西門子840D 系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

李 穎 張 云

(成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司數(shù)控加工廠，四川 成都610092)

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷作為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)與系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，在保證生產(chǎn)設(shè)備安全方面發(fā)揮了重大的作用［1］。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)Internet、現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)把分布在各地的數(shù)控機(jī)床、智能控制設(shè)備和控制系統(tǒng)互聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備間的遠(yuǎn)程信息交互，完成數(shù)控設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制，是信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)結(jié)合［2］。

實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息的采集和傳輸，是故障診斷的基礎(chǔ)。本文主要介紹西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控的方法。

1 應(yīng)用step7 功能塊讀取系統(tǒng)參數(shù)

利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPRS 網(wǎng)絡(luò)，建立B/S 結(jié)構(gòu)的數(shù)控設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，將分散的數(shù)控設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理與故障診斷，不僅使數(shù)控設(shè)備的使用企業(yè)得到及時(shí)有效的技術(shù)服務(wù)與技術(shù)支持，而且使數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)廠家降低了技術(shù)服務(wù)成本［3］。

建立西門子840D 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控主要基于兩個(gè)內(nèi)容，即系統(tǒng)參數(shù)和PLC 信息。本文主要介紹這兩種信號(hào)的采集方法。

1.1 NC var selector 軟件應(yīng)用

西門子840D 的參數(shù)很多，用戶不可能記住所有變量的接口，所以要借助NC varselector(變量選擇器)選擇出要讀/寫(xiě)的NC 變量，并生成可被step7 所識(shí)別的源文件。

(1)雙擊NC 變量選擇器(NC var selector)。

(2)點(diǎn)擊菜單選擇項(xiàng)目project 中的new 菜單，生成用戶的項(xiàng)目。

(3)點(diǎn)擊菜單項(xiàng)目variablelist 中的select 后，出現(xiàn)一窗口，在右邊的窗口中點(diǎn)擊data，然后按所用硬件選擇相應(yīng)的文件夾，點(diǎn)擊左邊窗口中的NCvar＊＊.mdb，點(diǎn)擊ok。該步驟是找到所有對(duì)應(yīng)硬件的NC 變量表(如圖1)。

(4)從變量表中選擇所需變量(如圖2)，按照以下步驟通過(guò)過(guò)濾器選定所需參數(shù):

①All:列出所有變量;②Selection:通過(guò)區(qū)域篩選，組件篩選來(lái)選定所需參數(shù);③MD/SE-No:通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)號(hào)選定所需參數(shù)。如找主軸電動(dòng)機(jī)溫度參數(shù)1708(如圖3)。

(5)存變量表。在存變量表之前最好在C:siemensstep7s7proj項(xiàng)目下建立一名為＊＊＊文件夾;點(diǎn)擊菜單項(xiàng)目project 中的save，在彈出窗口的目錄中找到上面所建立的目錄，在左上角輸入文件名*＊＊.var，點(diǎn)擊ok。

(6)生成源文件。點(diǎn)擊菜單code 中的selection，輸入用戶項(xiàng)目中未用的數(shù)據(jù)塊塊號(hào)(默認(rèn)db120，本文設(shè)定為db101)，點(diǎn)擊菜單項(xiàng)目中的code 中的to step7 project，生成＊＊. awl 源文件，在step7 中編譯后會(huì)生成一數(shù)據(jù)塊，即是PLC 訪問(wèn)的NC 變量的接口。

(7)關(guān)閉NC 變量選擇器。

1.2 通過(guò)step7 讀取NC 變量

通過(guò)參數(shù)選擇器選定的系統(tǒng)參數(shù)可以通過(guò)step7功能塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

(1)打開(kāi)ob100，修改fb1 的參數(shù)nckomm 為1。

(2)在用戶程序塊中加入call fb2，db121;該db 塊fb2 的背景數(shù)據(jù)塊:

Rep:=1;啟動(dòng)fb2 讀參數(shù)的條件。

Numvar:=1，讀主軸的電流值。

Addr1:=“1708”，引用db101 傳遞到符號(hào)表中的符號(hào)H1_M_MOTOR_ACTUAL_CURRENT，

Unit1:=

Colmn1:=

Line1:=w#16#1;讀取主軸電流。

Addr2:=

Unit2:=

Column2:=

Line2:=

Addr8:=

Unit8:=

Column8:=

Line8:=

通過(guò)var selector 及PLC 程序，將NC 參數(shù)信息存儲(chǔ)在db 數(shù)據(jù)塊中，能使NC 參數(shù)和PLC 變量以同種方式供遠(yuǎn)程調(diào)用。

