處理經(jīng)濟型數(shù)控機床在網(wǎng)絡(luò)上的問題
更新時間：2015-05-27 點擊次數(shù)：2452
經(jīng)濟型數(shù)控機床是指具有針對性加工功能但功能水平較低且價格低廉的數(shù)控機床，它主要是由機械和電氣控制兩大部分組成，其故障按故障源可分為機械故障和控制系統(tǒng)故障兩類；按運行情況分有不運行類，運行加工尺寸超差無規(guī)則類和運行加工尺寸超差有規(guī)則類等；就其數(shù)控系統(tǒng)而言又可分為硬件故障，軟件故障和干擾故障三大類。
處置傳統(tǒng)經(jīng)濟型的數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)通訊和操控技能疑問，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)來完結(jié)NC程序的中心效勞器會集辦理及網(wǎng)絡(luò)通訊。然后習(xí)慣現(xiàn)代制作技能的開展。
1 需要剖析
1.1 傳統(tǒng)經(jīng)濟型數(shù)控機床存在的疑問
傳統(tǒng)經(jīng)濟型的數(shù)控加工設(shè)備按數(shù)控體系分類首要有：FANUC體系(其間包含3T、7M、HC-6、6MB等)、AB公司體系、國產(chǎn)3B線切割體系等：按數(shù)控程序輸入/輸出通訊接口類型分有三類：一類為僅有RS232/RS422串行口，二類為僅有紙帶閱讀機8/5單位并行口，三類一起包含前兩類接口。這三類機床一起還存在相同的疑問即是：內(nèi)存容量較小，不習(xí)慣雜亂、大型面、高精度、長程序零件的加工：它們的對外接口才能差，沒有DNC功用，不能完結(jié)在線加工以及網(wǎng)絡(luò)操控等疑問。
1.2 期望的處置方案
本著滿意zui根本的運用需要、且留有必定的可擴充性及功用進(jìn)步的潛力的條件，來改進(jìn)數(shù)控加工技能運用環(huán)境。就此提出了以下處置方案：機床通訊接口的硬件改造，關(guān)于各類機床規(guī)劃相應(yīng)的通訊接口板卡：通訊操控軟件的開發(fā)，以完結(jié)各機床的單機通訊功用：開發(fā)其它輔佐功用(如：數(shù)控程序中加工信息的獲取、數(shù)控程序圖形模仿、長程序的在線加工等)，補償和增強原數(shù)控體系功用：網(wǎng)絡(luò)體系的挑選與通訊協(xié)議的界說及網(wǎng)絡(luò)體系操控軟件的開發(fā)，完結(jié)數(shù)控程序的中心效勞器會集辦理和網(wǎng)絡(luò)通訊。
2 軟件開發(fā)原理
體系的軟件由兩有些組成，一是網(wǎng)絡(luò)操控體系的操控軟件，再一個即是現(xiàn)場效勞器與各類機床的通訊軟件。
網(wǎng)絡(luò)操控體系操控軟件的開發(fā)原理
網(wǎng)絡(luò)操控體系的操控軟件裝置于中心效勞器中，其規(guī)劃原理是：中心效勞器不停地接納并剖析從各端口送來的懇求、指令、信息等數(shù)據(jù)包。當(dāng)一個數(shù)據(jù)包接納結(jié)束后，它將首要經(jīng)過包中的校驗碼進(jìn)行驗證該包在傳送進(jìn)程中是不是犯錯。若犯錯，它將宣布“重發(fā)”指令給原發(fā)客戶端：若正確則進(jìn)行相應(yīng)的處置。
現(xiàn)場效勞器與各類機床的通訊軟件開發(fā)原理
關(guān)于各類機床與現(xiàn)場效勞器的通訊，軟件開發(fā)的根本原理是：要將數(shù)控程序傳入數(shù)控機床，首要將數(shù)控程序轉(zhuǎn)換為機床能辨認(rèn)的代碼EIA碼或ISO碼，然后以數(shù)據(jù)包的方法讀入現(xiàn)場效勞器內(nèi)存，再逐字節(jié)地向數(shù)控機床操控體系發(fā)送，一起計算機不停地監(jiān)測機床接口的狀況寄存器的狀況。從機床傳出數(shù)據(jù)，通訊操控軟件總是從其程序代碼的結(jié)尾開端至慣例內(nèi)存的頂端(0A0000H)作為接納數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。
3 體系布局
網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)成及功用
