1 物聯(lián)網(wǎng)-群構(gòu)架

    群自身的核心競爭力，包含單元核心能力，與整體核心能力數(shù)字化遠程異地數(shù)控物聯(lián)網(wǎng)，必須建立一個能夠搭建網(wǎng)絡(luò)化工作的平臺，通過這個平臺能夠協(xié)同工作，如：具有物聯(lián)工程組態(tài)開發(fā)、工程項目管理、工程運行發(fā)布、系統(tǒng)監(jiān)控等等。這個專業(yè)群網(wǎng)絡(luò)群構(gòu)架是一個由組態(tài)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化軟件工程技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化工控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化檢測與控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊與設(shè)備通訊技術(shù)，實時數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳輸與存儲技術(shù)等相近相關(guān)的專業(yè)或?qū)I(yè)方向共同組成。

    群自身的結(jié)合融聚力，凝心力，要有突出品牌自主技術(shù)支撐(核心競爭力。RIC數(shù)控物聯(lián)網(wǎng)，屬于綜合性的技術(shù)平臺、服務(wù)平臺、管理平臺，培養(yǎng)人的平臺，高新技術(shù)創(chuàng)新的平臺。擁有多方面的單元核心點，具有明確的主題整體核心能力，具有明確的主題整體核心能力，用于專業(yè)群、產(chǎn)業(yè)群的建設(shè)。

    物聯(lián)網(wǎng)已被世界公認為世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，開發(fā)應(yīng)用前景巨大。物聯(lián)網(wǎng)的核心是信息交換和通訊，信息交換和通訊的核心是對各種物的接口與網(wǎng)絡(luò)接口的對接。信息交換和DNC通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。信息傳輸服務(wù)包含：數(shù)據(jù)傳輸與命令傳輸服務(wù)。信息傳輸方式有“有線傳輸與無線傳輸”。

    數(shù)控設(shè)備是一種高科技的物、檢測設(shè)備是物、監(jiān)控設(shè)備是物、識別設(shè)備是物，…RIC—DNC解決了數(shù)控設(shè)備物的接口與通道、數(shù)據(jù)傳輸與命令傳輸服務(wù)、信息傳輸方式、以及物的端口遠程映射的核心技術(shù)，數(shù)據(jù)及文件校驗遠程傳輸可靠性技術(shù)，RIC—DNC數(shù)控物聯(lián)網(wǎng)的核心發(fā)展方向，就是物聯(lián)網(wǎng)。

    例如：RIC—DNC物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)256臺數(shù)控設(shè)備(數(shù)控機床、刀具測量儀、工件測量、打印設(shè)備、PLC設(shè)備、FC設(shè)備、變頻設(shè)備等等)通過有線，無線串口服務(wù)器與計算機通信，實現(xiàn)互網(wǎng)。

    作為數(shù)控機床物聯(lián)網(wǎng)，NC的操作者(客戶端)只需要在數(shù)控設(shè)備的控制面板上輸入遠程控制指令，即可完成程序的發(fā)送、接收和列表查詢與排程。實現(xiàn)多臺機床并行在線加工，斷點續(xù)傳能力，并可實現(xiàn)自動、手工、斷電斷點續(xù)傳，在線加工過程中會實現(xiàn)自動補包，確保了傳輸?shù)綑C床的程序無誤?？蓪⒉煌O(shè)備的控制系統(tǒng)以不同的通訊協(xié)議方式同時接入遠程DNC SERVER進行管理。上傳程序時，服務(wù)器能夠自動接收、自動保存數(shù)控程序，服務(wù)器端無需專人職守。實現(xiàn)加工程序遠程列表瀏覽，操作者在機床端就可以瀏覽服務(wù)器上對應(yīng)的文件列表，并可在列表中選擇程序進行調(diào)用。

