基于DNC系统的机械制造车间无线Mesh组网设计

周年荣，唐立军，杨洋，罗恩博

(云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南 昆明650217)

作者简介：(周年荣（1974—），男，高级工程师，硕士，主要研究方向为高压绝缘、智能安全预警、智能电网技术等，qweasdzxc5111@163.com.

摘要：针对机械制造车间路由器布局不合理，导致车间无线网络功耗过高、吞吐量过小、实际应用效果差的问题，提出了基于DNC系统的机械制造车间无线Mesh组网设计方法。根据机械制造车间DNC系统与数控机床的用网需求，设计了机械制造车间路由器布局目标模型，通过改进模型目标函数与约束条件进行目标模型优化。以模型优化结果为基础，设计机械制造车间Mesh组网整体布局及其功能模块、DNC系统应用流程，实现机械制造车间无线Mesh组网。实验结果显示，无线Mesh组网功耗更小，吞吐量更高，在机械制造车间DNC系统中的应用效果更好。

关键词：无线Mesh技术；机械制造车间；DNC系统；吞吐量

中图分类号：TN929.5   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)03-0098-06

近年来，无线Mesh技术逐渐成熟，与传统的无线光纤网络相比，该技术服务接入点的平均费用更低。Mesh技术融合了WLAN网络和Ad Hoc网络的优势，在建网成本和建网速度上都有明显优势［1-2］。目前，802.16-2004、802.16e和802.11s移动宽带无线接入标准都加入了Mesh结构，对于一些不能直接连接的无线路由器，无线Mesh的中间节点可以在起到较好的连接作用的同时，实现信号的发送和接收。

本文将无线Mesh技术应用到机械制造车间DNC（distributed numerical control，分布式数控）系统中，影响系统功能的主要因素有：1）机械制造车间路由器布局不合理。路由器布局问题是一种多目标优化问题，具有复杂性［3］。2）DNC系统的传输距离和传输速率之间的关系难以确定。DNC系统只能在特定的数据速率中进行不连续跳跃，如果无线基站和数控机床端口的距离加大，信号强度也会随之下降，造成传输速率下降［4］。3）由于一部分信道用来传输协议、总线等，导致传输速率下降，因吞吐率和传输速率呈正比关系，所以吞吐率低于网络宽带容量标称值［5-6］。在数据分组长度保持不变时，低传输速率机床和高传输速率机床发送相同长度数据所花费的时间是不同的，低传输速率机床花费的时间较长，吞吐率与标称值极为接近；高传输速率机床花费的时间较短，吞吐率远远小于标准值［7］。

目前对无线Mesh技术在机械制造车间DNC系统中的应用研究较少，为此本文进行了深入研究，设计了可应用于机械制造车间DNC系统中的无线Mesh组网。

1机械制造车间路由器布局优化

路由器布局优化是实现机械制造车间无线Mesh组网设计的基础。车间路由器布局问题是一种多目标优化问题，具有复杂性。