数控技术作为未来先进制造技术的核心之一，正朝着开放化、网络化、柔性化和智能化方向发展，数控装备产品的设计制造和应用开发都日益显示出基于开放接口标准的模块形态。网络数控已经成为制造技术研究的新宠。网络数控的基本思想就是从系统角度出发，以集成为手段，以数控技术、计算机和网络技术、通讯技术等先进技术为支撑，通过网络将车间设备、资源加以集成，最终形成一个开放的、具有一定功能的网络数控制造单元。
1 国内外数控系统发展现状
目前，数控技术在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用性开放式动态闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，数控系统综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，实现了高速、高精、高效控制，并且在加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。
我国的数控系统大多为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，数控设备在整个制造过程中只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多边条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节修正CAD/CAM中的设定量，影响数控设备的工作效率和产品加工质量。可见，我国正由传统封闭式体系结构的数控系统向开放式、多变量智能化控制系统发展。因此，研究和开发基于网络、满足现代制造过程的集成系统势在必行。
2 网络数控的作用
作为各种先进制造环境中网络制造的基本单元，网络数控系统的研究与应用尤为重要。网络数控系统将为网络制造、远程制造、远程诊断与维护及机床与各种网络资源的相互共享等提供了最基本的支持。
（1）网络数控可以充分地利用现有的资源。随着计算机辅助设计+ 制造系统越来越快地进入实际加工过程，越来越多的信息需要方便快捷地与数控系统进行通信和交换，这样数控系统本身所使用的高可靠性、高价位、低容量的电子盘就很难满足实际的需要。如果具备联网功能，处于恶劣环境的数控机床就可以共享环境清洁的办公用高容量硬盘，然后数控系统通过局域网读取CAD/CAM系统生成的加工代码，并进行零件加工。
（2）数控系统网络化将为远程监控及网络制造提供坚实的基础。数控系统可以通过通讯网络及时地向远程监控点提供当前加工状态信息，并接收远程监控命令，为真正的全球制造提供最基本的支持。甚至，我们可以把某个数控机床像办公网络中的共享打印机一样共享到网络上。当然，这些功能对数控系统的开放性及自诊断性都提出了更高的要求。
（3）网络数控系统不但能大大加强工厂加工信息的传递与管理，提高机械加工自动化程度及远程监控水平，而且当数控系统产生故障时，还可以为数控系统生产厂家提供远程诊断与维护，减少维护的盲目性及相关费用。
3 网络数控的特征
结构特征：网络数控把与制造过程有关的设备（ 如数控机床）、主控计算机、通信设施等按一定的结构和层次组合起来成为一个整体，具有层次化的结构特征。
功能特征：网络数控系统通过DNC主机实现对制造车间的数控机床等制造设备的集中控制管理，并可实现与上层计算机的信息集成，具有与CAD/CAM/CAPP等系统的信息接口。
过程特征：网络数控系统只涉及与产品制造有关的活动，不包括市场分析、产品设计、销售服务等环节。
4 网络数控系统的组成和调度层次
4.1 网络数控的组成结构
网络数控的控制结构一般包括三层：企业（公司）层、车间层（工作站层）和设备层，其组成如图1所示。
4.2 网络数控的调度层次
网络数控系统通过信息和资源共享，可实现系统的自我协调，使系统运行于最优状态。根据上图的系统组成结构框图，可以把整个网络的调度层次分为三级，如图2所示。
(1)企业层调度：主要负责车间与本企业内部其它部门之间的联系或与动态联盟中其它企业之间的联系，以便传递任务，在网上发布信息和进行数据查询等。
(2)车间层调度：完成服务器到数控系统的任务分配，以及车间内数控系统之间的有关请求，负责车间内资源共享。
