基于RS232接口的PC與數(shù)控沖床的數(shù)據(jù)通訊

邱兆義 秦自凱 郭林松

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所，武漢 430064）

0 引言

數(shù)控沖床是電氣控制柜等鈑金類(lèi)結(jié)構(gòu)件加工的主要設(shè)備之一，在薄板結(jié)構(gòu)零件的批量加工制造中起著重要的作用。許多早期的數(shù)控沖床大多是借助于軟驅(qū)和3.5寸磁盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn) PC 與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸。隨著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的飛速發(fā)展，軟驅(qū)和磁盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)已經(jīng)被淘汰，因此，數(shù)據(jù)的傳輸成為早期數(shù)控沖床面臨的一個(gè)必須要解決的問(wèn)題。由于RS232接口作為早期的標(biāo)準(zhǔn)接口之一被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)通信和數(shù)控設(shè)備中，因此，利用數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)自帶的RS232接口來(lái)實(shí)現(xiàn)與 PC機(jī)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊是最簡(jiǎn)單易行的方案。

我所的一臺(tái)數(shù)控沖床一直以來(lái)都是采用軟驅(qū)和磁盤(pán)進(jìn)行數(shù)控程序的傳輸，目前面臨著軟驅(qū)壞、磁盤(pán)無(wú)處采購(gòu)而造成的數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸、數(shù)控沖床不能充分使用的問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，本文利用RS232接口的通訊功能很好地實(shí)現(xiàn)了Windows XP操作系統(tǒng)下的PC與數(shù)控沖床的數(shù)據(jù)通訊。

1 RS232接口簡(jiǎn)介

RS232是上世紀(jì)6O年代末美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）頒布的總線標(biāo)準(zhǔn)[1]，它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”[2]。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊，收發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地，典型的RS232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5～+15 V、負(fù)電平在-5～-15 V，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為T(mén)TL，從開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從 TTL電平到 RS232電平再返回TTL電平[2]。目前，RS232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口[3,4]，在大多數(shù)數(shù)控設(shè)備和計(jì)算機(jī)上配備的RS232接口主要為9針（孔）的DB9結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1，管腳定義如表1。

圖1 RS232接口

表1 RS232接口管腳定義

2 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的硬件配置

利用RS232接口要實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與數(shù)控沖床的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通訊，必須的硬件配置是不可缺少的。通訊系統(tǒng)實(shí)施方案的硬件配置包括：計(jì)算機(jī)、RS232光電隔離長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器、RS232傳輸電纜、數(shù)控系統(tǒng)及RS232接口（數(shù)控沖床自帶）。

（1）計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)主要用來(lái)安裝自動(dòng)編程軟件和數(shù)據(jù)通訊軟件以及提供PC端的RS232接口?？紤]到要流暢運(yùn)行Windows XP操作系統(tǒng)、自動(dòng)編程軟件ProCAM2000和數(shù)據(jù)通訊傳輸軟件WinPCIN，本文中的計(jì)算機(jī)配置為Intel Pentium 4 CPU，512M內(nèi)存，Windows XP操作系統(tǒng)。

（2）RS232光電隔離長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器

RS232光電隔離長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器具有高速光電隔離功能，可以遠(yuǎn)距離隔離傳送 TXD、RXD、SG三線RS232信號(hào)，使得相互連接的串口通信設(shè)備不再共地，通信信號(hào)之間沒(méi)有了電接觸[5]，可有效防止設(shè)備之間由于地不平衡、雷擊、浪涌或強(qiáng)電磁信號(hào)干擾引起的串口損壞及靜電擊穿。同時(shí)，長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器能將 RS232信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸延長(zhǎng) 10 km，有效解決了RS232傳輸距離最大約為15 m[2]的問(wèn)題。

（3）RS232傳輸電纜

RS232傳輸電纜用于PC端與設(shè)備端的接口連接，由一根10m長(zhǎng)的9芯屏蔽電纜和2只DB9插頭（孔）組成，其電纜連接方式如圖2：

（4）數(shù)控系統(tǒng)及RS232接口

本文中數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)為西門(mén)子的SINUMERIK840D系統(tǒng)，自帶有COM1和COM2兩個(gè)RS232接口。

