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基于FANUC 0i系统RS—232C串口的DNC系统研究
2013年24期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘要：文章介绍了FANUC 0i数控系统与PC机间数据串行通讯系统的改造与连接以及通讯参数设定方法。基于CIMCO通讯软件，研究了数控系统和PC机之间的双向数据传输方法，得出了具体的操作步骤。通过现场调试，实现了数控机床数据传送和DNC加工。 中国论文网 /8/view-4835101.htm　　关键词：串行通讯；参数设定；数据传输；DNC加工 　　中图分类号：TN914 文献标识码：A 文章编号：（8-04 　　随着数控机床在机械制造业中，特别是在航空、航天、汽车等行业的广泛应用，数控机床所加工的产品零件形状越来越复杂，依靠自动编程软件所生成的数控程序代码容量也越来越大，那么，如何可靠地将大容量的数控程序代码送入数控系统成为数控加工的关键。 　　现如今的数控机床系统大多具备RS-232串行接口，通过数控系统的RS-232串口与外部计算机之间连接实现串行通讯，是准确可靠传送数控代码的一种有效方法。本文借助南京第一机床厂有限公司生产的VCM-800（FANUC 0i Mate-MD系统）加工中心机床提供的RS-232C串行接口平台，介绍通过RS-232C串口实现通讯系统硬件连接、通讯参数设置以及数据双向传输和DNC加工的方法。 　　1 数据串行通讯系统改造与连接 　　1.1 通讯系统组成 　　（1）南京第一机床厂有限公司VCM-800（FANUC 0i Mate-MD系统）加工中心机床，配有9针和25针RS-232C串行接口；（2）装有UG NX6.0软件的PC机，提供9针串口COM1；（3）可实现数控编程、文件智能比较、刀位轨迹三维模拟以及DNC传输功能的CIMCO软件公司通讯软件CIMCO Edit V5；（4）一头9针、另一头9槽式RS-232通讯电缆。 　　1.2 串行通讯系统改造与连接 　　1.2.1 通讯电缆线路连接改造。RS-232C串口是数据通信设备（DCE）和数据终端设备（DTE）间的一个接口，其引脚及功能见表1。其中，RXD（接收数据）、TXD（发送数据）、GND（信号地）是三条最基本的连接端，DSR（数据准备好）、DTR（数据终端准备好）、RTS（请求发送）、CTS（清除发送）是硬件联络端口。PC机COM口各针脚及含义与RS-232C各针脚的含义对应相同，即2-RXD、3-TXD、5-GND。由于在发送数据前，发送端给出发送信号请求，接收端发出数据终端准备好信号，发送端的DSR（数据准备好）接收到对方的DTR（数据终端准备好）信号后，开始在TXD上传送数据。所以，在软件握手协议情况下，只要保证“发对收、收对发、地对地”接线，就可以通信。现数控机床和PC机串口均为9针式，而提供的RS-232通讯电缆则是一头针式、一头槽式，必须将针式端改为槽式，通讯电缆接线方法：一端的“TXD发送数据”脚与另一端的“RXD接收数据”脚相连，“RXD接收数据”脚与“TXD发送数据”脚相连，“GND信号地”对应相接，其接法如图1 　　所示。 　　表1 RS-232C串口的引脚功能 　　DB-9串行口的针脚 功能 　　1-DCD 载波检测 　　2-RXD 接收数据 　　3-TXD 发送数据 　　4-DTR 数据终端准备好 　　5-GND 信号地 　　6-DSR 数据准备好 　　7-RTS 请求发送 　　8-CTS 清除发送 　　9-RI 振铃指示 　　图1 通讯电缆接线 　　1.2.2 串行通讯系统硬件连接。通过RS-232通讯电缆将外设PC机与FANUC 0i Mate-MD数控系统进行连接，RS-232电缆的DB9端（9槽）与PC机COM1串口（9针）连接，通讯电缆的另一端（9槽）与数控系统的RS-232C串口（9针）相连。通讯方式采用三线通讯协议，握手协议选择Software（Xon/Xoff）。 　　