多制式數控機床集群控制與管理系統

時間：2024-05-21 10:50:37 數控機床

多制式數控機床集群控制與管理系統

　　面向中小企業由多種控制系統數控機床集群構成的混合加工環境的車間，建立基于《數控機床可重構DNC通訊網絡》軟件的車間現場數據綜合交換平臺，并采用具有一定自主規劃和管理功能的《車間生產管理系統》軟件，可對目前國內多種生產方式和管理方式并存的數控機床集群進行優化管理。

　　數控機床應用的主要模式

　　隨著數控機床日漸廣泛的應用，企業中數控設備的類型和品種多、年代跨度大。為了能對用戶的需求做出快速反應，就迫切地需要對車間的數控機床進行全面信息管理，加強生產組織，提高機床的利用率和柔性生產能力。

　　多制式數控機床集群控制與管理系統全面解決了混合加工環境中，實時跟蹤設備狀態以及生產進度，并可用當前的準確數據對它們進行指導和處理。系統主要由JCS-DNC、刀具管理系統和JCS-MES三部分組成。

　　其中，JCS-DNC作為綜合數據交換平臺，不但可以覆蓋不同類型的通訊接口(RS232/422、Ethernet)，而且對底層設備的狀態監控進行了全面解決，承擔了有效聯接底層設備和上層控制計算機的橋梁作用，并且使刀具管理系統和JCS-MES緊密的結合起來。JCS-MES則注重整個生產過程的優化，它需要收集生產過程中大量的實時數據，并對實時事件及時處理。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數據并反餽處理結果和生產指令。因此，JCS-MES不同於以派工單形式為主的生產管理和輔助的物料流為特征的傳統車間控制器，也不同於偏重於作業與設備調度為主的單元控制器，而是將MES作為一種生產模式，統籌考慮制造系統的計劃和進度安排、追蹤、監視和控制、物料流動、質量管理、設備的控制和計算機集成制造接口(CIM)等，以最終實施制造自動化。

　　車間現場綜合數據交換平臺

　　目前國內在車間生產中使用的數控設備的數控系統種類繁多，其通信接口和協議也存在較大差異。傳統的DNC通訊網絡系統是根據RS232串口的共同特點開發的，雖然可以完成CNC數據的雙向傳輸功能，減少了程序傳輸時間，一定程度上起到減少輔助時間、提高機床利用率的作用，但是這種類型的DNC網絡不能采集生產現場的機床狀態和工況數據，是生產管理系統中底層設備監控的瓶頸所在。

　　綜合數據交換平臺中的數據分類

　　在綜合數據交換平臺JCS-DNC中交換的數據可分為以下幾類：

　　1. CNC指令類數據，如NC程序(上、下傳輸，刪除)、刀具數據(刀具表)、CNC參數等;

　　2. 機床狀態類數據，如機床報警信息、PMC診斷、以及主軸位置、主軸轉速等;

　　3. 工況類數據，如正在執行的程序名稱、正在加工的零件名稱、機床開始加工時間、機床結束加工時間、當前刀具等。

　　綜合數據交換平臺中的數據流向

　　有一部分機床的宏程序具有向串口輸出數據的功能，如FANUC數控系統。JCS-DNC中含有NC程序宏功能后置處理模塊。在通過本網絡向機床傳送加工程序時，自動在程序的相應位置添加宏指令，使得機床在運行過程中自動向串口送出工況數據，從而實現自動采集當前運行程序號、零件名稱、加工開始時間、結束時間等加工信息。

　　用機床聯網集成服務器MDNC05實現機床工況數據采集

　　機床聯網集成服務器MDNC05是一種安裝在數控機床上的現場數據終端，具有全字符鍵盤、4x16字符液晶顯示器。

　　MDNC05的基本功能是實現機床側的程序傳送請求和通訊狀態監視，通過鍵盤和自定義的F01~F99功能，現場操作人員人工輸入(采集)并匯報現場工況。MDNC05的F功能可以解決某些數控系統不具備宏程序數據輸出功能造成的工況數據無法采集的困難。它的使用可以簡化和統一CNC數據的輸入/輸出的操作，適用于所有的數控設備，并且同樣可以解決非數控機床工況數據的采集。

　　利用數控系統以太網功能實現機床工況數據采集

　　對于具有以太網功能的數控設備，利用FANUC FA功能包開發的Ethernet軟件模塊能夠自動實現設備狀態的完全監控。適用于數控系統為FANUC Series 0i-B/15i /18i/21i，Power Mate i-D/H的數控機床。

　　綜合數據交換平臺JCS-DNC的特點

　　JCS-DNC是一個涵蓋了傳統通訊功能的新一代DNC通訊網絡，將傳統意義上的DNC網絡發展成為一個生產現場的綜合數據交換平臺。其特點是：

　　1. 覆蓋生產中所有的不同品牌不同時期的數控設備

　　2. 覆蓋不同類型的通訊接口(RS232/422、Ethernet)