(3)设备层：主要负责加工过程的调整、故障诊断处理等，是传统数控系统的功能的扩充，运用多Angent技术，把每台机床构造成Angent，使它们自主、协调地工作。
4.3 网络数控系统功能的实现
网络数控系统功能的实现主要是在数控系统的操作平台上，实现各种信息的传递和交换。网络数控系统平台上的信息包括：基本信息、控制信息和系统状态信息。
基本信息：它是在系统开始运行时建立的，并在运行中逐渐补充，包括系统配置信息（主要指用以初始化通信端口的加工设备通信参数的设置）和系统加工设备信息，如加工设备编号、类型、数量等；
控制信息：反映控制系统的运行状态，特别是有关零件加工的数据，包括工程控制数据：主要指数控加工程序信息，如数控程序编号、零件工艺路线、数控加工程序代码等；计划控制数据：主要指加工任务信息，如加工任务编号、零件的加工批量和交货期等。
状态信息：反映系统资源的利用情况，它包括设备的状态信息：该类信息在系统运行过程中会发生变化，如：加工设备入网序列号、入网时间、运行时间等；加工状态信息：它反映设备加工状态，操作方式、主轴转速、主轴速率等；加工程序信息：如当前工件号、当前工序号等；刀具信息：如当前刀具号、刀具进给量等。
5 网络数控的关键技术
（1）集成技术：网络数控系统的集成是将原来独立运行的多个单元系统集成为一个能协调工作和功能更强的新系统。集成不是简单的连接，而是在分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化组合的基础上，经过统一规划设计来实现的。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最优化，以提高企业对市场变化的快速响应能力，并追求最高的效果和长期利益。集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术的集成，同时还要强调人的集成。计算机是集成的工具，计算机辅助单元技术是集成的基础，信息交换是桥梁，信息共享是关键。
（2）接口技术：统一标准的接口是数控系统开放化的基础，数控系统中的各个功能模块就是通过标准的接口和通信协议连接起来。
（3）网络技术：网络技术的发展是网络数控的前提和必要条件，完善的网络系统和先进的网络技术是数控网络化的基础。
（4）信息管理技术：信息管理是整个系统运行的保证，对于数控系统来说信息管理是至关重要的。机床加工的所有信息需要建立数据库，数据采集、处理和维护都是通过相应的信息管理系统完成的。
6 网络数控系统的信息管理模式
6.1 网络数控管理信息的组成
网络数控系统的实现离不开机床的信息管理，基于网络的数据库管理称为网络数控研究的关键技术之一。信息管理就是对实现机床物理数据的管理，以有效地利用资源，提高系统的整体性能，实现机床加工数据、图形数据、任务调度数据和企业经营规划数据等的相互协调。一个管理系统的核心功能，一是对外部数据的采集、处理、存储；二是向外部传送数据，如图3所示。对于网络数控系统，基础数据库管理功能模块总体结构如图4所示。
6.2 基于WWW的信息共享
网络数控系统把车间内的设备有机地联系在一起，网络信息共享是整个系统平稳可靠运行的重要环节。它也使得数控系统的运行模式由原来单机工作模式变成了联网运行模式，加工的同时，可以查询网上的信息，共享网上的资源。信息共享是资源共享的一部分。信息共享包括数据共享和信息发布与查询，是建立在ISO-SOI互连协议的基础上的，用IP协议，通过数据库服务技术来完成，在网络数控系统和服务器上均建立数据库，并建立相互之间的对应关系。系统上的数据库负责维护本系统所有的加工数据，对于每台机床的当前加工数据、历史加工数据和加工结果统计数据等，每台数控机床加工时，当前数据定时直接保存到本数据库中，并修改相应服务器的历史数据，以便其他工序对这些数据进行查询。服务器数据库记录这个车间内的任务分配，各个机床当前加工状态、加工结果统计数据等，数控系统要把自身数据库中的部分内容定期地复制到服务器数据库中，以供网上信息查询和服务器对系统进行调度。
7 结束语
目前制造业正以飞快的速度迅猛发展，智能化、集成化和网络化是今后开放式数控发展的必然趋势。现在网络化数控技术还不成熟，因此针对网络化数控的研究还有待于进行更深更广的研究。
(审核编辑: 智汇张瑜)