1.2.3 通讯系统连接注意点：（1）通讯电缆连接PC机和数控系统需在断电的情况下进行；（2）通讯电缆应使用长度≤15m的双绞屏蔽电缆；（3）数控机床与计算机可靠接地；（4）禁止在通电情况下任意插拔通讯电缆。 　　2 数控机床与PC机数据通讯 　　使用RS-232C串口实现PC机与数控系统通信之前，必须要对通讯软件、PC机和数控系统中与数据传输有关的参数进行正确的设置。 　　2.1 PC侧通讯参数设置 　　2.1.1 PC机通讯参数设置。打开PC机控制面板，双击“打印机和其他硬件”，双击“系统”，在“系统属性”对话框中选择“硬件”下的“设备管理器”，打开“设备管理器”对话框，双击“端口”下的“通讯端口”，出现“通讯端口属性”对话框，选择“端口设置”，设置波特率为9600bps、数据位为8、奇偶校验为“无”、停止位为2、流控制（握手协议）为“Xon/Xoff”等。 　　图2 通信软件参数设置 　　图3 系统“设定”数据页面 　　2.1.2 CIMCO Edit V5通讯软件参数设置。运行CIMCO Edit V5通讯软件，选择[机床通讯]/DNC设置，打开“DNC设置”页面，选择机床后点击“设置”，根据电脑配置选择通讯串口COM1，设置波特率为9600bps、奇偶校验为“无”、停止位为2、数据位为8，流控制为“软件”，详见图2。点击“确定”回到“DNC设置”页面，即可看到设置的参数信息，选择“机床类型”为“ISO Milling”，“确定”，完成通讯软件参数设置。 　　2.2 FANUC 0i Mate-MD数控系统通讯参数设置 　　2.2.1 数控系统通讯参数。VCM-800机床系统提供两个通讯串口：9针串口1与25针串口2，两个串口对应了1、2两个通道，可通过机床面板上的[SYSTEM]功能键设定I/O通道参数来激活对应的通道，通道与参数对应关系见表2，本例设置I/O=1，即选择通道1。在使用RS-232C串口通信前，还需设定对应通道的通信参数，如波特率、停止位、数据位等，这些参数应与PC机及通信软件中设置的通讯参数一致。需要设置的通讯参数及含义见表3。
　　表2 通道与参数对应表 　　通道 参数 备注 　　I/O=0 　　（通道1） 00101 停止位及其他 　　00102 输入/输出设备规格 　　00103 波特率 　　I/O=1 　　（通道1） 00111 停止位及其他 　　00112 输入/输出设备规格 　　00113 波特率 　　I/O=2 　　（通道2） 00121 停止位及其他 　　00122 输入/输出设备规格 　　00123 波特率 　　表3 机床通讯参数及含义 　　参数号 参数含义 　　00020 RS-232C串行端口1∶9针 　　00100 设定程度段结尾及是否进行注释检查 　　00111 设定停止位、输出代码格式等 　　00112 I/O设备规格设定 　　00113 波特率设定为9600bps 　　00000 输入/输出代码为ASCII时需设定 　　2.2.2 数控系统通讯参数设置方法。 　　（1）选择机床面板上的MDI方式，按[OFS/SET]功能键，选择[设定]软键，出现图3“设定”数据页面，将“写参数”选项从“0”改为“1”，参数即处于可改写状态。 　　（2）在MDI方式下，按[SYSTEM]功能键，选择[参数]软键，调出“参数”页面，输入需要修改的参数号，按下[号搜索]软键，将光标定位到需修改的参数位处，输入参数值，按[输入]软键，参数值即被设定。 　　（3）再次进入“设定”数据页面，将“写参数”选项从“1”改为“0”，参数即处于写保护状态，按[RESET]键。 　　（4）选择MDI方式→[SYSTEM]功能键→[系统]软键→[+]翻页键→[所有I/O]软键→[程序]软键，可显示所设置的系统通信参数信息，参数信息与参数对应关系如下： 　　2.3 数据双向传输与DNC加工调试 　　2.3.1 从PC机到数控机床的程序传输方法与操作 　　步骤： 　　（1）数控加工程序文档生成。运行UG NX6.0软件，调用建模模块绘制零件的三维模型，调用数控加工模块定义零件加工参数并生成数控加工仿真轨迹，最后调用后处理模块生成零件数控程序代码，另存为写字板或记事本文档，并按照以下格式进行修改，建立文本文档。 　　