基于無線的數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)

曾峰

(棗莊職業(yè)學(xué)院，山東棗莊277800)

某院數(shù)控技術(shù)及模具制造專業(yè)所使用的數(shù)控車床有25臺，數(shù)控銑床及加工中心有12臺，有兩個(gè)數(shù)控仿真機(jī)房。在教學(xué)過程中，經(jīng)常需要將機(jī)房中學(xué)生練習(xí)時(shí)生成的程序拷入到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中，而現(xiàn)有的使用RS232接口在線傳輸、CF卡等方式都不能滿足該院機(jī)床數(shù)量多、傳輸頻繁、傳輸數(shù)據(jù)量大的需求。經(jīng)過幾個(gè)月的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，研究出了基于無線的數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)方法。這種方法作用顯著，成本低廉，并且實(shí)現(xiàn)了對機(jī)床的集中管理，為后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)DNC提供了基礎(chǔ)環(huán)境。在全國高職及技工院校中，有數(shù)量眾多的數(shù)控機(jī)床在使用中需要與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，文中所介紹的內(nèi)容成功解決了普遍存在的難題。

數(shù)控機(jī)床加工過程中，程序的編輯傳輸一般有以下幾種方式:從機(jī)床面板鍵盤輸入;使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程軟件生成程序并通過RS232接口傳輸;使用數(shù)據(jù)卡 (CF卡等)將程序拷入。無論哪種方式都存在不足:手動(dòng)輸入方式只能編輯簡單程序，對復(fù)雜零件由于數(shù)據(jù)量巨大不可能用手動(dòng)方式輸入;通過RS232線或數(shù)據(jù)卡傳輸，存在傳輸線距離受限、計(jì)算機(jī)接口不支持且當(dāng)機(jī)床數(shù)量較多時(shí)不方便管理等不足。而文中介紹的基于無線的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)傳輸則大大簡化了數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)布局，延長了傳輸距離，并且成本低廉，每臺機(jī)床僅需幾百無的投入即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸，對數(shù)控機(jī)床的DNC普及起到關(guān)鍵作用。

無線傳輸?shù)脑硎?將RS232接口數(shù)據(jù)通過專用轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，這樣，原來只可短距離傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就可長距離傳輸;然后將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包通過無線方式與計(jì)算機(jī)連接，再在計(jì)算機(jī)上用虛擬端口工具將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)還原為DNC軟件可識別的數(shù)據(jù)，達(dá)到無線管理的目的。

1 硬件連接

(1)串口服務(wù)器與機(jī)床連接。選用NP801串口服務(wù)器與機(jī)床RS232接口進(jìn)行連接，串口服務(wù)器的作用是將RS232接口信號轉(zhuǎn)換為TCP/IP信號。表1為機(jī)床側(cè)RS232口與串口服務(wù)器用9針串口 (DB9)連接針腳說明。

表1 DB9的常用信號腳說明

機(jī)床側(cè)接口若為25針，則需要根據(jù)針腳定義制作25TO9轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為9針接口再與串口服務(wù)器連接。

RS232串口通信接線方法 (三線制)。RS232串口信號線雖然有9根，但并非全部同時(shí)使用。在進(jìn)行信號傳輸時(shí)，有三線、五線、七線等接法，根據(jù)機(jī)床側(cè)接口要求不同而不同，文中以三線制為例，三線制接線示意圖見圖1。

圖1 三線制接線示意圖

(2)無線路由器與串口服務(wù)器連接。選用TPLINK無線路由器與串口服務(wù)器連接，路由器的作用是接收串口服務(wù)器的信號并轉(zhuǎn)換為無線信號，從而實(shí)現(xiàn)從有線到無線的轉(zhuǎn)換。

串口服務(wù)器RJ45口與無線路由器兩端都采用T568B標(biāo)準(zhǔn)的直通雙絞線相連，完成由RS232到RJ45接口的轉(zhuǎn)換。串口服務(wù)器RJ45口與無線路由器接線如圖2所示。

