車間DNC系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)公司 肖 穎 金衛(wèi)華

車間DNC系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)公司 肖 穎 金衛(wèi)華

DNC技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造過(guò)程集成的重要手段,已成為實(shí)現(xiàn)車間各數(shù)控設(shè)備之間信息共享，保證企業(yè)高效生產(chǎn)的重要途徑。本文首先介紹數(shù)控車間DNC系統(tǒng)通訊軟件的建模原理，通過(guò)建立參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)設(shè)置機(jī)床與計(jì)算機(jī)通訊的串口參數(shù)，其次解釋了軟件的實(shí)現(xiàn)過(guò)程及其使用方式，實(shí)現(xiàn)串口通信、文件編輯等功能，以保證數(shù)據(jù)能夠快速、穩(wěn)定的傳輸。

建模原理 通信參數(shù) 數(shù)據(jù)傳送 信息共享

引言

DNC系統(tǒng)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的新型的，發(fā)展十分迅速的高新技術(shù)。它是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。DNC系統(tǒng)可以顯著提高數(shù)控機(jī)床的使用效率；可以提高企業(yè)車間的管理水平、集成化生產(chǎn)能力及敏捷制造能力；能減少數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤，簡(jiǎn)化NC程序管理；能增加加工系統(tǒng)的柔性。

一、DNC系統(tǒng)應(yīng)用軟件的建模原理

數(shù)控車間DNC系統(tǒng)軟件應(yīng)主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)基本任務(wù)：串口通信和異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)通信。為實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)基本任務(wù)，將整個(gè)系統(tǒng)分為串口通信模塊、文件編輯模塊、系統(tǒng)界面模塊、通信協(xié)議異構(gòu)模塊等四部分組成，其中串口通信模塊主要控制與數(shù)控設(shè)備的串行通信的所有內(nèi)容，它主要包括端口選擇、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、遠(yuǎn)程調(diào)用等。而文件編輯模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)NC程序文件的編輯，它可以對(duì)機(jī)床傳來(lái)的NC程序文件或欲傳給機(jī)床的NC程序文件進(jìn)行修改編輯工作。系統(tǒng)界面模塊主要是進(jìn)行對(duì)本系統(tǒng)軟件的界面設(shè)計(jì)。通信協(xié)議異構(gòu)模塊主要進(jìn)行對(duì)通信協(xié)議及參數(shù)的設(shè)置，它主要包括通信參數(shù)設(shè)置、文件異構(gòu)等。在這些功能模塊中最為核心的是串口通信模塊和通信協(xié)議異構(gòu)模塊。這些模塊共同決定了軟件的性能。

二、數(shù)控車間DNC系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵技術(shù)研究

1. MSComm串口通信控件。在DNC主機(jī)與數(shù)控設(shè)備之間的串口通信是實(shí)現(xiàn)設(shè)備網(wǎng)信息集成的主要技術(shù)手段[1]。為實(shí)現(xiàn)串口通信，以VB6.0編程環(huán)境為例，引用MSComm控件、FSO(FileSystemObject)文件系統(tǒng)組件對(duì)象以及按鈕、時(shí)間等控件。而MSComm控件在所有控件中處于核心地位，這是因?yàn)閼?yīng)用程序是通過(guò)MSComm控件訪問DNC主計(jì)算機(jī)上的串行端口（即MOXA卡上的串行端口）來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送與接收的。MSComm控件通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)通信的方式來(lái)處理串行端口的交互操作。在許多情況下，在事件發(fā)生時(shí)需要得到通知，如在CD或RTS線上一個(gè)字符的到達(dá)或一個(gè)變化發(fā)生時(shí)，可以利用MSComm控件的ONComm事件捕獲并處理這些通信事件。ONComm事件還可以檢查和處理通信錯(cuò)誤。在程序編制過(guò)程中，通過(guò)這些參數(shù)的合理的設(shè)置就可以使計(jì)算機(jī)的串口參數(shù)滿足與機(jī)床通信的所有要求。

2. 異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)通信。 由于許多機(jī)械制造企業(yè)購(gòu)置數(shù)控機(jī)床的時(shí)間不同，銷售商不同，因而其所配數(shù)控系統(tǒng)也不盡相同。數(shù)據(jù)傳輸接口、通信協(xié)議也不相同。到目前為止，還沒有一種能兼容眾多數(shù)控系統(tǒng)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。因此為實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)集成化管理，研究異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)通信非常必要。以軟件為主要技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的通信是一種十分有效的方法。DNC計(jì)算機(jī)與采用某種通信協(xié)議的數(shù)控系統(tǒng)通信時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)首先要提供其通信協(xié)議，其中包括通信參數(shù)與文件格式信息，這些參數(shù)與信息是在機(jī)床出廠時(shí)就由生產(chǎn)廠家預(yù)先設(shè)計(jì)好的，所以應(yīng)用程序應(yīng)該先將配置好的通信協(xié)議存入通信協(xié)議數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣在使用本軟件時(shí)就可以不需要每次都對(duì)欲通信的機(jī)床進(jìn)行通信協(xié)議及參數(shù)的設(shè)置，只要在使用時(shí)調(diào)用通信協(xié)議數(shù)據(jù)庫(kù)相應(yīng)的通信協(xié)議來(lái)配置串口，將信息嵌入到通信程序中就可以進(jìn)行通信。