整個網(wǎng)絡(luò)體系是由中心效勞器、網(wǎng)絡(luò)接口、雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場效勞器、1分N口并行數(shù)據(jù)收發(fā)器、數(shù)據(jù)接納器以及經(jīng)濟型數(shù)控機床等組成。網(wǎng)絡(luò)體系的體系構(gòu)成示意圖見圖1。體系作業(yè)方法為客戶/效勞器方法。
中心效勞器是整個網(wǎng)絡(luò)的中樞有些，它首要完結(jié)的是對各級效勞器的全體操控。它選用后臺中止作業(yè)方式，不需要人的干涉，并且其前臺還能夠進(jìn)行其他作業(yè)。
現(xiàn)場效勞器是客戶端，既擔(dān)任起數(shù)控效勞器的功用，又具有強壯的網(wǎng)絡(luò)通訊功用，它承受中心效勞器下達(dá)的各項使命：從網(wǎng)絡(luò)上獲取由中心效勞器傳來的數(shù)控加工程序的數(shù)據(jù)信息，并把這些數(shù)據(jù)信息傳送到NC文件庫：將已加工過的數(shù)控程序反應(yīng)到中心效勞器。能從體系的NC文件庫中獲取相應(yīng)的數(shù)控代碼，并從中獲取有關(guān)的加工零件數(shù)據(jù)和信息，對其進(jìn)行處置，完結(jié)NC程序的圖形模仿等作業(yè)。別的，對需用長程序的零件加工，現(xiàn)場效勞器還完結(jié)長程序的在線加工使命。
現(xiàn)場效勞器可一起效勞于多臺數(shù)控設(shè)備，依據(jù)需要在車間必定的空間范圍內(nèi)(比方：一個小的作業(yè)間，一個小的部分區(qū)域)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，放置一臺PC機作為現(xiàn)場效勞器，一臺效勞器依據(jù)實踐需要靠選用1分N口并行數(shù)據(jù)收發(fā)器來效勞于多臺數(shù)控設(shè)備。
體系網(wǎng)絡(luò)體系布局及通信協(xié)議的挑選
體系中的各種信息都是經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)來傳輸?shù)?。在計算機網(wǎng)絡(luò)開展上，影響較大的網(wǎng)絡(luò)體系首要有：OSI七層參閱模型和TCP/IP體系布局模型。OSI參閱模型是ISO7498標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP體系布局是當(dāng)時盛行的Internet網(wǎng)絡(luò)所運用的體系布局，雖然它不是標(biāo)準(zhǔn)，但在計算機網(wǎng)絡(luò)體系布局中卻占有非常重要的位置。這是由于雖然OSI的體系布局從理論上講對比完好，其各層協(xié)議也思考得很周全，但事實上，*符合OSI各層協(xié)議的商用商品卻很少進(jìn)入商場，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿意各種用戶的需要。但是運用TCP/IP協(xié)議的商品卻很多涌入商場，簡直一切的作業(yè)站都配有TCP/IP協(xié)議，并已變成計算機網(wǎng)絡(luò)事實上的標(biāo)準(zhǔn)，通稱“工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”。為此，咱們在數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)通訊體系中，選用的是TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)體系布局，該體系把計算機網(wǎng)絡(luò)分為四層，即運用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)接口層。