　　3. 完整的數據內容

　　4. 快捷可靠的網絡系統重構

　　5. 開放的數據接口

　　由于具有上述特點，JCS-DNC的使用就可以準確提供制造過程中的大量數據，使生產管理有了較充分的數據反饋，形成一個閉環系統，準確制定、調整、更新作業計劃。

　　刀具管理系統

　　刀具作為參與制造活動的重要輔助工具，對制造系統的柔性、生產率起著舉足輕重的作用;同時，刀具又是較昂貴的消耗性資源，在車間生產中它數量巨大、信息繁多。由于加工的需要，大量的刀具頻繁地在系統中流動和交換，當系統需要重組時，刀具配置和容量等都需要修改，因此，大量的刀具信息也隨之不斷變化，這就迫切需要功能強大的刀具管理系統對車間生產中的刀具進行調度、管理，以實現數控用刀具的管理和預調。刀具綜合管理和預調制度的建立可以實現刀具參數和刀具壽命管理以及刀具的統一調配，縮短生產準備時間，降低刀具庫存量，提高刀具利用率。

　　車間生產管理系統JCS-MES

　　JCS-MES是一種基于制造執行系統的生產管理系統。該系統重點在于提高生產管理系統的操作性(有限能力計劃)和協作性(虛擬的集成)，是一種適合于多品種小批量生產的數控機床集群生產管理系統。

　　JCS-MES功能模型

　　JCS-MES主要負責車間生產管理和調度執行，通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有車間資源來提高制造競爭力，提供一種系統地在統一平臺上集成諸如質量控制、文檔管理、生產調度等功能的方式。

　　JCS-MES本身也是各種生產管理的功能軟件集合，共包含11個主要的功能模塊，其主要功能包括：基礎生產數據管理(包括工廠部門結構、工作中心、產品結構、工藝等大量信息)、人力資源管理、設備管理、庫存管理、主生產計劃、物料需求計劃、有限能力計劃與調度、車間作業任務管理、工夾量具管理、質量管理、系統權限管理等。它與機床網絡DNC管理系統、刀具管理系統、CAD/CAM系統等存在大量實時的信息交流。

　　JCS-MES運行環境

　　JCS-MES可以根據企業需求提供在微機網絡環境中運行的網絡版系統，也可以提供在單臺微機運行的單機版系統。其運行環境如下：

　　操作系統

　　服務器端 MicrosoftWindows NT 4.0 Server 簡體中文版或WINDOWS 2000 Server

　　客戶端 Microsoft Windows 95/98簡體中文版或Windows 2000客戶版

　　數據庫管理系統

　　ACCESS2000，服務器上可以裝SQL2000

　　JCS-MES系統特點

　　制造企業生產管理系統JCS-MES除了滿足中小企業生產經營過程中各類業務、數據處理的一般要求之外，還具有以下幾個方面的優勢和特色：

　　采用C/S結構

　　制造企業生產管理系統JCS-MES運行平臺為Windows2000及MS SQL Server，它支持先進的客戶機/服務器(Client/Server)結構，并能充分利用用戶的現有資源，最大限度地減少投資，提高運行效率，同時也保證了用戶方便地進行系統維護。

　　子模塊間是高度集成的

　　JCS-MES內的子系統是高度集成的。各子系統可以從其它相關的子系統中獲取所需要的數據，同時也可以將子系統內產生的數據自動傳遞給其它相關子系統。整個系統運轉後數據的輸入量較小，大大減輕了管理人員的工作量。JCS-MES中同一數據只要進入系統，便能得到有效的利用和處理，提高了工作效率和準確率。

　　采用完整、先進的模塊化、組件系統結構

　　本生產管理系統采用一套完整、先進的模塊化、組件系統結構。各子系統由一系列組件構成，而部分組件還可以根據具體需要，自由地掛接在不同的模塊上，以滿足用戶對不同的模塊的功能需求。

　　完善的安全管理機制

　　JCS-MES允許用戶系統管理員定義每個使用者對每個模塊功能的操作權限，操作員在使用每個程序時，系統自動檢驗操作權限，實現多級安全控制，大大提高用戶系統操作安全和數據安全性。

　　豐富的查詢、報表功能

　　JCS-MES提供了大量豐富、靈活的查詢和報表功能。用戶可以從多角度方便地查詢所需了解的多種信息。

　　應用情況

　　多制式數控機床集群管理系統已經在國內的紡機、模具、光學儀器等多個行業的工廠中得到應用。

　　在西安的某機械廠建立了車間綜合數據交換平臺。系統中集成了8種不同品牌不同型號共48臺數控設備。實現了數控加工資源的共享，可以及時完成毛坯、NC程序、刀具和工卡量具的準備工作，減少待工時間;并且由于具有了完善的數控生產技術文檔管理，減少了批量再生產的準備時間，綜合生產效率提高50%以上。

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