CAN现场总线在DNC集成制造技术中的应用

过去的十几年中，人们在对自动化机械加工车间的研究中，将大量的精力投向FMS（FlexibleManufactureSystem）。由于FMS不仅注重信息流的集成，更强调物料流的集成与自动化，10年来的实践证明，FMS虽然具有运行效率高和自动化程度高等优点，但投资风险大、见效慢、可靠性较差。相对于FMS，DNC（DirectNumericalControlorDistributedNumericalContro1）是投资小、见效快、并具有较好柔性的集成制造系统，随着计算机技术、数控技术和网络通信等技术的发展，DNC的内涵和功能也在不断扩大。目前的DNC系统已具备制造数据传送（NC程序上传、NC程序校正文件下传、刀具指令下传等）、状态数据采集与处理（机床状态、刀具信息等）、刀具管理、生产调度与监控、单元控制和CAD／CAPP／CAM接口等功能。在过去的研究中，DNC集成制造系统多采用串行或局域网的通信方式来实现，串行通信方式简单但可靠性差、效率低，而局域网通信方式通信协议复杂很难满足DNC系统对实时性的要求，因而更适合于DNC系统与上层控制计算机之间的通信。

2基于CAN总线的DNC集成制造系统

数控系统与上层控制计算机的集成方法是DNC中最关键的技术，其通信方式取决于数控系统的通信接口和通信协议。因国外生产环境比较好，且数控系统大都采用带DNC通信接口的高档数控系统，所以国外已出现一些DNC集成制造软件，如：VisualDNC等。但这些软件并不能适应我国企业的情况，因此，研究适合我国制造企业特色的DNC系统已成为现代制造系统发展的必然要求。

针对国内企业现有机床接接口复杂、布局分散、下层通讯复杂的特点，鉴于点对点、局域网存在的问题，本系统提出基于CAN总线通信标准，以软插件技术为核心，实现了异构数控系统的集成。CAN作为一种工业环境中的通讯标准，更适合于场地级设备的互连，是目前DNC底层与数控机床通讯连接的最佳选择。目前，国内很多CAN的模块化产品的出现，为CAN总线的应用奠定了基础。因此CAN总线方式是一个较理想的异构数控系统的DNC通信方式。

3DNC集成制造系统功能模型设计

该系统主要由网络服务器、DNC主机、CAN智能模块等部分组成，系统硬件如图1所示。其结构为客户机，服务器的体系结构。网络服务器对数据库进行管理，存放生产任务、数控程序、图纸、工艺文件等信息，向上可与企业网或互联网intemet联接，实现企业内或企业间的资源共享，向下通过局域网与CAD／CAM／CAPP系统、DNC主机相连，方便的通过网络交换各种制造信息；DNC主机上带有网络接口卡、CAN接口卡，是整个系统的核心，其主要任务是通过CAN接口卡与CAN智能模块通信，实现对数控机床的通讯控制和通讯管理，当机床申请NC程序时，根据采集到的机床状态信息进行任务的排队管理与分配，实现通信过程的实时监控。无申请时，可进行通信Et志管理或NC程序及设备管理等。DNC主机的可视化的人机交互界面，操作简单，可以方便的对数据库中记录的插入、查询、修改、编辑等操作。

图1DNC集成系统硬件原理机网络拓扑结构图

实现DNC集成的重点要解决数控机床与计算机的双向通讯问题，本系统既考虑了国内使用较多的带RS232接口数控机床，又兼顾有MAP接口的新型机床，以各种不同的拓扑结构与Nc机床相连。其结构如图1所示，此系统有三类典型连接方式：

第一类连接方式主要用于具有MAP接I=I的新型机床，由于这种机床接口符合MAP标准，因此可直接连入局域网。

第二类连接方式主要针对少数连串行接I=I都没有的经济型数控机床，对于这类机床要在CAN智能模块和机床之间加入适配器才能连接到CAN网络。

第三类连接方式主要用于具备串行接口的数控机床，这类机床不能直接上网，因此采用CAN现场总线技术使机床连如DNC网络，CAN总线的网络功能由装有CAN接口卡的DNC主机和CAN智能控制单元实现，这里CAN通讯卡采用的是周立功单片机公司的PCI5110单路智能CAN接I=I卡和CAN232B智能CAN转换器，通讯卡提供了Windows和DOS下的驱动程序、CAN通用接口库，完全能够实现本系统中DNC主机与CNC之间的CAN通讯功能；CAN转换器的核心是CAN控制器的处理器和CAN收发器，并在微处理器和CAN收发器之间增加了电气隔离电路，提高了系统的抗干扰性，并带有1个RS232通道和1个CAN通道，可以使机床在不需改变原有硬件结构的前提下很方便地接入CAN网络，CAN232B智能CAN转换器提供有基本的控制命令和配置软件，串口通讯参数的设置均由简单的控制命令实现，可以按照不同数控厂家的机床的要求进行配置，解决了平台之间可移植性差的问题，提高了系统的开放性。

4系统软件实现

在本系统中，数