% 　　O××××（程序名，也可用“：”代替地址“O”） 　　…程序段 　　… 　　% 　　图4 PC机到CNC数据通讯过程 　　图5 CNC到PC机数据通讯过程 　　（2）加工程序传输操作： 　　遵循接收者等待的原则，在机床操作面板上选择EDIT方式→[PROG]功能键，出现“程序”编辑页面→按下[操作]软键→[+]翻页键→[输入出]软键→[F读取]软键→键入程序号（如6543），按下[O设定]软键→按下[执行]软键，显示屏出现闪烁的“输入”，机床系统进入接收等待状态。 　　在CIMCO通讯软件中，点击“机床通讯”菜单下的“发送文件”，选择机床设备、程序所在的路径和程序名后，点击“打开”，加工程序即从PC机传送到数控系统，PC机屏幕上显示发送进度及状态，数控系统接收完毕后，显示屏上的“输入”显示消失。数据传送过程如图4所示。 　　2.3.2 从CNC系统到PC机的数据传输方法与操作步骤： 　　（1）在CIMCO Edit V5通讯软件中，点击“机床通讯”菜单下的“接收文件”，选择机床设备、指定数据存放的路径和名称后，进入接收等待状态。 　　（2）在机床操作面板上选择EDIT方式→[PROG]功能键，出现“程序”编辑页面→按下[操作]软键→[+]翻页键→[输入出]软键→[F输出]软键→键入要输出的程序号（如0126），按下[O设定]软键→按下[执行]软键，CNC显示屏出现闪烁的“输出”，数据即由CNC端传送到PC机端，完成输出处理后，数控系统显示屏上的“输出”显示消失。数据接收过程如图5所示。 　　2.3.3 DNC加工方法： 　　当加工程序的容量超过数控系统的存储容量时，采用一次性数据传输方法是行不通的，此时可采用DNC加工方式解决系统存储容量不足的问题。DNC加工方式下，程序仍存放在PC机中，由数控系统通过通讯系统边读取边加工。DNC加工方式通讯参数设置同上，传输过程步骤为： 　　（1）选择DNC方式，将面板“进给倍率”拨到较小位置，按下“循环启动”按钮，系统处于接收等待状态。 　　（2）在CIMCO Edit V5通讯软件中，点击“机床通讯”菜单下的“发送文件”，选择机床设备、程序所在的路径和程序名后，点击“打开”，加工程序即由PC机向CNC系统传送，进入DNC加工状态。 　　3 结语 　　本文采用RS-232C串口和通讯电缆实现PC机与FANUC 0i系统之间可靠的双向数据传输，不仅解决了大容量程序传输难的问题，同时通过数据传输系统还可以实现系统参数备份，在数控机床使用过程中，当机床遇到参数意外丢失的情况下，可以快速得以恢复，保证机床正常工作。 　　参考文献 　　[1] 刘海涛.FANUC-0i数控系统与笔记本电脑之间的串 　　行通讯[J].现代制造工程，2008，（7）：16-17. 　　[2] FANUC 0i Mate-MD参数说明书[S].北京法那克公 　　司，2006. 　　[3] 孙家广，郑少辉.数控机床串行通讯[J].机床与液 　　压，2003，（2）：192-193. 　　[4] 杨德斌.数控机床的通讯及其网络的开发与应用[J]. 　　制造技术与机床，2003，（5）：39-42. 　　院级科研项目：自动编程在数控铣削加工中的应用研究（项目编号：YB201202） 　　作者简介：连碧华（1971—），女，福建莆田人，南京机电职业技术学院教研室主任，高级工程师，研究方向：数控机床自动控制与加工。
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当沈阳机床数控系统出现参数丢失或异常后应如何处理
日期： 13:00:50 作者：机床小刘 来源： 浏览次数：0
1、当沈阳机床数控系统出现参数丢失或异常后应如何处理
2、当沈阳机床数控系统出现参数丢失或异常后，首先将沈阳机床CRT上显示的报警号记录下来。确认是沈阳机床参数丢失问题后，按关机顺序将机床总电源关闭；将用于进行DNC通信的计算机电源关闭。将串行通信电缆分别联接到计算机和数控沈阳机床的RS232C串行通信接口上。操作计算机进入DNC通信软件主画面，设置通信协议参数，如所用计算机通信口、数据起始位、数据位、数据停止位、波特率、奇偶校验位等。通信协议参数的设置应与机床数控系统通信参数的设置绝对一致，否则不能正常通信。
