豪顿华工程：CAXA网络DNC为企业搭建数字化车间

caxa1314

豪顿华工程有限公司是由英国豪顿集团控股的生产大型风机、回转再生式空气预热器的中外合资企业。年产100台风机、24台空气预热器，产值2亿多元人民币。豪顿集团已有140多年生产风机的历史，在国际上享有很高的声誉。豪顿华工程有限公司作为豪顿集团成员之一，拥有先进的设计和制造技术，并于1998年11月获得了由劳氏质量认证服务颁发的ISO9002质量认证证书。产品不仅畅销国内市场，还有40%的产品出口到国外。

一、公司面临的挑战

随着企业的快速发展，车间信息化现状成为企业发展的瓶颈。

1)  加工代码由编程员在编程室编制，编制完成后通过CF卡或磁盘将程序拷贝到机床里或通过计算机传输到机床，这种方式占用人力，又耽误加工，而且还容易出错，造成设备的利用率不高。

2)  数控设备类型多，有加工中心、数控车床、数控铣等；数控控制系统也多，有FANUC、HEIDENHAIN等，但各系统互不通用，编制的加工程序不能互换。

3)  使用现场RS232连接方式，线路距离有限制，如果用笔记本来传输程序，粉尘、油污对计算机性能有影响，也不符合标准化管理要求。

4)  如果RS-232口受经常插拔的影响，会导致传输过程受干扰丢包及串口故障，结果导致错误代码加工出废品，一旦硬件接口被损坏，不仅维修代价昂贵，更重要的是会耽误宝贵的生产时间。

二、携手CAXA全面实施网络DNC项目

1.网络DNC选型

鉴于公司的现状和具体需求，豪顿华公司在DNC软件的选型过程中考虑了以下原则：

1、选择能为制造业企业提供全面信息化解决方案和拥有自主知识产权的供应商，并且具有较强的服务能力和实施经验。因为选择一个供应商不光是要完成当前的项目更要能提供长期深层次的服务和技术支持。

2、选择经过市场千锤百炼，有较高本地市场占有率并得到用户认可的成熟软件。

3、选择供货周期能得到保障并不存在安全隐患的配套硬件。

4、选择能提供本地化、专业化、个性化服务的厂商。

为了公司的长远发展，公司领导制定了具有前瞻性的发展战略，决定携手CAXA,全面实施CAXA 网略DNC项目，搭建数字化车间。CAXA作为中国领先的PLM方案和服务提供商，专为制造业企业提供从设计到制造信息化解决方案并拥有自主知识产权，其完善的产品方案、丰富的网络DNC实施经验以及强大的实施服务能力，赢得了豪顿华公司的认可。CAXA公司进行了前期需求访谈，与公司项目人员沟通交流，针对威海豪顿华工程有限公司现阶段及未来的发展需要，CAXA提出首先以CAXA网络DNC为平台，解决数控机床通信问题，为车间搭建数字化制造平台，进而可与企业现有工艺管理信息系统集成，形成全厂级畅通的协同工作，提高工作效能。

2.全面实施网络DNC项目

针对豪顿华公司现状，结合实际情况，我们提出依托现有网络系统为支撑，建设数控机床网络环境，通过网络DNC系统的应用实现所有数控设备的程序可靠传输。搭建企业网络DNC平台，还要做到与豪顿华公司现有或未来管理信息系统进行集成，因此，系统还要有灵活、方便的扩展性，应和其他系统兼容。

2.1 通信接入方式

CAXA可以提供以下机床接入方式，分别是多串口卡接入，多串口服务器接入，有线局域网接入，无线局域网络接入，超远程无线接入，电力接入及混合接入方式等。


2.1.1接入方式的特点

方式        特  点        使用情况
局域网有线接入        每台机床使用一个智能终端，每台机床具有一个独立的IP地址，布线时只要布置通用以太网就可以。此种通信方式做到了将串口线路缩短到最短，增强了串口通信的稳定性。        主流和先进的接入方式，适合大多数企业。
局域网无线接入        每台机床使用一个智能终端，每台机床具有一个独立的IP地址，仍是以太网技术，但无需布线，通过无线线路接入网络。        不用布线，网络构建快速，主流方式之一
电力接入方式        使用车间电力线进行数据传输。在车间变压器后级加装电力网关，在每台数控设备变压器前级加装电力网关。电力网关之间的数据传输使用电力线传输。        特别适合特殊场合的通信，如车间内部不适于二次布线且具有强干扰源（如高频电磁炉等设备）
考虑到豪顿华车间实际布局及机床接口情况，都具备RS232口，采用无线方式接入。

