1.引言

隨著數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越多,以往在機(jī)床上直接手工編程、修改、調(diào)試和加工的方法越來(lái)越不適用。因?yàn)檫@對(duì)于簡(jiǎn)單零件的加工還可以完成,但對(duì)于較復(fù)雜的零件,例如模具的數(shù)控加工編程,都需要使用計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。目前,一般是在機(jī)床旁邊放置一臺(tái)計(jì)算機(jī),利用CADPCAM軟件進(jìn)行編程,再與機(jī)床進(jìn)行通信,發(fā)送數(shù)控加工程序,后置處理后開(kāi)始加工,由于現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣,計(jì)算機(jī)容易損壞,并且僅僅利用計(jì)算機(jī)傳輸程序,其利用率不高,如果每臺(tái)機(jī)床都配置計(jì)算機(jī),成本開(kāi)支較大。另外,利用RS-232 直接進(jìn)行通信,距離有限。因此,本文針對(duì)FANUC 數(shù)控系統(tǒng)用戶較多,利用其提供的RS-232 通信接口和通信協(xié)議,通過(guò)RS-485 接口轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)程智能通信模塊,選用VB 或VC 軟件開(kāi)發(fā)上位機(jī)管理程序,從而解決了一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行通信的問(wèn)題,提高了系統(tǒng)資源的利用率,還為進(jìn)一步構(gòu)建車(chē)間級(jí)制造管理系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。

2.總體設(shè)計(jì)方案

2.1.原理框圖
　　
利用臺(tái)灣泓格公司提供的遠(yuǎn)程智能通信模塊I-7520 和I-7527 來(lái)構(gòu)建整個(gè)通信系統(tǒng)[2 ,3 ] ,其中I-7520模塊是把標(biāo)準(zhǔn)的RS-232 通信轉(zhuǎn)換成RS-485 通信,而I27527 模塊則是把RS-485 通信轉(zhuǎn)換成多路RS-232 通信,上述模塊之間采用RS-485 方式,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信,具有高通信速率、高采樣分辨率、智能化、光電隔離強(qiáng)抗干擾和雙看門(mén)狗設(shè)計(jì),具有自適應(yīng)和多串行接口功能,如圖1 所示系統(tǒng)框圖中,把PC 機(jī)的RS-232 通信口接至I-7520 模塊,轉(zhuǎn)換成RS-485 通信, 然后I-7527 模塊可以將RS-485 信號(hào)轉(zhuǎn)換成7 路RS-232 ,而FANUC 數(shù)控系統(tǒng)具有RS-232 通信接口,這樣只要把數(shù)控系統(tǒng)的串行接口相應(yīng)接至I-7527 模塊對(duì)應(yīng)的RS-232 即可,如果需要還可以擴(kuò)展更多RS-485 轉(zhuǎn)RS-232的智能模塊。根據(jù)FANUC 數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)資料介紹的通信協(xié)議[4] ,利用VB 或VC 軟件提供的控件及通信模塊,在上位機(jī)中開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的通信軟件。
2.2 I-7520 模塊

I-7520 智能型通信模塊輸入端為標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信口,輸出端為RS-485 通信接口(DATA + 和DATA- ) ,內(nèi)置“自適應(yīng)芯片”可改變通信波特率,沒(méi)有中繼器時(shí),一個(gè)RS-485 網(wǎng)絡(luò)最多允許連256 個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊,內(nèi)部RS-232 的光電隔離可避免外設(shè)通信故障影響計(jì)算機(jī)功能,由于該智能通信模塊內(nèi)部專用電路需要外加電源,因此要求輸入10～30V 工作電壓,本系統(tǒng)選用+ 24V 電壓,由于I-7520 模塊本身具有判斷數(shù)據(jù)流向的能力,因此與上位機(jī)通信時(shí)只需要3 根連線(發(fā)送數(shù)據(jù)SD、接收數(shù)據(jù)RD 和信號(hào)地SG) 即可。

2.3 I-7527 模塊

I-7527 模塊由RS-485 轉(zhuǎn)RS-232 智能通信模塊共有8 個(gè)通信接口,其中COM1、COM3～ COM8 為7個(gè)輸出通信接口,而COM2 為RS-485 通信方式,COM1 可以根據(jù)跳線選擇RS-232 或RS-485 ,同時(shí)COM1 也可以作為程序下載端口,該智能通信模塊的通信口地址可由軟件進(jìn)行編址。模塊共設(shè)有30 個(gè)實(shí)用指令,通過(guò)這些指令可以很簡(jiǎn)單地對(duì)其進(jìn)行地址的識(shí)別與改變,參數(shù)的讀取與修改,開(kāi)關(guān)量輸入與輸出,看門(mén)狗定時(shí)器啟動(dòng)等。I-7527 模塊上每一個(gè)RS-232 接口的參數(shù)設(shè)置,都要根據(jù)下位機(jī)設(shè)備的具體要求作相應(yīng)的改變。

