數(shù)控技術(shù)作為未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)的核心之一，正朝著開放化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和智能化方向發(fā)展，數(shù)控裝備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造和應(yīng)用開發(fā)都日益顯示出基于開放接口標(biāo)準(zhǔn)的模塊形態(tài)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)控已經(jīng)成為制造技術(shù)研究的新寵。網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的基本思想就是從系統(tǒng)角度出發(fā)，以集成為手段，以數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)為支撐，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將車間設(shè)備、資源加以集成，最終形成一個(gè)開放的、具有一定功能的網(wǎng)絡(luò)數(shù)控制造單元。

1 國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

　　目前，數(shù)控技術(shù)在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用性開放式動(dòng)態(tài)閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，并且在加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

　　我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)大多為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。CAD/CAM和CNC之間沒(méi)有反饋控制環(huán)節(jié)，數(shù)控設(shè)備在整個(gè)制造過(guò)程中只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多邊條件下，加工過(guò)程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率等加工參數(shù)，無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無(wú)法通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，影響數(shù)控設(shè)備的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量?？梢?，我國(guó)正由傳統(tǒng)封閉式體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)向開放式、多變量智能化控制系統(tǒng)發(fā)展。因此，研究和開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)、滿足現(xiàn)代制造過(guò)程的集成系統(tǒng)勢(shì)在必行。

2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的作用

　　作為各種先進(jìn)制造環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)制造的基本單元，網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用尤為重要。網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)將為網(wǎng)絡(luò)制造、遠(yuǎn)程制造、遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)及機(jī)床與各種網(wǎng)絡(luò)資源的相互共享等提供了最基本的支持。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)數(shù)控可以充分地利用現(xiàn)有的資源。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)+ 制造系統(tǒng)越來(lái)越快地進(jìn)入實(shí)際加工過(guò)程，越來(lái)越多的信息需要方便快捷地與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行通信和交換，這樣數(shù)控系統(tǒng)本身所使用的高可靠性、高價(jià)位、低容量的電子盤就很難滿足實(shí)際的需要。如果具備聯(lián)網(wǎng)功能，處于惡劣環(huán)境的數(shù)控機(jī)床就可以共享環(huán)境清潔的辦公用高容量硬盤，然后數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)讀取CAD/CAM系統(tǒng)生成的加工代碼，并進(jìn)行零件加工。

　　（2）數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化將為遠(yuǎn)程監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)制造提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。數(shù)控系統(tǒng)可以通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)及時(shí)地向遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)提供當(dāng)前加工狀態(tài)信息，并接收遠(yuǎn)程監(jiān)控命令，為真正的全球制造提供最基本的支持。甚至，我們可以把某個(gè)數(shù)控機(jī)床像辦公網(wǎng)絡(luò)中的共享打印機(jī)一樣共享到網(wǎng)絡(luò)上。當(dāng)然，這些功能對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的開放性及自診斷性都提出了更高的要求。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)不但能大大加強(qiáng)工廠加工信息的傳遞與管理，提高機(jī)械加工自動(dòng)化程度及遠(yuǎn)程監(jiān)控水平，而且當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，還可以為數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家提供遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)，減少維護(hù)的盲目性及相關(guān)費(fèi)用。

3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的特征

　　結(jié)構(gòu)特征：網(wǎng)絡(luò)數(shù)控把與制造過(guò)程有關(guān)的設(shè)備（ 如數(shù)控機(jī)床）、主控計(jì)算機(jī)、通信設(shè)施等按一定的結(jié)構(gòu)和層次組合起來(lái)成為一個(gè)整體，具有層次化的結(jié)構(gòu)特征。

　　功能特征：網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)DNC主機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)制造車間的數(shù)控機(jī)床等制造設(shè)備的集中控制管理，并可實(shí)現(xiàn)與上層計(jì)算機(jī)的信息集成，具有與CAD/CAM/CAPP等系統(tǒng)的信息接口。

　　過(guò)程特征：網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)只涉及與產(chǎn)品制造有關(guān)的活動(dòng)，不包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、銷售服務(wù)等環(huán)節(jié)。

4 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的組成和調(diào)度層次

　　4.1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的組成結(jié)構(gòu)

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的控制結(jié)構(gòu)一般包括三層：企業(yè)（公司）層、車間層（工作站層）和設(shè)備層，其組成如圖1所示。

　　4.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的調(diào)度層次

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)信息和資源共享，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我協(xié)調(diào)，使系統(tǒng)運(yùn)行于最優(yōu)狀態(tài)。根據(jù)上圖的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖，可以把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度層次分為三級(jí)，如圖2所示。

　　(1)企業(yè)層調(diào)度：主要負(fù)責(zé)車間與本企業(yè)內(nèi)部其它部門之間的聯(lián)系或與動(dòng)態(tài)聯(lián)盟中其它企業(yè)之間的聯(lián)系，以便傳遞任務(wù)，在網(wǎng)上發(fā)布信息和進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢等。

　　(2)車間層調(diào)度：完成服務(wù)器到數(shù)控系統(tǒng)的任務(wù)分配，以及車間內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)之間的有關(guān)請(qǐng)求，負(fù)責(zé)車間內(nèi)資源共享。

　　(3)設(shè)備層：主要負(fù)責(zé)加工過(guò)程的調(diào)整、故障診斷處理等，是傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的功能的擴(kuò)充，運(yùn)用多Angent技術(shù)，把每臺(tái)機(jī)床構(gòu)造成Angent，使它們自主、協(xié)調(diào)地工作。

