蔣茂軍

（桂林正菱第二機(jī)床有限責(zé)任公司 廣西桂林541002）

1 普通機(jī)床網(wǎng)絡(luò)控制的目的和意義

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，設(shè)備制造業(yè)之間的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得愈加激烈，企業(yè)不僅要快速響應(yīng)市場(chǎng)，而且在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)還要降低產(chǎn)品的成本。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的今天，機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)—這一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)可使設(shè)備制造業(yè)繼續(xù)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造和網(wǎng)絡(luò)故障診斷與維護(hù)，是機(jī)床往后發(fā)展的必然趨勢(shì)之一。它一方面可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化和智能化管理，另一方面，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控可以做到機(jī)床生產(chǎn)廠家的高級(jí)維修人員虛擬到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。

我國(guó)現(xiàn)有的搖臂鉆床一般都不具備網(wǎng)絡(luò)功能，為了滿足現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)要求，只能另外配置一些高價(jià)位的數(shù)控系統(tǒng)。而隨著各種控制技術(shù)的發(fā)展與完善，只要運(yùn)用一些低成本的控制元件就可以實(shí)現(xiàn)普通機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化控制。

2 搖臂鉆床增加以太網(wǎng)功能的背景

從60年代開(kāi)始生產(chǎn)Z3050至Z30125系列的搖臂鉆床，是參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造成功的多功能新系列產(chǎn)品，機(jī)床采用液壓預(yù)選變速；主軸箱，搖臂，立柱均由液壓夾緊；可用來(lái)鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，攻螺紋和鏜孔，廣泛適用于各機(jī)械加工領(lǐng)域。可該系列機(jī)床由于不具備網(wǎng)絡(luò)功能，不能滿足工廠特別是大型工廠的監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集。后按客戶的要求開(kāi)發(fā)了具有以太網(wǎng)功能的搖臂鉆床，并且按要求連接到用戶的MES(manufacturing execution system，簡(jiǎn)稱(chēng)MES）制造執(zhí)行系統(tǒng)。在Z3050搖臂鉆床上的試制如圖1所示。

圖1 以太網(wǎng)在Z3050搖臂鉆床上的試制

3 以太網(wǎng)在搖臂鉆床上的推廣

在Z3050搖臂鉆床上試用成功以后，我們分別在Z3063、Z3080、Z30100、Z30125系列搖臂鉆床上進(jìn)行了推廣。以太網(wǎng)在 Z30100系列搖臂鉆床上的應(yīng)用如圖2所示。

圖2 以太網(wǎng)在Z30100系列搖臂鉆床上的應(yīng)用

該系列以太網(wǎng)搖臂鉆床選用西門(mén)子SMART700作為顯示屏，用來(lái)顯示機(jī)床軸的進(jìn)給位置，顯示的精度可根據(jù)編碼器的精度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并可進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)清零。界面如圖3所示。

圖3 顯示界面圖

機(jī)床的終端操作可用觸摸屏進(jìn)行控制，并可顯示機(jī)床的各輸入、輸出狀態(tài)，方便工廠的維修人員進(jìn)行故障的快速查找。界面如圖4所示。

圖4 觸摸屏操作及輸入/輸出圖

本機(jī)床通過(guò) Internet對(duì) PLC遠(yuǎn)程控制，選用S7-200 SMART以太網(wǎng)的RJ45接口連接網(wǎng)絡(luò)，使用以太網(wǎng)和基于 TCP/IP的通信標(biāo)準(zhǔn)，利用該端口通過(guò)Internet對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)。

利用西門(mén)子工業(yè)以太網(wǎng)安全模塊 SCALANCE S612，通過(guò)Internet在兩臺(tái)路由器之間建立VPN通道，PC站對(duì)異地PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)診斷。所需硬件為2臺(tái)D-Link DIR-615標(biāo)準(zhǔn)路由器，該路由器具有1個(gè)外網(wǎng)接口，4個(gè)內(nèi)網(wǎng)接口。SCALANCE S612B具有1個(gè)外網(wǎng)接口，1個(gè)內(nèi)網(wǎng)接口。該安全接口保護(hù)內(nèi)網(wǎng)不受來(lái)自外網(wǎng)的非法訪問(wèn)。一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為中央站，一臺(tái)裝有PLC的機(jī)床作為遠(yuǎn)程站，4根以太網(wǎng)電纜，IP地址為192.168.3.2的PC站連接S612的內(nèi)網(wǎng)口，S612A是PC站的路由器，標(biāo)準(zhǔn)路由器是S612A的路由器，路由器A通過(guò)寬帶接入Internet，IP地址為140.80.0.3的PLC站連接到S612B的內(nèi)網(wǎng)口，S612B是PLC的路由器，標(biāo)準(zhǔn)路由器B是S612B的路由器，路由器 B通過(guò)寬帶接 Internet，具有工網(wǎng)的IP地址。配置完成后通過(guò)Internet在2臺(tái)S612之間建立VPN通道，2臺(tái)S612之間的內(nèi)網(wǎng)IP地址使用不同的IP子網(wǎng)，具體的配置如圖5所示。

通過(guò) PLC對(duì)機(jī)床進(jìn)行邏輯控制并連接到以太網(wǎng)。建立專(zhuān)用的VPN通道對(duì)機(jī)床實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障診斷。使用觸摸屏顯示進(jìn)給軸位置、機(jī)床的控制、PLC的輸入/輸出情況以及機(jī)床的遠(yuǎn)程診斷。如圖6所示。

圖5 遠(yuǎn)程通訊配置圖

圖6 以太網(wǎng)遠(yuǎn)程故障診斷圖

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制和監(jiān)視搖臂鉆床及普通機(jī)床，不僅可以大幅度降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員、工藝規(guī)劃人員、相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)組織、維護(hù)、調(diào)度人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。還可以為生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備維護(hù)與故障診斷系統(tǒng)提供了必不可少的信息，為工廠的制造系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，為高級(jí)專(zhuān)家和高級(jí)管理人員指導(dǎo)生產(chǎn)提供了更加有效的手段。機(jī)床廠家使用以太網(wǎng)控制搖臂鉆床后，可以減少工程師到現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間和費(fèi)用，為客戶提供更為快捷的服務(wù)，迅速為客戶排除機(jī)床故障。

該機(jī)床目前暫時(shí)只能控制幾個(gè)主要的動(dòng)作，有一些模擬量控制如軸承及油溫等的監(jiān)視正在升級(jí)設(shè)計(jì)中。