1.引言

隨著數控機床的應用越來越多,以往在機床上直接手工編程、修改、調試和加工的方法越來越不適用。因為這對于簡單零件的加工還可以完成,但對于較復雜的零件,例如模具的數控加工編程,都需要使用計算機才能實現。目前,一般是在機床旁邊放置一臺計算機,利用CADPCAM軟件進行編程,再與機床進行通信,發(fā)送數控加工程序,后置處理后開始加工,由于現場條件惡劣,計算機容易損壞,并且僅僅利用計算機傳輸程序,其利用率不高,如果每臺機床都配置計算機,成本開支較大。另外,利用RS-232 直接進行通信,距離有限。因此,本文針對FANUC 數控系統用戶較多,利用其提供的RS-232 通信接口和通信協議,通過RS-485 接口轉換遠程智能通信模塊,選用VB 或VC 軟件開發(fā)上位機管理程序,從而解決了一臺計算機與多臺數控機床進行通信的問題,提高了系統資源的利用率,還為進一步構建車間級制造管理系統創(chuàng)造了條件。

2.總體設計方案

2.1.原理框圖
　　
利用臺灣泓格公司提供的遠程智能通信模塊I-7520 和I-7527 來構建整個通信系統[2 ,3 ] ,其中I-7520模塊是把標準的RS-232 通信轉換成RS-485 通信,而I27527 模塊則是把RS-485 通信轉換成多路RS-232 通信,上述模塊之間采用RS-485 方式,可實現遠距離通信,具有高通信速率、高采樣分辨率、智能化、光電隔離強抗干擾和雙看門狗設計,具有自適應和多串行接口功能,如圖1 所示系統框圖中,把PC 機的RS-232 通信口接至I-7520 模塊,轉換成RS-485 通信, 然后I-7527 模塊可以將RS-485 信號轉換成7 路RS-232 ,而FANUC 數控系統具有RS-232 通信接口,這樣只要把數控系統的串行接口相應接至I-7527 模塊對應的RS-232 即可,如果需要還可以擴展更多RS-485 轉RS-232的智能模塊。根據FANUC 數控系統相關資料介紹的通信協議[4] ,利用VB 或VC 軟件提供的控件及通信模塊,在上位機中開發(fā)出相應的通信軟件。
2.2 I-7520 模塊

I-7520 智能型通信模塊輸入端為標準的RS-232通信口,輸出端為RS-485 通信接口(DATA + 和DATA- ) ,內置“自適應芯片”可改變通信波特率,沒有中繼器時,一個RS-485 網絡最多允許連256 個節(jié)點模塊,內部RS-232 的光電隔離可避免外設通信故障影響計算機功能,由于該智能通信模塊內部專用電路需要外加電源,因此要求輸入10～30V 工作電壓,本系統選用+ 24V 電壓,由于I-7520 模塊本身具有判斷數據流向的能力,因此與上位機通信時只需要3 根連線(發(fā)送數據SD、接收數據RD 和信號地SG) 即可。

2.3 I-7527 模塊

I-7527 模塊由RS-485 轉RS-232 智能通信模塊共有8 個通信接口,其中COM1、COM3～ COM8 為7個輸出通信接口,而COM2 為RS-485 通信方式,COM1 可以根據跳線選擇RS-232 或RS-485 ,同時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行編址。模塊共設有30 個實用指令,通過這些指令可以很簡單地對其進行地址的識別與改變,參數的讀取與修改,開關量輸入與輸出,看門狗定時器啟動等。I-7527 模塊上每一個RS-232 接口的參數設置,都要根據下位機設備的具體要求作相應的改變。

2.4 FANUC 數控系統通信接口

FANUC 數控系統具有標準的RS-232 通信接口,可以與普通外設進行串行通信,按照標準9 芯插座接線,當數控系統與外設通信,而外設沒有使用ER 和DR 時,必須把FANUC 數控系統RS-232 通信接口上的RS 和CS 信號短接,ERDR 和CD 信號短接,具體可參考Oi 硬件連接手冊技術資料,但由于I-7527 模塊中的COM3～COM8 也沒有使用ER 和DR ,因此FANUC 數控系統與I-7527 模塊的COM3～COM8 的連接如圖1所示。另外,如果FANUC 數控系統提供了DB25 芯通信插座,這時要求根據信號功能接線。

3.上位機軟件設計

遠程通信功能的實現除了正確進行硬件配置和連接外,還需自行開發(fā)上位機管理軟件。其中,遠程通信軟件主要針對FANUC 數控系統,軟件開發(fā)具有一定的特殊性,并且主要包括兩個方面的內容:一個是有關通信參數設置功能的實現;另一個是FANUC 數控系統傳輸數據包的處理軟件。

3.1 編程平臺選擇

上位機開發(fā)軟件選用VB 語言,主要使用MSComm通信控件[5 ] 。其主要功能的屬性如下:CommPort 用于設置或返回通信連接端口的編號;Settings 用于設置初始化參數; PortOpen 用于設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 用于將一個字符串寫入輸出緩存區(qū); InputLen 用于指定由串行端口讀入的字符串長度;HandShanking 用于指定通信雙方的交握協議;Rthreshold 用于設置或返回引發(fā)接收事件的字符數;CommEvent 屬性在于通信錯誤或事件發(fā)生時都會產生OnComm事件。

3.2 通信端口參數設置

對于I27520 模塊,主要完成RS-232 到RS-485 的轉換,基本上不需要處理,該模塊對遠程網絡通信起到一個物理功能轉換作用,不影響軟件編程,而I-7527模塊是把RS-485 轉換成多個RS-232 通信接口,便于現場設備使用,在該智能轉換模塊上保存著通信口地址以及相關通信參數的設置,這時利用VB 軟件根據I-7527 模塊提供的專用指令進行每個通信端口的參數設置編程,并確保對通信端口、波特率、校驗位、數據位、停止位等都能進行柔性設置。

3.3 數據包傳輸處理軟件在該部分軟件編制中要針對FANUC 數控系統通信協議,解剖和處理與FANUC 系統相關的傳輸數據格式轉換,否則數據顯示將會亂碼,這是該通信軟件處理的重點和難點。進一步將上傳的數據包打開分析,可以進行相應的處理,例如保存、顯示、監(jiān)測和診斷等,有關部分的內容因篇幅所限將另文闡述。

4.FANUC 系統通信參數設置

為了實現上、下位機的正確通信, 下位機即FANUC數控系統必須設置相應的通信參數,如果系統出廠時已經設置了通信參數,則可根據該數控系統而設置上位機相應的參數;如果出廠時沒有設置系統參數,則必須重新將FANUC 數控系統通信參數設置保存在內部參數單元101～103 中,主要涉及到波特率、停止位等,FANUC 系統傳輸程序時采用的是偶校驗,數據位為7位。

5.小結

上述介紹的遠程通信系統已經成功應用于我院FANUC 數控系統應用中心,利用一臺計算機遠程管理多臺機床數控加工程序的傳輸及狀態(tài)監(jiān)測,較好地解決了遠距離通信、資源合理利用、抗干擾能力等問題,這對于生產現場具有應用價值,可以滿足工廠車間遠程多機通信的要求。同時,對于其他廠家的數控系統,只要根據約定的協議,修改數據傳輸軟件即可使用,因此也可以擴展到其他遠程多機通信場合。在完成上述遠程通信功能的條件下,除了傳送數控加工程序外,還可以對加工現場和數控機床進行監(jiān)測監(jiān)控,甚至組成遠程支持的專家診斷系統,有關這方面的工作還有待于繼續(xù)深入展開。