    數(shù)控機床的操作者同時可以通過上網(wǎng)本，可以進行有關(guān)車間生產(chǎn)的管理、數(shù)控加工相關(guān)文檔的查詢?yōu)g覽：RIC—DNC具有強大的日志管理功能，可以記錄整個系統(tǒng)的所有事件，提供遠程復(fù)合查詢檢索方便問題的查找?？刹榭磾?shù)據(jù)傳輸?shù)娜掌?、時間、文件名以及上傳還是下載等內(nèi)容，用以記錄操作者的操作過程及出錯信息，可以實施記錄加工時間。可以自動備份通信參數(shù)，在移機或重裝系統(tǒng)時，機床參數(shù)可智能恢復(fù)。

2 遠程異地物聯(lián)網(wǎng)

    以太物網(wǎng)聯(lián)方式使數(shù)控設(shè)備與工廠的其他部門交互對話。通常的數(shù)控機床都是自動化的獨立孤島，CNC技術(shù)中的革命使CNC系統(tǒng)提供PC功能和以太網(wǎng)的聯(lián)接性，由于CNC系統(tǒng)的開放和提供以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)，車間就可以從其機床上獲得信息以提高生產(chǎn)率以及更多的東西。物網(wǎng)聯(lián)把CNC系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)、制造系統(tǒng)聯(lián)接，諸如CAD，cAPP／CAM，MES和ERP，可以提供很多的生產(chǎn)優(yōu)勢。一般而言，CNC設(shè)備有三個層次的網(wǎng)絡(luò)工作：信息層、控制層和裝置層。CNC設(shè)備信息層主要用于DNC與機床之間發(fā)送數(shù)據(jù)(如操作程序、刀具信息的數(shù)據(jù)傳輸)：網(wǎng)絡(luò)信息層可以通過RIC虛擬桌面協(xié)同平臺，實現(xiàn)辦公室環(huán)境(包含遠程異地辦公)和操作者工位之間信息交流、通過RIC—DNC完成監(jiān)視設(shè)備的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的傳輸；而控制層則通過第三方應(yīng)用程序，實現(xiàn)控制數(shù)控設(shè)備，CNC裝置層和控制層支持許多接口，控制器的動作(如PLC)可以支持遠程網(wǎng)絡(luò)控制，信息可以通過網(wǎng)絡(luò)被送往控制系統(tǒng)中的裝景和外圍設(shè)備。

    機床聯(lián)網(wǎng)架線，大多數(shù)CNC系統(tǒng)是用RS-232聯(lián)接的而不是用以太網(wǎng)聯(lián)接，因此車間可以采納有線／無線串口服務(wù)器聯(lián)接方案，RIC—DNC無線交換機位于車間中心地點部署，接入到車間局域網(wǎng)中，接收和發(fā)送無線訊號。

    2．1局域網(wǎng)內(nèi)串口設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)對于RIC—DNC服務(wù)器作為集中控制應(yīng)用，用戶對于數(shù)控機床(客戶端)與DNC(服務(wù)器)之間采用《服務(wù)器／客戶端》通訊的操作方式，物與物之間采用<上位機／操作站>通訊的操作方式，可有三個選擇：

    2．1．1虛擬串口方式提供Windows標準串口驅(qū)動程序，是最為簡單的局域網(wǎng)內(nèi)通訊方式，原有以串口通訊為基礎(chǔ)的應(yīng)用軟件，在Windows系列操作系統(tǒng)下不需要作任何的更改即可使用?？梢宰屢粋€串口對應(yīng)一到多串口服務(wù)器，連接到數(shù)控機床，由此主控計算機可任意與每臺接入局域網(wǎng)的數(shù)控機床進行實時的雙向數(shù)據(jù)交換與命令傳輸。虛擬串口通訊主要應(yīng)用于數(shù)控設(shè)備終端聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。

