【摘要】互聯(lián)網(wǎng)催生各個領域新業(yè)態(tài)和新技術(shù)，基于MTConnect的數(shù)控設備互聯(lián)共通技術(shù)獲得突飛猛進的發(fā)展，并日趨網(wǎng)絡化、智能化和數(shù)字化。然而由于當前的數(shù)控設備種類繁多、信息表達方式各異，極大地限制了數(shù)控設備之間的鏈接和信息共享。為此，要構(gòu)建兼容度高、互聯(lián)共通且富有彈性的架構(gòu)，實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)控設備的互聯(lián)和共通。

【關(guān)鍵詞】基于MTConnect；數(shù)控設備；互聯(lián)共通技術(shù)；應用

一、數(shù)控設備互聯(lián)共通相關(guān)協(xié)議分析

（一）Step-NC協(xié)議

這是采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ瑢?shù)控設備生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的編程、描述格式進行規(guī)范和統(tǒng)一，實時自動獲取數(shù)控設備加工生產(chǎn)過程的NC程序代碼，將數(shù)控系統(tǒng)與CAX系統(tǒng)相互鏈接和集成，極其精準地描述數(shù)控生產(chǎn)加工過程。然而這種協(xié)議在動態(tài)信息建模技術(shù)上還存在欠缺，難以實現(xiàn)對異構(gòu)數(shù)控設備的信息互聯(lián)共通和共享。

（二）OPC協(xié)議

這是基于OLE、COM/DCOM技術(shù)的前提，面向?qū)ο筮M行設計，運用規(guī)范化的通信接口函數(shù)表達方式，描述數(shù)控設備生產(chǎn)制造過程中的接口、方法和屬性，主要涵蓋數(shù)據(jù)采集、事件報警、歷史數(shù)據(jù)訪問等內(nèi)容。然而，這種協(xié)議還尚未普遍應用于離散制造行業(yè)，各廠商之間還無法實現(xiàn)充分兼容和互操作。

（三）MTConnect協(xié)議

這個協(xié)議是基于XML（可擴展標記語言）的相關(guān)標準，以HTTP為數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，為上層管理系統(tǒng)提供基礎設備層的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，使數(shù)控設備較好地應用于即插即用的環(huán)境之中，降低數(shù)控設備制造系統(tǒng)應用的復雜性和工作量，提升了各異構(gòu)數(shù)控設備的互操作水平。

二、基于MTConnect的數(shù)控設備互聯(lián)共通模型設計與應用

基于MTConnect的數(shù)控設備互聯(lián)共通技術(shù)可以較好地實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)控設備的互聯(lián)共通、遠程監(jiān)控，通過建構(gòu)基于MTConnect的數(shù)控設備互聯(lián)共通模型，實現(xiàn)對異構(gòu)數(shù)控設備的信息采集、解析、轉(zhuǎn)換、交互和處理。

（一）數(shù)控設備互聯(lián)共通技術(shù)網(wǎng)絡架構(gòu)

（1）“Adapter-Agent”模式?；贛TConnect的數(shù)控設備互聯(lián)共通可以采用“Adapter-Agent”模式，將專門的適配器設計于異構(gòu)數(shù)控設備之中，實現(xiàn)對數(shù)控制造加工過程的信息采集、監(jiān)控、轉(zhuǎn)換和處理，達到車間數(shù)控設備的互聯(lián)共通效果。具體來說，該模式的數(shù)控設備連接方式主要采用如下三種：借由轉(zhuǎn)換設備連接；借由網(wǎng)絡設備連接；直接連接。然而，這種模式也有一定的局限性，即：因數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)的增加而影響數(shù)控設備遠程監(jiān)控的實時性、完整性和安全性要求。（2）“設備-Agent-Client”模式。這是一種車間通用的三層架構(gòu)的設備互聯(lián)共通模式，包括如下三個基本模塊：車床、銑床、加工中心等數(shù)控設備；Agent軟件；客戶端軟件應用程序，在該模式之中的Agent和數(shù)控設備相互連接的方式有：內(nèi)置Agent；網(wǎng)絡連接；串口連接。