每台数控机床前放置一台微缩型智能终端，它具有独立的IP地址，并具有RS232功能，能够按照一定的协议和数控机床及网络上的服务器计算机进行数据交换，这样可以将RS232线路缩短到最短。另一方面，由于服务器不直接和数控机床的RS232接口通信，而是以10/100M的速度与各终端微缩计算机进行网络通信，因此单台服务器可控制的机床数量将比单纯的多串口通信大的多。这个微缩计算机我们称它为微型智能终端，它内部具有独立的CPU和内存，外部具有两个接口：以太网络的RJ45接口和RS232接口，如下图。

22.jpg
智能终端与接口
每台机床使用一个智能终端，这样相当于每台机床具有一个独立的IP地址。真正做到将机床联机到以太网络中，布线时不需要布置成本昂贵的串口线路，只要布置通用以太网就可以。

另外，此种通信方式真正做到将串口线路缩短到最短，增强了串口通信的稳定性。当一台智能终端发生故障，只影响一台数控设备，其它设备不受影响。并且计算机服务器的并行处理能力大大提高。

2.1.2网络DNC接入示意图

豪顿华公司9台机床接入示意图如下：


CAXA网络DNC中使用的核心设备——串口服务器（又名智能终端），其实就是网络节点上的微型嵌入式计算机，这是一种在安全上非常敏感的网络硬件，仅有香烟盒大小。CAXA推荐国内军工企业在实施网络DNC系统时使用国内制造的智能终端，它是中国电信网络控制中大量使用的信得过产品。其产品内核系统为Linux，应用部分软件由CAXA编写，硬件内的全部源码为CAXA掌握。另外因在国内生产制造，可为用户提供非常可靠的安全保障。

2.2 通信方案
1）采用非虚拟串口方式，而使用计算机端通信软件直接和以太网TCP/IP协议用10-100兆速度串口服务器通信的方式，在传输过程中数据传输稳定快捷，准确无误，具有多重校验机制。

2）采用一套DNC系统，具有网口的机床采用网口接入，其余全部采用无线智能终端方式接入，整个系统实现用一台服务器控制所有接入网络的机床通讯与程序管理。

3）完全支持豪顿华公司使用的Fanuc、Heidenhain等各种控制系统。

4）本项目采用无线接入方式，完全支持网口、标准RS232口数控机床的混合通信。能够提供有线、无线、电力及混合等多种接入方式，以适应豪顿华公司后续发展。

5）对于较大程序加工时，支持在线加工及断点续传，支持断电、手工、自动应答三种断点续传功能，并支持跨网段传输。

6）单台服务器可支持超过256台数控机床之间的通讯，且互不干扰，具有极高的安全传输保障，确保24小时/365天系统无故障传输。

7）DNC系统网络，支持线路受干扰后数据丢包、缺损的自动补齐，字符自动校验功能，以保证数据传输的可靠性。

8）服务器端无人职守，通过远程控制功能，操作人员在机床端就能完成程序的发送与接收。

9）数据传输稳定快捷，准确无误，无误码、掉段现象。

10）支持在机床收/发通信参数不一致条件下的自动传输；

11）远程加工程序列表浏览；

12）具有加工代码的仿真功能，可以实现对加工代码仿真校验；

13）支持RS232软/硬协议及特殊协议；

三、项目实施效果

通过本项目的实施，解决了豪顿华公司数控设备的通讯传输问题，显著提高了数控车间的生产效率。由于采用统一快捷的网络传输，实现了所有数控设备与计算机网络的通信，尤其是使用RS232串口传输的数控机床的通信，减少了编程员的现场操作，减少了操作工在获取代码及工艺文档上的损耗时间。网络DNC系统的网络传输解决了代码传输的问题，也为企业的信息化提供了帮助，对以前ERP所不能触及的车间部分进行了弥补，为其提供了有力的数据，同时CAXA的此次项目的实施也为该企业以后建设数字化制造打下了扎实的基础。

CAXA网络DNC是一个功能强大的多层次多模块的企业数控设备管理系统，它在豪顿华公司的项目中起到了促进生产、提高数控设备使用效率的作用。采用数控机床联网系统将充分发挥现有数控设备的功能，提高车间的生产效率，为企业创造更多的经济效益，做到低投入，高回报的预期目的。采用CAXA网络DNC的信息化解决方案可以从底层的联网开始，逐渐扩展到应用层的数据采集与统计分析，进而给企业的生产优化提供实际数字依据，成为企业信息化的好助手。