2.4 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)通信接口

FANUC 數(shù)控系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的RS-232 通信接口,可以與普通外設(shè)進(jìn)行串行通信,按照標(biāo)準(zhǔn)9 芯插座接線,當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)與外設(shè)通信,而外設(shè)沒(méi)有使用ER 和DR 時(shí),必須把FANUC 數(shù)控系統(tǒng)RS-232 通信接口上的RS 和CS 信號(hào)短接,ERDR 和CD 信號(hào)短接,具體可參考Oi 硬件連接手冊(cè)技術(shù)資料,但由于I-7527 模塊中的COM3～COM8 也沒(méi)有使用ER 和DR ,因此FANUC 數(shù)控系統(tǒng)與I-7527 模塊的COM3～COM8 的連接如圖1所示。另外,如果FANUC 數(shù)控系統(tǒng)提供了DB25 芯通信插座,這時(shí)要求根據(jù)信號(hào)功能接線。

3.上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程通信功能的實(shí)現(xiàn)除了正確進(jìn)行硬件配置和連接外,還需自行開(kāi)發(fā)上位機(jī)管理軟件。其中,遠(yuǎn)程通信軟件主要針對(duì)FANUC 數(shù)控系統(tǒng),軟件開(kāi)發(fā)具有一定的特殊性,并且主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容:一個(gè)是有關(guān)通信參數(shù)設(shè)置功能的實(shí)現(xiàn);另一個(gè)是FANUC 數(shù)控系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)包的處理軟件。

3.1 編程平臺(tái)選擇

上位機(jī)開(kāi)發(fā)軟件選用VB 語(yǔ)言,主要使用MSComm通信控件[5 ] 。其主要功能的屬性如下:CommPort 用于設(shè)置或返回通信連接端口的編號(hào);Settings 用于設(shè)置初始化參數(shù); PortOpen 用于設(shè)置或返回通信連接端口的狀態(tài); Input 用于從緩存區(qū)返回并刪除字符;Output 用于將一個(gè)字符串寫(xiě)入輸出緩存區(qū); InputLen 用于指定由串行端口讀入的字符串長(zhǎng)度;HandShanking 用于指定通信雙方的交握協(xié)議;Rthreshold 用于設(shè)置或返回引發(fā)接收事件的字符數(shù);CommEvent 屬性在于通信錯(cuò)誤或事件發(fā)生時(shí)都會(huì)產(chǎn)生OnComm事件。

3.2 通信端口參數(shù)設(shè)置

對(duì)于I27520 模塊,主要完成RS-232 到RS-485 的轉(zhuǎn)換,基本上不需要處理,該模塊對(duì)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信起到一個(gè)物理功能轉(zhuǎn)換作用,不影響軟件編程,而I-7527模塊是把RS-485 轉(zhuǎn)換成多個(gè)RS-232 通信接口,便于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用,在該智能轉(zhuǎn)換模塊上保存著通信口地址以及相關(guān)通信參數(shù)的設(shè)置,這時(shí)利用VB 軟件根據(jù)I-7527 模塊提供的專用指令進(jìn)行每個(gè)通信端口的參數(shù)設(shè)置編程,并確保對(duì)通信端口、波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位等都能進(jìn)行柔性設(shè)置。

3.3 數(shù)據(jù)包傳輸處理軟件在該部分軟件編制中要針對(duì)FANUC 數(shù)控系統(tǒng)通信協(xié)議,解剖和處理與FANUC 系統(tǒng)相關(guān)的傳輸數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換,否則數(shù)據(jù)顯示將會(huì)亂碼,這是該通信軟件處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。進(jìn)一步將上傳的數(shù)據(jù)包打開(kāi)分析,可以進(jìn)行相應(yīng)的處理,例如保存、顯示、監(jiān)測(cè)和診斷等,有關(guān)部分的內(nèi)容因篇幅所限將另文闡述。

4.FANUC 系統(tǒng)通信參數(shù)設(shè)置

為了實(shí)現(xiàn)上、下位機(jī)的正確通信, 下位機(jī)即FANUC數(shù)控系統(tǒng)必須設(shè)置相應(yīng)的通信參數(shù),如果系統(tǒng)出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)置了通信參數(shù),則可根據(jù)該數(shù)控系統(tǒng)而設(shè)置上位機(jī)相應(yīng)的參數(shù);如果出廠時(shí)沒(méi)有設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),則必須重新將FANUC 數(shù)控系統(tǒng)通信參數(shù)設(shè)置保存在內(nèi)部參數(shù)單元101～103 中,主要涉及到波特率、停止位等,FANUC 系統(tǒng)傳輸程序時(shí)采用的是偶校驗(yàn),數(shù)據(jù)位為7位。

5.小結(jié)

上述介紹的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于我院FANUC 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心,利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程管理多臺(tái)機(jī)床數(shù)控加工程序的傳輸及狀態(tài)監(jiān)測(cè),較好地解決了遠(yuǎn)距離通信、資源合理利用、抗干擾能力等問(wèn)題,這對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)具有應(yīng)用價(jià)值,可以滿足工廠車(chē)間遠(yuǎn)程多機(jī)通信的要求。同時(shí),對(duì)于其他廠家的數(shù)控系統(tǒng),只要根據(jù)約定的協(xié)議,修改數(shù)據(jù)傳輸軟件即可使用,因此也可以擴(kuò)展到其他遠(yuǎn)程多機(jī)通信場(chǎng)合。在完成上述遠(yuǎn)程通信功能的條件下,除了傳送數(shù)控加工程序外,還可以對(duì)加工現(xiàn)場(chǎng)和數(shù)控機(jī)床進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控,甚至組成遠(yuǎn)程支持的專家診斷系統(tǒng),有關(guān)這方面的工作還有待于繼續(xù)深入展開(kāi)。