     2．1．2 Socket協(xié)議連接方式采用Socket協(xié)議直接與系統(tǒng)的終端設(shè)備(非數(shù)控機床)相連的需要。在這種應(yīng)用方式下，用戶也要給每個串口服務(wù)器分配一個局域網(wǎng)內(nèi)固定的IP。由于采用的是TCP直接連接方式，這就要求上位機和串口服務(wù)器通訊采用Socket連接，用戶的上位機的形式為TCP Server設(shè)置，并提供制定的端口監(jiān)聽。所有的連接終端設(shè)備的串口服務(wù)器被設(shè)置為TCPClient模式。需要用戶開發(fā)Socket應(yīng)用的后臺軟件。通常對串口服務(wù)器的應(yīng)用，推薦采用Socket方式建立上位機與終端間的直接TCP連接。

    2．1．3 MCP連接模式專門為數(shù)控機床連接的TCP/IP連接模式，具有虛擬串口方式與Socket協(xié)議連接方式相結(jié)合的特點.具有兩個IP服務(wù)端口，數(shù)據(jù)端口與命令端口，可以對單串口服務(wù)器連接，也可對多串口服務(wù)器連接。

圖1 MCP工作原理

    RIC—NC601A工業(yè)級串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。集成lCMP,IP,TCP UDP，DHCP，Telnet,DNS，SNMP多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和WINDOWS COM標準接口，提供TCP real port、TCP，UDP Socket(tep client、tcp server、udp)、MCP共九種工作模式，內(nèi)部DNC服務(wù)器+RIC聯(lián)控協(xié)同平臺配置一個專線網(wǎng)內(nèi)固定IP地址，為用戶的串口設(shè)備輕松實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，使得外部DNC信息服務(wù)器能夠連接到內(nèi)部DNC。

    2．2 專線網(wǎng)內(nèi)串口設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)車間DNC配置一個專線網(wǎng)內(nèi)固定IP地址，每個連接的串口服務(wù)器都配置一個局域網(wǎng)內(nèi)固定的IP地址。非數(shù)控機床物聯(lián)網(wǎng)的主控服務(wù)器為TCP Server形式，每個連接的串口服務(wù)器配置為TCP Client，通訊采用TCP直接連接，由第三方提供的控制軟件具有socket功能。

    數(shù)控機床物聯(lián)網(wǎng)，車間內(nèi)設(shè)立RIC—DNC服務(wù)器，通過無線串口服務(wù)器與數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)，采用MCP模式直接連接。車間以外的分布機構(gòu)RIC—DNC服務(wù)器+RIC聯(lián)控協(xié)同平臺，同樣采用MCP模式直接與數(shù)控機床連接。這種組網(wǎng)方式與在企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)的組網(wǎng)基本原理與設(shè)置幾乎相同，區(qū)別在于一個是由電信服務(wù)提供商構(gòu)建的專線(城域)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，一個是由企業(yè)自身構(gòu)建的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

圖3 內(nèi)聯(lián)工作原理

    2．3使用PPPOE協(xié)議，采用ADSL modem連接的跨網(wǎng)關(guān)通訊

圖4 互聯(lián)工作原理

    有線，無線串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器一個重要的功能是具有PPPOE協(xié)議線，與ADSL Modem相連可以接人互聯(lián)網(wǎng)(接入光釬主干網(wǎng))，具有跨網(wǎng)關(guān)通訊的卓越特性。這個特性將企業(yè)局域網(wǎng)與專線(城域)網(wǎng)互聯(lián)，通過域名解析或綁定的固定IP連接方式與遠程異地DNC SERVER進行聯(lián)網(wǎng)。提供遠程的設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備的遠端調(diào)試與維護，通過互聯(lián)網(wǎng)連接，與企業(yè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)組成一個跨網(wǎng)關(guān)通訊的應(yīng)用。這種特性滿足了分布于全國各地，可以實現(xiàn)遠程異地制造物聯(lián)網(wǎng)。