　　4.3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要是在數(shù)控系統(tǒng)的操作平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)各種信息的傳遞和交換。網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)上的信息包括：基本信息、控制信息和系統(tǒng)狀態(tài)信息。

　　基本信息：它是在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)建立的，并在運(yùn)行中逐漸補(bǔ)充，包括系統(tǒng)配置信息（主要指用以初始化通信端口的加工設(shè)備通信參數(shù)的設(shè)置）和系統(tǒng)加工設(shè)備信息，如加工設(shè)備編號(hào)、類型、數(shù)量等；

　　控制信息：反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，特別是有關(guān)零件加工的數(shù)據(jù)，包括工程控制數(shù)據(jù)：主要指數(shù)控加工程序信息，如數(shù)控程序編號(hào)、零件工藝路線、數(shù)控加工程序代碼等；計(jì)劃控制數(shù)據(jù)：主要指加工任務(wù)信息，如加工任務(wù)編號(hào)、零件的加工批量和交貨期等。

　　狀態(tài)信息：反映系統(tǒng)資源的利用情況，它包括設(shè)備的狀態(tài)信息：該類信息在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化，如：加工設(shè)備入網(wǎng)序列號(hào)、入網(wǎng)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間等；加工狀態(tài)信息：它反映設(shè)備加工狀態(tài)，操作方式、主軸轉(zhuǎn)速、主軸速率等；加工程序信息：如當(dāng)前工件號(hào)、當(dāng)前工序號(hào)等；刀具信息：如當(dāng)前刀具號(hào)、刀具進(jìn)給量等。

5 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的關(guān)鍵技術(shù)

　?。?）集成技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的集成是將原來(lái)獨(dú)立運(yùn)行的多個(gè)單元系統(tǒng)集成為一個(gè)能協(xié)調(diào)工作和功能更強(qiáng)的新系統(tǒng)。集成不是簡(jiǎn)單的連接，而是在分析原單元系統(tǒng)的作用和相互關(guān)系并進(jìn)行優(yōu)化組合的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。集成的目的在于制造企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的合理化和最優(yōu)化，以提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力，并追求最高的效果和長(zhǎng)期利益。集成要借助現(xiàn)代管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的集成，同時(shí)還要強(qiáng)調(diào)人的集成。計(jì)算機(jī)是集成的工具，計(jì)算機(jī)輔助單元技術(shù)是集成的基礎(chǔ)，信息交換是橋梁，信息共享是關(guān)鍵。

　?。?）接口技術(shù)：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口是數(shù)控系統(tǒng)開放化的基礎(chǔ)，數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)功能模塊就是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口和通信協(xié)議連接起來(lái)。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的前提和必要條件，完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是數(shù)控網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)。

　?。?）信息管理技術(shù)：信息管理是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的保證，對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)信息管理是至關(guān)重要的。機(jī)床加工的所有信息需要建立數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)采集、處理和維護(hù)都是通過(guò)相應(yīng)的信息管理系統(tǒng)完成的。

6 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的信息管理模式

　　6.1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控管理信息的組成

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)離不開機(jī)床的信息管理，基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理稱為網(wǎng)絡(luò)數(shù)控研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。信息管理就是對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)床物理數(shù)據(jù)的管理，以有效地利用資源，提高系統(tǒng)的整體性能，實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、任務(wù)調(diào)度數(shù)據(jù)和企業(yè)經(jīng)營(yíng)規(guī)劃數(shù)據(jù)等的相互協(xié)調(diào)。一個(gè)管理系統(tǒng)的核心功能，一是對(duì)外部數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)；二是向外部傳送數(shù)據(jù)，如圖3所示。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能模塊總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　6.2 基于WWW的信息共享

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)把車間內(nèi)的設(shè)備有機(jī)地聯(lián)系在一起，網(wǎng)絡(luò)信息共享是整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。它也使得數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行模式由原來(lái)單機(jī)工作模式變成了聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式，加工的同時(shí)，可以查詢網(wǎng)上的信息，共享網(wǎng)上的資源。信息共享是資源共享的一部分。信息共享包括數(shù)據(jù)共享和信息發(fā)布與查詢，是建立在ISO-SOI互連協(xié)議的基礎(chǔ)上的，用IP協(xié)議，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)技術(shù)來(lái)完成，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)和服務(wù)器上均建立數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立相互之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)維護(hù)本系統(tǒng)所有的加工數(shù)據(jù)，對(duì)于每臺(tái)機(jī)床的當(dāng)前加工數(shù)據(jù)、歷史加工數(shù)據(jù)和加工結(jié)果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，每臺(tái)數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，當(dāng)前數(shù)據(jù)定時(shí)直接保存到本數(shù)據(jù)庫(kù)中，并修改相應(yīng)服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)，以便其他工序?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)記錄這個(gè)車間內(nèi)的任務(wù)分配，各個(gè)機(jī)床當(dāng)前加工狀態(tài)、加工結(jié)果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，數(shù)控系統(tǒng)要把自身數(shù)據(jù)庫(kù)中的部分內(nèi)容定期地復(fù)制到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供網(wǎng)上信息查詢和服務(wù)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。

7 結(jié)束語(yǔ)

　　目前制造業(yè)正以飛快的速度迅猛發(fā)展，智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化是今后開放式數(shù)控發(fā)展的必然趨勢(shì)?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控技術(shù)還不成熟，因此針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控的研究還有待于進(jìn)行更深更廣的研究。