（二）Agent架構(gòu)及其功能模塊設計

Agent是數(shù)控設備互聯(lián)共通的關(guān)鍵核心，在確定Agent與設備的連接方式前提下，調(diào)用接口配置信息，采集、解析和轉(zhuǎn)換數(shù)控設備生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)信息，借由XML映射器讀取和解析XML文件，再由XML封裝/發(fā)送器進行數(shù)據(jù)發(fā)送。具體來說，Agent的功能模塊主要包括有以下內(nèi)容：（1）數(shù)據(jù)采集模塊。以異構(gòu)數(shù)控設備采集的不同方式為前提，建立異構(gòu)數(shù)控設備的數(shù)據(jù)采集通道，對主要的接口函數(shù)進行參數(shù)配置和優(yōu)化，如：NetInit（）、NetConnet（）、ChannelInfornation9（）、GetProgram（）等接口函數(shù)，在一定的采樣周期之內(nèi)實現(xiàn)對異構(gòu)數(shù)控設備的信息數(shù)據(jù)采集。（2）數(shù)據(jù)處理模塊。在采集獲取異構(gòu)數(shù)控設備的數(shù)據(jù)信息之后，要對其進行格式描述、轉(zhuǎn)換和處理，形成XML文檔，并加以解析、數(shù)據(jù)映射，獲悉異構(gòu)數(shù)控設備的相關(guān)屬性，最后再進行數(shù)據(jù)信息的封裝和發(fā)送。（3）通信模塊?；贛TConnect的數(shù)控設備互聯(lián)共通系統(tǒng)要以HTTP傳輸協(xié)議為依托和支撐，進行數(shù)據(jù)交互、客戶端請求響應、封裝XML文檔發(fā)送等操作，較好地實現(xiàn)各模塊與客戶端應用程序之間的互通和鏈接。（4）決策與智能控制模塊。該模塊是智能化模塊，它主要面向處理后的數(shù)據(jù)信息進行分析、判斷和決策，并將不同的任務合理分配給各個模塊，以更好地實現(xiàn)深入、充分的通信。

（三）客戶端監(jiān)控系統(tǒng)設計與應用

基于MTConnect協(xié)議和數(shù)控設備監(jiān)控需求，還要設計和構(gòu)建客戶端監(jiān)控檢測系統(tǒng)，采用VisualStudio2013軟件及C#語言進行編碼實現(xiàn)。具體包括有以下內(nèi)容：（1）數(shù)據(jù)庫設計。該層級主要用于管理訂單任務和歷史數(shù)據(jù)信息，全面監(jiān)控和把握數(shù)控設備的運行狀態(tài)、故障、加工效率等。（2）設備實時監(jiān)控模塊?？蛻舳私邮詹⒔馕鯝gent的數(shù)據(jù)信息，如：數(shù)控設備制造加工中X軸、Y軸及Z軸三個伺服軸的實際位置值等。（3）任務調(diào)度和管理模塊。主要負責數(shù)控設備的任務信息和資源狀態(tài)。（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊。包括數(shù)控設備的任務完成時間、比例、故障起止時間等。

三、結(jié)語

綜上所述，基于MTConnect的數(shù)控設備互聯(lián)共通技術(shù)實現(xiàn)了不同模塊的設計和應用，解決了異構(gòu)數(shù)控設備通信受阻的狀態(tài)，促進了數(shù)控設備加工制造的智能化、網(wǎng)絡化發(fā)展。

參考文獻

[1]李杰誠.基于MTConnect的機器人制造單元系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D].廣州：廣東工業(yè)大學，2016.

[2]王帥.面向工業(yè)4.0的機床管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].沈陽：中國科學院研究生院（沈陽計算技術(shù)研究所），2016.

作者簡介：李進（1968.06—），男，漢族，江蘇南京人，大專，助理工程師，研究方向：機械制造與裝備。