3、进入通信软件的数据输出功能莱单，将以前读出备份的数控沈阳机床参数文件，作为待输出的文件调入，按回车键后，等待机床侧数据输入操作。
&数控沈阳机床侧的详细操作如下：
&①打开机床总电源开关。
&②不要释放急停按钮。
&③打开程序保护锁。
&④将模式开关置于EDIT状态。
&⑤按功能键DCNOS/PARAM，出现参数设定画面。将PWE设定为1，并设定下列通信参数ISO=1,&110=0,&No. 2.0=1,&No. 2.7 =0,&No. 552 =10,&No. 553=10,&No. 250= 10,
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DNC传输设置与使用方法（下）
    
按附图6中有两个电脑图标的按钮（DNC传输按钮）可以进进程序的DNC传输操纵页面（附图7），在该页面中按4.Setup按钮，可以进进参数设置页面（附图8），参数设置说明见下表，设置完参数后，按0. Save & Exit退出。图7& DNC传输操纵页面图8& 参数设置页面表 &&参数设置说明参数名称NameComm&portBaud&rateStop&bitsHandshakeData&bitsParity参数含义数控机床名称接口波特率停止位信息交换数据位校验程序传输操纵过程如下：（1）打开CNC-EDIT传输，在编辑区域编写所需传输的程序或打开存储在电脑中的程序，点击“DNC传输按钮”进进程序传输操纵页面（附图7）。（2）在数控机床操纵面板中，选择“EDIT”方式，启动程序的接收或读进。（3）在程序传输操纵页面（附图7）中点击1.Send按钮就可以把计算机中的程序传输到数控机床中，其传输过程页面如附图9所示。图9& DNC传输过程页面&3. NC Sentry传输软件图10& NC Sentry操纵页面&&&&NC Sentry传输软件打开后的操纵页面如附图10所示，在操纵页面中可以编写程序或打开已有的程序。点击程序传输图标，可进进附图11所示的页面，点击ettings可进进传输参数设置页面（如附图12），设置完参数按OK退出。图11& DNC传输操纵页面图12& 参数设置页面&&程序传输操纵过程如下：&（1）打开NC Sentry传输软件，在编辑区域编写所需传输的程序或打开存储在电脑中的程序，点击程序传输图标进进程序传输操纵页面（附图11）。&（2）在数控机床操纵面板中，选择“EDIT”方式，启动程序的接收或读进。（3）在程序传输操纵页面（附图11）中点击Start按钮就可以把计算机中的程序传输到数控机床中，其传输过程页面如附图13所示。&图13& DNC传输过程页面
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本文简要介绍了目前国内数控机床网络DNC的现状，基本功能要求，并对其发展方向作了一些展望。
三、机床网络DNC基本功能
　　其实，数控机床网络DNC采用什么网络结构并不是最重要的，关键是DNC系统能给用户提供什么样的服务，用户从中能获得多大的效益。由DNC本身的定义来看，其在生产现场所扮演的角色也是不断发展变化的，由对设备&直接数字控制&演变成&分布式数字控制&，DNC的基本功能主要归纳如下：
　　1． 通讯功能：
　　NC程序的双向传输：所有数控设备实施联网集中管理，利用网络进行NC程序（包括机床参数，刀补文件，宏程序等）的双向传输，从而实现NC程序的海量存储、集成化管理。
　　客户/服务器结构：将每台数控机床定义为客户端设备，利用自身的通讯端口（如RS－232，以太网络，现场总线等）、通讯功能，操作工可在数控机床端进行数据的双向传输以及访问管理服务器端数据的全部操作，服务器端对数控端的操作请求自动进行相关处理而无需人为干预。
　　群控与距离：单台计算机管理数控机床群；通讯距离可达到几公里。