    采用RIC—DNC隨機配備的配套軟件，在RIC—MCP—SCOM模式下，其中主機IP Address(遠端主機IP)設(shè)置為合法的公網(wǎng)lP地址，連接的端口號為TCP，IP通訊COM端口號與MCP模式服務(wù)端口號(數(shù)據(jù)端口與命令端口。在這種情況下，一但串口服務(wù)器上電，將自動的采用ADSL自動撥號接入互聯(lián)網(wǎng)。完成聯(lián)網(wǎng)后，串口服務(wù)器主動連接合法公網(wǎng)IP地址的DNC服務(wù)器，用以完成數(shù)據(jù)傳輸與交換。

    2．4 不具有Socket協(xié)議的設(shè)備問的互聯(lián)

    2．4．1 不同位置點對點工作方式：兩臺處在不同位置點對點工作方式，而且相隔很遠的PLC之間需要交換數(shù)據(jù)建立通訊，在一個大范圍的廠區(qū)內(nèi)，兩個在不同車間的PLC之間需要點對點交換數(shù)據(jù)，這兩臺PLC都可以由串口服務(wù)器接入企業(yè)的工業(yè)以太網(wǎng)，兩臺串口設(shè)備中間走TCP/IP以太網(wǎng)，兩端走RS一232方式。

圖5 點對點工作方式

    可將其中的一臺串口服務(wù)器(IP為192．168．0．233)配置為TCP Server工作模式，另外一個串口服務(wù)器(IP為192．168．0．232)配置為TCP Client工作模式，由此這兩臺P優(yōu)之間具備了支持Pair Connection成對使用通訊的能力，而不必借助于任何計算機的幫助。

    2．4．2 點對點工作方式PC機與PLC之間連接PC機可以通過PLC控制其他的采集器，如變頻器、溫度采集模塊、一般輸出擴展模塊。

圖6 點對點工作方式

    2．4．3組播工作點對多點方式可以建立一個點對多點的設(shè)備間TCP直接連接，一臺計算機控制多臺采集器，將聯(lián)接的串口服務(wù)器配置為TCP，UDP Socket工作模式，TCP數(shù)據(jù)模式為Raw，會話協(xié)議為UDP。通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸串口數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接示意圖如下：

圖7 一點對多點工作方式

    2．4．4多點對一點工作方式串口服務(wù)器的每一個串口可以同時被最多臺主機映射為實COM口，即多臺主機可以同時打開同一臺串口服務(wù)器的串口控制同一串口設(shè)備。例如：實現(xiàn)多部門客戶端能在同一時間通過自己的PC觀察到通過物聯(lián)的不同數(shù)字化設(shè)備，了解設(shè)備的監(jiān)控狀態(tài)。

圖8 多點對一點工作方式

3 遠程異地物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)群與產(chǎn)業(yè)群

    3．1以數(shù)控技術(shù)網(wǎng)絡(luò)工程為重點進行專業(yè)群建設(shè)

    3．1．1數(shù)控技術(shù)專業(yè)相關(guān)的機電專業(yè)群包括機電一體化技術(shù)專業(yè)、電氣自動化技術(shù)專業(yè)、數(shù)控技術(shù)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)。

    3．1．2數(shù)控加工專業(yè)相關(guān)的制造專業(yè)群包括機械加工工藝及裝備、模具設(shè)計與制造、計算機輔助設(shè)計與制造、數(shù)控技術(shù)與維修專業(yè)。

    3．1．3數(shù)控加工生產(chǎn)管理專業(yè)群模具及模具加工設(shè)備營銷和技術(shù)服務(wù)、制造設(shè)備管理營銷和技術(shù)服務(wù)、車間管理信息化和技術(shù)服務(wù)。

    3．1．4現(xiàn)代制造模式實訓專業(yè)群CNC仿真實訓室、CAD／CAPP/CAM實訓室、網(wǎng)絡(luò)化制造實訓室、數(shù)控加工與維修實訓室、國家職業(yè)技能鑒定與國家創(chuàng)新技能競賽實訓室。

