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机床数字化通信三大标准-OPCUA、MTConnect、NC-Link

标准

发布时间:2020/12/30 15:25

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摘要:

数控机床的智能化升级对智能制造的发展起着至关重要的基础性作用,而实现这一目标的基础便是机床装备的互联互通,其中相关的协议标准更是影响互联互通的决定性要素。


但就目前而言,该领域厂商分散、协议众多(如FANUC支持的FOCAS,三菱的EZSocket,西门子支持OPC UA等等;工艺不同、厂商不同、种类多、数量大;各业务系统对工业制造数据信息需求不同;车间布局比较分散等是阻碍联网的主要问题。


今天的主要内容:

00 标准是CNC世界的通用语言

01 繁杂而凌乱的通讯协议

02欧美日中形成的CNC三大机床行业互联标准




00 标准是CNC世界的通用语言


在数字化的推动下,未来工厂将具备互联、有序并且能够实现远程自我优化等特性,前提是,机床、刀具、系统、测量甚至是夹具,都要提供必要的数据来支撑。


因此,未来制造业只有一个关键词,那就是”互联“。任何机器,不论它来自德国、中国还是美国,不论在何种生产环境中,都需要实现与任意系统的相联。


如何实现互联互通?那就是统一通讯标准,但是统一标准很难,并且未来也不可能出现一家独大的标准。


作为世界各国战略布局的要点,工业通讯标准也是大国利益诉求和博弈的焦点。而机床行业通讯标准的建立,也绝不仅仅是一个国家、一个协会的事情。



01 繁杂而凌乱的通信协议


数控系统的互联方式从最早的串行通信逐步升级为以太网通信。不同类型(品牌)的数控系统的通讯端口、通讯协议千差万别。


在不同的时期,不同的阶段,数控系统厂家设计并提供了面向不同应用目标的通讯方式和通讯协议。


▶ 第一阶段:I/O方式用于和其他设备进行握手和工作协同。


▶ 第二阶段:串口通讯时期,主要是由于数控系统内存偏小,在遇到大程序时进行在线的NC文件下载,即最基础的DNC功能,这种方式由于其技术门槛低,简单、易行、低成本而被国内数控厂商所广泛使用,但是这也同时限制了国内数控系统对于网络技术的应用,功能极为有限。


▶ 第三阶段:类似Fanuc、Siemens等中高端数控系统都配备了以太网接口


▶ 第四阶段:通讯设计出现了OPC UA和MTConnect等面向互联网应用的协议设计。


互联方式的变化更迭本身是带来便利的,但是,不同的通讯标准又造成了新的壁垒,同一标准设备可以互联,而不同总线设备则无法互联。


▶ 在制造过程中只有真正实现了机床与机床,机床与人之间的对话,才能进入互联阶段。



02 欧美日中形成的CNC三大机床互联行业标准



早在2006年,美国机械制造技术协会(AMT)提出了数控设备互联通讯协议(MTConnect协议),用于机床设备的互联互通。



基于OPC UA的开放标准umati,这是由德国机床制造商协会(VDW)开发的一种开放的通用机床接口标准umati(universal machine tool interface)。它是一种通用接口,可便捷安全地把机床(WZM)和设备无缝连接到客户端或用户端的IT生态系统中去,用于机床与生产环境内外围的IT系统的连接 (生产过程执行系统MES、企业资源计划 ERP、云端, …)。


由中国机床工具工业协会组织行业企业研制的数控装备工业互联通讯协议NC-Link标准,也在CIMT2019展会上设置专门展区,用于展示数控装备工业互联通讯协议NC-Link标准的代理服务器、适配器、数控系统及相关软件等全套解决方案。


该标准的研制为我国数控机床互联互通建立了一套统一的标准,对我国智能工厂、智能车间的建设、智能生产的推进必将带来促进作用。

不同的协议之间各自为政,很难实现一种协议统一的局面,此时需要的是一种完全中立的平台来进行转化。