banner.jpg)
相關專題：
引言
近年來移動通信技術和掌上電腦的飛速發(fā)展及其在其他領域的廣泛應用，必將對制造業(yè)產(chǎn)生深刻的影響，并為數(shù)字化制造帶來重大的機遇和挑戰(zhàn)。在網(wǎng)絡環(huán)境下的數(shù)字化制造不僅僅取決于企業(yè)上層管理和設計的數(shù)字化和信息化，也取決于車間底層的數(shù)字化和信息化。我們提出一種基于移動通信技術的人機協(xié)同的新型數(shù)字化制造模式，它把無線移動通信技術引進來，創(chuàng)建一種以人為中心的能充分發(fā)揮“人的智能”和“機器智能”的分布式人機協(xié)同工作模式。車間數(shù)字助理(Shop Floor PDA)和新型數(shù)控系統(tǒng)構成了這種新型制造模式的兩個核心環(huán)節(jié)。本文只討論后者。
采用無線通信技術的新型開放式數(shù)控系統(tǒng)
采用無線通信技術的新型開放式數(shù)控系統(tǒng)由兩部分構成：一部分是可移動的掌上控制器，即數(shù)控PDA;另一部分則安裝于機床上，完成傳統(tǒng)的運動控制和PLC 功能，稱為嵌入式機床控制器。兩部分之間通過Wi- Fi(802.11)或藍牙(Bluetooth)接口實現(xiàn)移動通信，其結構框圖如圖1 所示。在這種模式下，現(xiàn)今數(shù)控系統(tǒng)中的很大一部分功能將被轉移到數(shù)控PDA 上。這些功能主要包括加工程序的編制、仿真與下載(包括手工編程和從CAD/CAM 工作站或臺式電腦上下載巨型加工程序)、機床調整、加工數(shù)據(jù)和機床狀態(tài)的采集以及和車間管理/調度服務器通信等。而機床控制器則主要執(zhí)行實時運動控制和 PLC 功能。這種新型數(shù)控是真正的嵌入式系統(tǒng)，能大大降低數(shù)控系統(tǒng)的體積和成本。同時，通過數(shù)控PDA 也徹底改變了數(shù)控機床的操作模式，把以機器為中心改變?yōu)橐匀藶橹行�。操作者無論在位置上還是在姿勢上都不再被機床所束縛。操作更方便，更舒適，也容易實現(xiàn)一人多機操作。
由于這種專業(yè)化的數(shù)控PDA可以通過無線局域網(wǎng)和Internet上網(wǎng)，獲得車間或單元服務器乃至CAD/CAM 技術中心的支持，因而極大的增強了數(shù)控系統(tǒng)的功能。同時，因為數(shù)控PDA 是一個通用的數(shù)控裝置，可以顯示多種機床的操作界面，控制不同的數(shù)控機床。由此，一個手握數(shù)控PDA的操作者和若干臺數(shù)控機床就能構成一個人機協(xié)同的加工單元。這種在數(shù)字技術支持下的以人為中心的加工單元，較之傳統(tǒng)的柔性加工單元更加靈活、更加可靠。此外，數(shù)控PDA 還具有本地數(shù)據(jù)庫管理功能，因而能用于組建車間網(wǎng)絡化制造的分布式數(shù)據(jù)庫，使之成為分布式體系結構中實時獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)的基礎結點。
1.1 數(shù)控PDA 的硬件結構
基于IEEE802.11 下的數(shù)控PDA 的硬件體系結構主要由32 位嵌入式微處理器、高速內存、FLSH電子盤、無線通信模塊以及高效電池和LCD 觸摸屏等部分組成(如圖2所示)。在硬件設計上采用Intel公司Strong ARM SA — 1100 32 位RISC 微處理器，它以ARM 公司的SA — 1 內核作為其系統(tǒng)內核，時鐘頻率高達206MHz，可以為數(shù)控PDA 提供強大的處理能力。在通信方面，數(shù)控PDA 提供了USB 接口、串行接口和無線通信模塊。通過這些接口可以方便地與上級服務器或嵌入式機床控制器進行數(shù)據(jù)通信。無線模塊采用Airgo公司的支持 IEEE802.11a/b/g 3 種無線LAN 標準的收發(fā)器芯片組。該芯片組可同時支持2.4GHz 和5GHz 頻帶下的OFDM(正交頻分多路復用)變頻方式。除了IEEE802.11a/b，還可支持最近作為標準剛剛獲得通過的IEEE802.11g。