    以數(shù)控技術(shù)新型制造模式，形成機電專業(yè)群、制造專業(yè)群、工業(yè)控制專業(yè)群、生產(chǎn)管理專業(yè)群、實訓專業(yè)群的綜合性專業(yè)群建設(shè)，以物聯(lián)網(wǎng)形式形成交叉信息網(wǎng)。包括創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、課程體系改革模式、實訓基地改革模式、師資隊伍建設(shè)改革模式等項目專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，形成強烈的輻射力網(wǎng)絡(luò)群。這是一個大膽的觀念轉(zhuǎn)變，突破傳統(tǒng)的課程體系、實訓體系，形成社會需要的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

    設(shè)備維修網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備管理網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、數(shù)控夾具-刀具-量具網(wǎng)絡(luò)展示臺、數(shù)控刀具在線信息追蹤采集與監(jiān)控，CAD／CAM集成在該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，完成實體仿真、后置處理、自動傳送、直接加工等全過程，很容易和INTERNET網(wǎng)相連，實現(xiàn)遠程診斷、遠程服務(wù)和實時圖像監(jiān)控?？筛鶕?jù)加工對象的工藝需求，配備相應(yīng)的工裝夾具、刀具、物流系統(tǒng)，實現(xiàn)加工對象的柔性化，適應(yīng)各種批量及多品種規(guī)格零件的環(huán)流生產(chǎn)，是敏捷制造、柔性單元新型的制造模式。

    由此來看來，RIC—DNC—MES自主創(chuàng)新核心技術(shù)，在工業(yè)自動化控制、信息化實施、網(wǎng)絡(luò)化實施、專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與專業(yè)群建設(shè)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與開發(fā)等等帶來巨大的影響。

    3．2 數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)群建設(shè)中國未來主要產(chǎn)業(yè)調(diào)整的問題，首先是制造業(yè)，裝備制造業(yè)、汽車制造、船舶制造、飛機制造，稱為高端制造業(yè)。制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息化屬于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在制造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展定位上，應(yīng)該形成區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)制造中心，實施“以主業(yè)為核心的有限多元化”戰(zhàn)略，堅持“主導產(chǎn)業(yè)抓重點、重點產(chǎn)業(yè)上規(guī)模、特色產(chǎn)業(yè)求突破，結(jié)構(gòu)規(guī)劃上物聯(lián)”的產(chǎn)業(yè)鏈思路，進行規(guī)模產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)群(鏈)建設(shè)，生產(chǎn)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的主導產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)集群(物聯(lián)網(wǎng))將形成產(chǎn)業(yè)園區(qū)和生產(chǎn)協(xié)作基地核心，形成整體的產(chǎn)業(yè)群的互聯(lián)信息化，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、制造、管理與營銷(貿(mào)易)，原材料采購與物流產(chǎn)業(yè)群(鏈)管理的新模式。

    產(chǎn)業(yè)群管理單憑傳統(tǒng)的“頭腦”是不夠，要依靠科學與信息化，放大人的“頭腦”智慧，實現(xiàn)信息流通、技術(shù)流通、資源流通、人力流通、產(chǎn)品與物流流通，只有流通才有發(fā)展，只有加強制造業(yè)技術(shù)改造，推進信息化和工業(yè)化融合才能促進結(jié)構(gòu)調(diào)整。

4 結(jié)論

    物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義就是“物物數(shù)字信息互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”，不單純是“互聯(lián)”“識別”，更重要是“互通”“互控”，RIC聯(lián)控平臺是核心，物聯(lián)網(wǎng)群構(gòu)架是脈絡(luò)，DNC聯(lián)接與通訊是通道，數(shù)控物聯(lián)動是實體，實現(xiàn)遠程物聯(lián)管理。以國際視野和戰(zhàn)略思維來選擇與發(fā)展新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)鏈，RIC—DNC國內(nèi)第一個基于IPV6的MCP模式通訊的應(yīng)用，有線與無線寬帶網(wǎng)物聯(lián)協(xié)議通訊，有望迎來快速發(fā)展，促進高端制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。