TCP/IP體系布局為傳輸層擬定了兩種協(xié)議即：傳輸操控協(xié)議(TCP)和用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議(UDP)，UDP為用戶供給進(jìn)程無銜接的數(shù)據(jù)報協(xié)議，數(shù)據(jù)包以獨立包的方式傳送，效勞不供給無錯確保，數(shù)據(jù)能夠丟掉、重復(fù)或失序：數(shù)據(jù)包的長度也受一次處置zui大長度的約束(默認(rèn)值為8192字節(jié)，zui大值為32768字節(jié))，不進(jìn)行包的拆分和重組操作：而TCP協(xié)議是一個牢靠的全雙工的字節(jié)省的面向銜接的協(xié)議，TCP和UDP比較傳輸牢靠、數(shù)據(jù)無過失、無重復(fù)，可按發(fā)送次序接納，數(shù)據(jù)為字節(jié)省，其長度不受約束，為用戶供給虛電路效勞，并為數(shù)據(jù)的牢靠傳輸供給查驗。依據(jù)數(shù)控加工的特色，雖然數(shù)據(jù)包在傳輸量小于2048個字節(jié)時UDP牢靠性非常好，但數(shù)據(jù)包效勞是單包、無序傳送，而體系的網(wǎng)絡(luò)通信明顯不能確保一切傳輸?shù)男畔⒍夹∮?048個字節(jié)，因而，只能選用TCP作為體系的傳輸層協(xié)議。
運用層的通訊協(xié)議的挑選既要思考到數(shù)控加工的特色又要具有實時性、牢靠性以及數(shù)據(jù)傳輸量大等特色。本體系另行開發(fā)了根據(jù)TCP/IP協(xié)議族的相應(yīng)協(xié)議，擬定了運用進(jìn)程之間傳輸?shù)男畔⒌奶貏e意義。
通訊協(xié)議的完結(jié)
體系協(xié)議，即是確?？蛻舳撕托谄鞫说倪\用線程之間能互相、及時、有序地傳送信息，并能互相毫無過失地對信息進(jìn)行語法剖析和解說。
關(guān)于網(wǎng)絡(luò)操控體系，其傳輸信息有自個共同的意義。在客戶端和中心效勞器間傳遞的信息，首要有客戶端的懇求信息、數(shù)據(jù)信息和中心效勞器端的狀況信息。
客戶端的操控信息又分為兩種：網(wǎng)絡(luò)操控信息和加工操控信息：效勞器端的狀況信息也分為兩種：銜接狀況信息和客戶端的狀況信息。
在體系的協(xié)議中，這些信息都規(guī)則了相應(yīng)的格局標(biāo)準(zhǔn)，客戶端的網(wǎng)絡(luò)操控信息首要用于與效勞器銜接的樹立、保持和開釋。加工操控信息由操控指令字、操控參數(shù)組成。網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議格局為：“cmd，1byte指令代碼，1byte指令長度，指令參數(shù)，4字節(jié)的校驗碼(XC)”。‘cmd’為指令引導(dǎo)碼，用以標(biāo)識指令的開端：‘指令長度’只包含指令參數(shù)及校驗碼的長度。若無指令參數(shù)，則為4，校驗碼將無意義也不被查驗，但仍是有必要發(fā)送。
傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的結(jié)尾4字節(jié)為校驗碼。前3字節(jié)為該包的一切字節(jié)的和，第4字節(jié)為一切字節(jié)的異或值。若發(fā)送進(jìn)程中有數(shù)據(jù)發(fā)作過錯，則第4字節(jié)的校驗碼必定不正確。因而，靠監(jiān)測第4字節(jié)校驗碼來確保通訊數(shù)據(jù)的牢靠性。
4 硬件規(guī)劃原理
體系在效勞器端運用2/4/8口RS422A接口卡進(jìn)行轉(zhuǎn)接，進(jìn)入現(xiàn)場后選用RS-422/RS-485雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)接至現(xiàn)場效勞器。2/4/8口RS422A接口卡與RS-422/RS-485雙向轉(zhuǎn)換器均選用工業(yè)操控標(biāo)準(zhǔn)接口板卡。
當(dāng)現(xiàn)場效勞器效勞于多臺數(shù)控機床時，選用“1分N口并行數(shù)據(jù)收發(fā)器”分接于多臺機床。“數(shù)據(jù)接納器”是專門關(guān)于僅有紙帶閱讀機8/5單位并行口的機床(如線切割機)而規(guī)劃的。它完結(jié)機床與PC機的通訊以及完結(jié)數(shù)控程序的在線加工。“1分N口并行數(shù)據(jù)收發(fā)器”與“數(shù)據(jù)接納器”的規(guī)劃的根本原理圖見圖2。
運用數(shù)據(jù)接納器時，在機床接線上要作相應(yīng)改動，即：在原紙帶閱讀機的輸出信號線上經(jīng)過三態(tài)門并入相應(yīng)的3B代碼數(shù)據(jù)信號，將原體系發(fā)送給紙帶閱讀機的步進(jìn)信號作為操控體系寫入數(shù)據(jù)的守時信號。體系規(guī)劃時，設(shè)置了操控開關(guān)，用于挑選運用原紙帶閱讀機仍是運用數(shù)據(jù)接納器。