圖2 T568B標(biāo)準(zhǔn)直通雙絞線示意圖

串口服務(wù)器和無線路由器可以安裝在機(jī)床電氣柜中，只需將無線路由器天線部分外露，有無線網(wǎng)絡(luò)信號即可。

2 軟件安裝及設(shè)置

(1)串口服務(wù)器設(shè)置

首先用網(wǎng)線連接串口服務(wù)器與計(jì)算機(jī)，將計(jì)算機(jī)IP地址更改為與串口服務(wù)器默認(rèn)的IP地址同一網(wǎng)段，然后通過瀏覽器欄輸入串口服務(wù)器IP地址連入串口服務(wù)器進(jìn)行設(shè)置，要注意Server IP為計(jì)算機(jī)IP地址，需要設(shè)置的參數(shù)如波特率、數(shù)據(jù)位等需與機(jī)床接口參數(shù)一致。串口服務(wù)器參數(shù)設(shè)置見圖3。

(2)無線路由器設(shè)置

無線路由器的IP地址段設(shè)置為與串口服務(wù)器一個(gè)網(wǎng)段，以實(shí)現(xiàn)同一局域網(wǎng)通信。設(shè)置時(shí)，先用有線方式進(jìn)行測試，成功后切換為無線模式進(jìn)行連接調(diào)試，比較容易成功。

(3)計(jì)算機(jī)虛擬端口設(shè)置

安裝串口服務(wù)器附帶的虛擬端口軟件，把網(wǎng)絡(luò)接口虛擬成RS232接口，以實(shí)現(xiàn)與機(jī)床側(cè)RS232接口的通信，設(shè)置時(shí)注意要與機(jī)床側(cè)參數(shù)、串口服務(wù)器參數(shù)一致，見圖4。

圖3 串口服務(wù)器參數(shù)設(shè)置

圖4 虛擬端口參數(shù)設(shè)置

完成設(shè)置后單擊Activate按鈕，啟動(dòng)軟件，連接轉(zhuǎn)換模塊并創(chuàng)建虛擬串口。成功創(chuàng)建虛擬串口后，設(shè)備管理器將出現(xiàn)新建的虛擬串口設(shè)備 (見圖5)，這時(shí)可對該設(shè)備進(jìn)行操作。

經(jīng)過硬件連接及軟件調(diào)試后，就可以按照RS232接口數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)置方法設(shè)置機(jī)床側(cè)及計(jì)算機(jī)側(cè)的參數(shù)并進(jìn)行連接調(diào)試，至此，無線聯(lián)網(wǎng)成功。

3 實(shí)施中需要注意問題

(1)接口問題。機(jī)床側(cè)有9針、25針多種接口形式，不同數(shù)控系統(tǒng)廠商對接線的具體要求也不一樣，要根據(jù)不同廠家系統(tǒng)的具體要求來選擇或制作相應(yīng)的數(shù)據(jù)線;在實(shí)際連接時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不通現(xiàn)象，要仔細(xì)分析原因，著重檢查DB9及DB25接口是否按照要求連接。

(2)多臺機(jī)床進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)時(shí)需要多部無線路由器，為了防止干擾，無線路由上一般有1～13個(gè)頻道可以選擇，相鄰路由器的信道設(shè)置要隔開3個(gè)以上，以防造成干擾。

4 效果

該院37臺數(shù)控設(shè)備通過無線方式聯(lián)網(wǎng)后，大大簡化了程序傳輸步驟，解決了以前學(xué)生在機(jī)房完成練習(xí)后生成的大量程序難以導(dǎo)入機(jī)床進(jìn)行加工的問題。這種無線聯(lián)網(wǎng)方式理論上可以實(shí)現(xiàn)在全球任何一個(gè)地方與機(jī)床聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，再結(jié)合DNC軟件的使用，可以使機(jī)床的使用管理達(dá)到一個(gè)新的水平。