三、DNC主機(jī)與數(shù)控設(shè)備通信程序流程

DNC主機(jī)與數(shù)控設(shè)備通信程序流程中采用的是軟件握手的方式，即采用互相傳遞XON/XOFF字符來(lái)進(jìn)行握手, 采用X0N／X0FF協(xié)議作為通信協(xié)議雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、效率高，但不具有出錯(cuò)恢復(fù)的能力，采用這種協(xié)議的一個(gè)重要原因是X0N／X0FF協(xié)議可方便對(duì)機(jī)床的一些故障進(jìn)行初步地判斷.對(duì)數(shù)控加工設(shè)備的控制以及數(shù)控加工設(shè)備向DNC主機(jī)提出申請(qǐng)都是以文件形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于本系統(tǒng)運(yùn)行于工作條件比較惡劣的工廠車間及加工實(shí)驗(yàn)室，周圍環(huán)境會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行造成比較大的干擾，因此保障網(wǎng)絡(luò)安全以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無(wú)誤是非常重要的。比如：采用X0N／X0FF握手協(xié)議后，系統(tǒng)是否發(fā)送字符需根據(jù)X0N／X0FF信號(hào)，如果信號(hào)在傳送的過(guò)程中丟失，則很有可能引起線程無(wú)限期地等待而導(dǎo)致死鎖。

四、DNC系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)的界面

1. 數(shù)控車間DNC系統(tǒng)軟件的主控界面。程序與數(shù)控機(jī)床旁邊子機(jī)進(jìn)行通訊功能時(shí)的界面，是程序的進(jìn)行與數(shù)控系統(tǒng)傳輸文件的界面（單擊主控界面上方的“顯示”按鈕出現(xiàn)右邊的“文件傳輸”部分，同時(shí)“顯示”按鈕變?yōu)椤半[藏”按鈕；再單擊此按鈕，則程序只顯示使用通訊功能的簡(jiǎn)單界面。）界面上方的兩個(gè)狀態(tài)燈可以顯示相應(yīng) RS-232端口的狀態(tài)，紅燈表示端口為打開狀態(tài)，黑燈表示端口當(dāng)前狀態(tài)為關(guān)閉，兩燈右邊的顯示框可以顯示對(duì)應(yīng)端口的參數(shù)狀態(tài)。端口的打開、關(guān)閉用界面最上面的打開串口與關(guān)閉串口來(lái)控制。DNC通信系統(tǒng)的絕大部分操作在通信管理窗口可以實(shí)現(xiàn)。

2. 通訊參數(shù)設(shè)置界面。就是在編程軟件中的通信參數(shù)設(shè)置功能界面，在該功能界面中主要有：通信參數(shù)的設(shè)置包括欲通信機(jī)床號(hào)、波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位等信息。以上組件是以數(shù)據(jù)綁定控件的形式出現(xiàn)。另外還有確定、打開、添加、保存、返回按鈕，目的是完成對(duì)參數(shù)信息的修改、保存、添加通信參數(shù)配置功能界面以及迅速選取想要通訊的機(jī)床參數(shù)和返回上一界面等功能。數(shù)控加工文件（即NC程序）的格式必須同數(shù)控設(shè)備的CNC控制器所要求的文件格式一致，否則CNC系統(tǒng)將無(wú)法識(shí)別NC程序的內(nèi)容,且應(yīng)用程序在遠(yuǎn)程調(diào)用時(shí)無(wú)法找到文件名。而隨著CNC系統(tǒng)的不同，文件格式也不盡相同。所以在與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行通訊時(shí)，首先要把通訊端口的參數(shù)設(shè)置成與要通訊機(jī)床的一樣。

這些通訊端口的參數(shù)是在VB6.0環(huán)境下建立了參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)保存起來(lái)的，數(shù)據(jù)庫(kù)還可以隨時(shí)添加和刪除。這樣就使本軟件有了很好的擴(kuò)展性，即使有新的機(jī)床加入，也可以直接將新機(jī)床的通訊參數(shù)加入數(shù)據(jù)庫(kù)，在要使用時(shí)直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)就可以了，而如果有已有的機(jī)床不再使用時(shí)，也可以將已經(jīng)存好的數(shù)據(jù)文件刪除。具體用法如下：在以上這個(gè)界面下，如果要直接和某一臺(tái)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行通信，可以直接點(diǎn)擊打開按鈕，在彈出的對(duì)話框中添入要進(jìn)行通訊的機(jī)床名稱，就可以直接得到已經(jīng)設(shè)置好的端口參數(shù)，點(diǎn)擊確定就可以直接使用了。

3. 文件編輯界面。文件編輯界面主要為用戶編輯NC代碼提供方便。該編輯器是多窗口編輯器，可同時(shí)打開多個(gè)文件進(jìn)行編輯。