圖2 RS232電纜連接圖

3 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的軟件配置

數(shù)控通訊系統(tǒng)的軟件包含了自動(dòng)編程軟件ProCAM2000和數(shù)據(jù)通訊傳輸軟件WinPCIN，分別用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序的自動(dòng)生成和計(jì)算機(jī)與數(shù)控沖床之間的程序傳輸。

3.1 自動(dòng)編程軟件ProCAM2000

ProCAM2000是購(gòu)置數(shù)控沖床時(shí)配帶的自動(dòng)編程軟件，可提供 CAD繪圖和 CAM自動(dòng)生成NC程序代碼，系統(tǒng)成熟穩(wěn)定，界面友好，功能比較完善，被廣泛應(yīng)用在數(shù)控沖切加工的自動(dòng)編程中。本文對(duì)ProCAM2000繪圖和編程、NC代碼生成等操作方法在此不再詳述。在Windows XP操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上安裝使用ProCAM2000時(shí)還需解決以下兩個(gè)問(wèn)題：

（1）ProCAM2000軟件的漢化

ProCAM2000軟件版本是英文版本，對(duì)操著者來(lái)說(shuō)，操作使用很不方便。為了對(duì)該軟件進(jìn)行漢化處理，除可使用后期版本提供的專(zhuān)用漢化軟件包進(jìn)行漢化處理外，也可將 Werrors.sys、Wprmptln.sys、Wprompt.sys、Zwerrors.sys、Zwprmpln.sys、Zwprompt.sys六個(gè)系統(tǒng)漢化文件覆蓋拷貝在ProCAM根目錄下的cad的子目錄下進(jìn)行漢化處理。本文中對(duì)ProCAM2000軟件的漢化處理采取后一種方式，將上述六個(gè)漢化的系統(tǒng)文件覆蓋拷貝即可。

（2）ProCAM2000軟件的加密狗驅(qū)動(dòng)程序的解決

ProCAM2000的正版軟件采用硬件加密狗加密，該版本僅適用于MSDOS/Windows98的操作系統(tǒng)環(huán)境，無(wú)法在Windows XP操作系統(tǒng)下運(yùn)行。為了解決加密狗在Windows XP操作系統(tǒng)下運(yùn)行問(wèn)題，通過(guò)相關(guān)資料的查詢(xún)，在互聯(lián)網(wǎng)上下載了一個(gè)適用于Windows XP操作系統(tǒng)的加密狗驅(qū)動(dòng)程序 RainbowSSD5.39.2.exe，安裝后很好的解決了ProCAM2000在Windows XP操作系統(tǒng)下的正常運(yùn)行。

3.2 數(shù)據(jù)通訊軟件WinPCIN

由于數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)為西門(mén)子的SINUMERIK840D系統(tǒng)，因此，在數(shù)據(jù)通訊軟件的選擇上直接選用西門(mén)子公司的數(shù)控系統(tǒng)通訊軟件。西門(mén)子公司提供的數(shù)據(jù)通訊軟件有 PCIN（DOS版）和WinPCIN（Windows版）兩種適用于不同操作系統(tǒng)的版本，本文根據(jù)計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)確定選用WinPCIN來(lái)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與數(shù)控沖床的數(shù)據(jù)通訊。

WinPCIN是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的一款用于在計(jì)算機(jī)與西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖?，可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類(lèi)型包括機(jī)床的初始化文件、零件加工程序以及機(jī)床數(shù)據(jù)等內(nèi)容。目前WinPCIN支持西門(mén)子的 SINUMERIK801、SINUMERIK802C/S、 SINUMERIK802D、SINUMERIK810D和SINUMERIK840D系統(tǒng)等與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。

