由工厂、车间、单元、工作站、设备等五层控制所组成的CIMS体系结构模型中，柔性制造系统FMS覆盖了其中的底三层，即单元控制层、工作站层和设备控制层。在工厂的经营管理、工程设计、制造三大功能中，FMS负责制造功能的实施，所有产品的物理转换都是由制造单元完成的。工厂的经营管理所制定的经营目标，设计部门所完成的产品设计、工艺设计等都要由制造单元来实现。可见制造单元的运行特性对整个工厂具有举足轻重的作用。而其中加工工作站负责指挥和协调车间中的一个加工设备小组的活动。为了实现柔性制造自动化，要求FMS具有良好的制造管理及优化生产调度的功能，且系统中的制造设备必须协调运行，这就对加工工作站提出了较高的要求，它运行的有效性和柔性将直接影响FMS运行的有效性和柔性。解决加工工作站集成问题和开发高性能的加工工作站应用软件对于成功地建成FMS具有关键性作用。下面将介绍成功应用于某柔性制造系统的一种加工工作站的控制结构、功能及实现方法。
2 功能需求
制造单元控制系统由单元控制器、工作站控制器和设备控制器构成，其中单元控制器执行FMS的运控管理职能。而在最底层，现有的加工设备是两台立卧转换加工中心和三台立式综合加工中心，均采用日本FANUCOM控制系统。
没有物流系统。要求建成一个制造过程计算机控制的加工系统，使制造设备协调运行，实现多品种、小批量的柔性加工。因为加工中心进线是实现柔性制造 的必要条件之一，而五台数控加工中心控制系统均未配备ONC接口，不具备直接进线功能，于是另外设计了五套独立的DNC接口装置，实现工作站与设备间的信息传送和工作站对设备的实时控制。
加工工作站控制器是柔性制造系统中实现设计集成和信息集成的关键，它执行前端控制职能，既要能接收单元控制器的命令并上报命令执行情况，也要能独立运行，对设备实施控制和监视。其功能需求如下：
①加工操作排序
·从单元控制器接受命令
·加工路径选择与优化
·实时调度
②加工设备监控
·机床状态监控
·故障诊断与监控
·设备运行方式
·机床远程控制
③加工工作信息管理
·工艺信息管理
·NC程序管理
·工作日志管理
·向单元控制器上报信息
3 系统结构
加工工作站控制器是基于网络通讯的DNC数控系统，实现对5台加工中心的DNC控制及通讯。它通过Ethernet TCP／IP与单元控制器连接，通过DNCFSO与设备控制器连接。 nextpage
3.1 硬件结构
本加工工作站控制器用于监控5台加工中心，实现DNC控制。其控制结构如图1。
其中，加工工作站控制器选用了适用于工业生产环境的 P5／166研华工控机。DNCFSO是独立于加工中心数控系统的DNC设备。它们向上通过集线器 HUB经 Ethernet与加工工作站相连，向下通过I／O口和RS—232C与加工中心相连，其中RS—232C主要用于传送NC程序，而I／O口传送控制信息。DNCFSO的主要任务是接收工作站控制器下载的NC程序和机床操作指令并传递至加工中心CNC设备，同时及时反馈加工中心状态和故障信息，实现工作站控制器对机床的实时控制。
3．2 软件结构
加工工作站控制器的软件模块如图2所示。
各模块的具体功能说明如下：
① NC程序管理：NC程序的上传和下传。
②采集CNC数据：读取刀具表、偏置量、工件坐标系、当前坐标值、模态指令值及当前刀号、刀编号和刀偏置 量。
③设置加工参数：设置刀具偏置量和工件坐标系。
④远程控制：启动加工、进给保持和CNC复位。
⑤机床状态采集：采集机床的下列状态——正在加工、机床空闲、装夹完成、故障排除、CNC报警、CNC恢 复正常、机床报警及报警号、机床报警 消除。
⑥机床工作模式采集：采集机床 的下列工作模式一一程式编辑、自动执行、纸带执行、手动指令、手轮、手轮传授、寸动传授、寸动和原点复归。
⑦边传边加工：实现大NC程序的边传边加工。
⑧数据库管理：日志库、程序库和报警信息库的管理。
⑨与单元控制器接口：与单元控制器通讯，以获取命令和NC程序并上报状态。
3．3 具体实现
