用用户宏程序实现机床数据采集实例
• 5.3 DNC系统实时数据采集关键技术分析
• 5.3.1 DNC控制器的选择
• 5.3.2 DNC数据采集系统功能模型分析
• 5.3.3 DNC数据采集系统结构分析
• 5.4 本章小结
• 6 系统应用与实例
• 6.1 实验环境介绍
• 6.2 系统运作流程分析
• 6.3 实例加工过程
• 6.4 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录