點(diǎn)擊啟動(dòng)運(yùn)行 WinPCIN，進(jìn)入通訊軟件WinPCIN1.2.0的操作主界面如圖3，界面上主要按鈕的定義如表2。

表2 WinPCIN主界面主要按鈕定義

4.1 PC端WinPCIN通訊軟件的參數(shù)設(shè)置

運(yùn)行進(jìn)入 WinPCIN的主界面后，點(diǎn)擊“RS232 Config”，進(jìn)入如圖4的RS232通訊參數(shù)設(shè)置界面，各主要參數(shù)定義及設(shè)置如表 3，其它參數(shù)由軟件默認(rèn)，設(shè)置完后點(diǎn)擊“Save & Activate”（存盤(pán)并激活）即可。

圖3 WinPCIN操作主界面

圖4 PC端RS232通訊參數(shù)設(shè)置界面

表3 WinPCIN的RS232參數(shù)定義及設(shè)置

4.2 機(jī)床端的通訊參數(shù)的設(shè)置

啟動(dòng)數(shù)控沖床，待機(jī)床啟動(dòng)處于正常工作狀態(tài)后，依次按下數(shù)控系統(tǒng)操作面板的“服務(wù)”、“接口”功能鍵，出現(xiàn) RS232接口的通訊參數(shù)設(shè)置界面。

按照通訊協(xié)議必須一致的原則，機(jī)床端的主要通訊參數(shù)設(shè)置如表 4，其它參數(shù)由數(shù)控系統(tǒng)默認(rèn)即可。

5 PC與數(shù)控沖床的通訊實(shí)現(xiàn)

按照上述的方法把通訊參數(shù)設(shè)置完成后，即可進(jìn)行PC與數(shù)控沖床的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊傳輸。

5.1 數(shù)控程序從PC端向機(jī)床端的傳輸

利用ProCAM2000自動(dòng)編程軟件生成NC數(shù)控程序，在PC端WinPCIN軟件主界面點(diǎn)擊“Sent Data”按鈕，選擇要傳輸?shù)臄?shù)控程序名（程序名.txt文件）后，在數(shù)控沖床的操作面板依次按下<服務(wù)>、<數(shù)據(jù)輸入>、功能鍵，操作面板顯示“COM狀態(tài)信息：數(shù)據(jù)傳輸在進(jìn)行”，傳輸完畢，面板出現(xiàn)保存對(duì)話(huà)界面，選擇“是”，數(shù)控程序保存到機(jī)床的“工件程序”內(nèi)，傳輸結(jié)束。

表4 機(jī)床端RS232通訊參數(shù)設(shè)置

5.2 數(shù)控程序從機(jī)床端向PC端的傳輸

6 結(jié)束語(yǔ)

在 RS232接口的基礎(chǔ)上，借助于ProCAM2000自動(dòng)編程軟件和計(jì)算機(jī)的資源，利用 WinPCIN 通訊軟件實(shí)現(xiàn)了 PC與數(shù)控沖床的的數(shù)據(jù)通訊。通過(guò)PC和機(jī)床兩端傳輸程序的NC代碼對(duì)比驗(yàn)證和實(shí)際運(yùn)行，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)安全、正確、可靠。該方案較好的解決了早期數(shù)控沖床的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，在實(shí)際生產(chǎn)中得到了切實(shí)應(yīng)用。

[1]季照平, 邱玉琴. 基于CAXA-DNC 的機(jī)床數(shù)據(jù)通信[J]. 裝備制造技術(shù), 2007 (03):75-77.

[2]孫濤, 王銀玲, 閻世梁, 曾小進(jìn). RS232設(shè)備到以太網(wǎng)的通訊接口設(shè)計(jì)[J]. 通信技術(shù), 2009, 42(09):136-138.

[3]劉佃瑞,王文成. 利用RS232實(shí)現(xiàn)的串口通訊設(shè)計(jì)[J].科技與企業(yè), 2008 (07): 91-93.

[4]范逸之, 江文賢, 陳立元. C++ Builder與RS-232串行通信控制 [M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2002.

[5]張挺. 通過(guò)DNC接口實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化管理的可行性方案[J]. 廣西輕工業(yè), 2007 (07): 56-57.