　　DNC网络的并发操作：保证所有入网数控设备可在同一时刻进行并发式的通讯传输。
　　DNC在线加工：全客户端方式的DNC在线加工，可保证诸如断点续传、子程序调用等功能均可由操作工在数控端实现。
　　交互式事件响应机制：数控端的每一项操作都应有消息反馈，即无论操作是否正确，操作工在数控设备端都能够得到提示信息文件。
　　数据共享：让操作工可在本地数控设备访问其它数控设备或虚拟机床信息，方便零件的转移加工。
　　支持长文件名称：NC程序名称在WINDOWS平台上实现长文件名管理，并在程序传输时与程序号自动转换。
　　通讯日志：记录工作者所有通讯过程，并对记录的信息进行分类查询。
　　信息采集：通过机床的宏程序变量输出功能，实现机床加工信息的实时采集，并可以实时汇总机床使用效率、零件加工工时、刀具使用寿命等信息。
　　网络通讯平台：利用DNC通讯网络发送加工任务、刀具信息、工艺信息和加工成绩汇报等，以实现生产信息的初步集成。
　　2． 控制功能：
　　在普通的RS-232C串行通讯口的网络模式下，DNC无法做到对数控机床的实时控制，一般来说只有采用以太网式DNC或采用现场总线式DNC才可以达到此目的，其主要控制功能如下：
　　CNC网络设置
　　设置联网CNC的IP地址、端口地址
　　CNC状态监视
　　加工状态：加工中、空闲、报警、故障信息
　　联网状态：联机、脱机
　　位置信息：绝对位置、相对位置、机械位置、剩余移动量、进给速度
　　历史记录：报警历史记录、操作履历
　　CNC远程控制
　　显示各种机床参数
　　设置各种机床参数
　　显示NC程序各种信息：如内存大小，程序数等
　　选择NC程序：选择当前加工程序、查找任意NC程序
　　编辑NC程序：编辑CNC系统中的NC程序
　　删除NC程序：直接删除CNC系统中的NC程序
　　清除报警历史记录
　　清除操作履历
　　系统复位：通过远程CNC复位
　　远程启动：通过远程启动加工
　　远程暂停：通过远程暂停加工
四、数控机床网络 DNC发展方向
　　数控机床DNC网络技术将在单项技术的基础上，应用计算机网络通信技术，实现信息的高度集成，并向CIMS方向发展。DNC网络今后发展的要点如下：
　　1) 新型网络通讯技术：正如上面讨论的那样，新型网络通讯技术有两种，即以太网络和现场总线方式，对数控系统制造商来说，向开放式系统发展，即将PC微机技术融合到数控系统中，应用界面MS-WINDOWS化，充分利用PC微机主流操作系统MS-WINDOWS庞大的软件资源，使数控系统联网通信更加便捷。目前越来越多的CNC制造商为其CNC提供了以太网络接口和现场总线接口。开放式数控系统有两种方式：
　　PC-CNC：在PC微机的基础上融合CNC功能。
　　CNC-PC：在CNC系统融合PC微机的功能。
　　2) 无线通信技术：采用无线通信技术，实现计算机与数控机床间通讯无线化，以减少现场施工，缩短工期。无线Modem技术指标如下所示：
　　带RS-232C接口
　　2.4GHZ，无需办理频率申请。
　　高速（119Kbps）、高可靠性。
　　有效通信距离100～200m。
　　3）信息的高度集成：
　　采集更完备的机床信息，为车间生产管理提供第一手信息。
　　智能分析采集的信息。
　　对设备进行实时控制。
　　与ERP，PDM，MES等系统真正无缝联结。
　　上面所介绍的几种DNC模式，近十年来笔者都曾进行了大量的实验、开发，有些模式已形成了成熟的产品。以上所述内容如有不当之处敬请批评指正。
　　总之，在我国，数控机床网络DNC经过十多年来的发展，经历了艰难曲折的发展道路，如今在高新技术不断发展的年代取得了长足的进步，但是，目前除了基于RS-232C串口通讯的模式下出现了有限的几款优秀DNC产品外，在局域网络和现场总线方式下只是作了一些有限的探讨，还未出现成熟的产品，还需要广大同仁再接再励，为我国制造业作出更大的贡献！衷心祝愿数控机床网络DNC之花在广袤的制造业市场上灿烂地开放！
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