DNCFSO实际是一个无盘工控机，在加工工作站控制器上设置远程启动。工作站与底层设备即与DNCFSO之间采用共享文件方式通讯。由工作站向设备下达命令和由设备向工作站上报状态的共享文件名分别为WsToDnc.dat和DncTows. dat，存在于共享目录中。在远程启动目录下，5台设备分设5个共享目录，如第一台设备与工作站的共享目录为C：＼Winnt＼RpI＼rplfiles＼Machines＼DNCfsO-1＼data＼。共享文件是一种记录型文件，其格式如图3。工作站与设备之间交换信息的过程 如图4所示。
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具体的发送和接收过程如图5所示。
工作站以查询方式检测共享文件的读写标志。若读写标志为0，则允许发送指令。发送方在写入指令和数据后，置读写标志为1，允许指令接收方读取数据。接收方在检测到读写标志为1时，读入指令并执行指令，最后置读写标志为0，以允许发送方再次写入指令。
在FMS加工过程中，为保证加工质量，需实时地对其中自动化设备及运 行状态进行检测监控，保证系统可靠运行。DNCFSO只要检测到任何设备的状态变化，就立即上报，即把状态数据写入共享文件并置读写标志为1。工作站每隔100毫秒查询一次共享文件。若检测到读写标志为1，则读入状态数据，并将相应的状态信息及出现此状态的时 间显示在工作站控制器的状态信息栏中。同时，在不同的机床工作状态，显示不同的图标，使用户一目了然。如果出现报警，用户也可及时查看报警原因及相应的处理措施，以便尽快恢复正常工作。工作站控制器上还有一个Win95 风格的多页控制器，分为工件、程序、CNC、刀具、故障和日志共6页。工件 页显示正在加工的工件的产品代号、零件代号和工序号；程序页显示最近一次 上下传的NC程序；在CNC和刀具页，用户可看到最新读取的机床CNC数据和当前71具号：当出现机床报警时，自动弹出故障页，便于用户查看故障信息；用户还可随时打开日志页，查看本次开机发出的所有控制指令和接受到的所有状态信息。
工作站可在不与单元控制器相连时，独立地向设备下达控制命令。工作站控制器的全部控制功能均采用快速按钮来实现，而快速按钮的使用状态则是 根据设备状态的改变来改变。在执行一些可能带来事故或引起不安全操作的命令，如启动加工和进给保持等之前，用户会得到相应的提示信息，待用户确认后才执行，以确保设备和工件的安全。在NC程序的上下传之前，用户可对NC 程序进行编辑和保存。
工作站还利用Delphi提供的Paradox数据库对加工设备的信息进行管理。工作站控制器工作时所发出的每一个指令和接收到的每一个状态都会写入日志库，便于单元控制器对设备的开机时间、有效利用率等指标进行统计。工作站一共保存一周的工作日志。对于设备上的NC程序，工作站也将它们写入数据库，并随着相应的 NC程序操作而及时更新。NC程序库含有程序号和对应的机床号、产品代号、零部件代号、工序号、装入的日期时间等信息。数据 库中还有CNC报警和机床报警的报警 号及对应的报警原因和处理措施。所有 数据库中的以上信息，用户均可随时利用快速按钮方便地查看。
工作站与单元控制器是通过Ethernet相连。工作站既可独立运行对下层加工设备进行监控，也可与单元控制器联结起来，从单元控制器接收命令和程序。具体的通讯是通过Socket来完成的。工作站作为Socket的客户方而单元控制器作为服务器方。
本加工工作站控制器的操作系统是WindowsNT4．0，开发工具是Delphi3．0 C1ient／Server。
4 结束语
本加工工作站控制器已经投入实际运行。它具有NC程序管理、机床状态采集、远程控制机床、与单元控制器接口等功能，基本实现了FMS系统要求达到的对设备远程控制和信息集成的要求。它既能与单元控制器联结，作为整个FMS系统的一部分，也能作为独立运行的加工工作站级控制和管理。它提供友好的人机通信界面，详尽的提示信息 和完善的联机帮助系统，使用户能有效、方便地运行。