2 通過(guò)以太網(wǎng)獲取step7 參數(shù)信息

對(duì)于PLC 的以太網(wǎng)通信，常用的方式是PLC 通過(guò)以太網(wǎng)與上位機(jī)相連，通過(guò)這樣的方式，可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC 之間的通訊，以完成上位機(jī)對(duì)PLC 程序的上傳、下載和運(yùn)行于上位機(jī)的組態(tài)軟件通過(guò)PLC 系統(tǒng)對(duì)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。在這種方式下，數(shù)據(jù)的傳輸一般是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式完成(如圖4 所示)。

這里采用simatic net pc 軟件，在機(jī)架上增加硬件CP343 來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的PLC、主機(jī)、工作站和個(gè)人電腦聯(lián)網(wǎng)通訊，以工業(yè)以太網(wǎng)的方式進(jìn)行通訊。

(1)配置PC 站的硬件機(jī)架。當(dāng)SIMATIC NET 軟件安裝后，在 PC 機(jī)桌面上可以看到 Station Configurator 的快捷圖標(biāo)，同時(shí)在任務(wù)欄中也會(huì)有Station Configurator Editor 的圖標(biāo)。通過(guò)點(diǎn)擊圖標(biāo)打開(kāi)Station Configurator Editor 配置窗口。

選擇一號(hào)插槽，點(diǎn)擊ADD 按鈕或鼠標(biāo)右鍵選擇添加，在添加組件窗口中選擇Server，點(diǎn)擊OK 即完成(如圖5)。

同樣的方法選擇三號(hào)插槽添加IE General。

(2)配置控制臺(tái)(Configuration Console)是組態(tài)設(shè)置和診斷的核心工具，用于PC 硬件組件和PC 應(yīng)用程序的組態(tài)和診斷(如圖6)。

(3)在step7 中組態(tài)PC Station，若所需型號(hào)版本未在硬件目錄窗口中，則需更新高版本step7 或HW包。組態(tài)過(guò)程中需要注意IP 和Station name 設(shè)置要與Station Configurator Editor 相符(如圖7)。

組態(tài)內(nèi)容下載成功后，可以打開(kāi) Station Configurator Editor 窗口檢查組態(tài)狀態(tài)。OPC Server 插槽Conn 一欄一定要有連接圖標(biāo)，此項(xiàng)說(shuō)明連接激活。

(4)數(shù)據(jù)通訊的測(cè)試-OPC Scout。OPC Scout 工具隨Simatic Net 軟件一起提供，當(dāng)完成PC Station 組態(tài)下載后，可用此工具進(jìn)行OPC Server 和PLC 的數(shù)據(jù)通訊測(cè)試。

3 遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件應(yīng)用

VB，delphi 等第三方軟件可以通過(guò)添加simatic 組件形成用戶自己的界面進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)設(shè)計(jì)。由此形成的應(yīng)用軟件從功能上可劃分為管理功能和應(yīng)用功能兩部分。管理功能根據(jù)企業(yè)的管理需求設(shè)計(jì)，運(yùn)行在質(zhì)量及過(guò)程分析人員的個(gè)人計(jì)算機(jī)上。這部分功能對(duì)數(shù)控加工過(guò)程涉及的要素進(jìn)行監(jiān)控，是工件質(zhì)量分析和異常應(yīng)用現(xiàn)象的重要診斷方法;應(yīng)用功能主要為數(shù)控設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控提供服務(wù)，數(shù)控NC 參數(shù)是否合理，電流功率值是否在一定范圍內(nèi)，或者記錄偶發(fā)性高低電平突變等，這部分功能主要為設(shè)備維護(hù)人員及工藝人員所用，用以使得設(shè)備功能得到合理使用，對(duì)于單件小批量或者新工件的應(yīng)用尤為重要。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程收集，可以實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)控(DNC)系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集功能［1］，滿足數(shù)控加工企業(yè)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)各種信息診斷分析過(guò)程，如報(bào)警信息實(shí)時(shí)診斷，設(shè)備加工中機(jī)床信息分析監(jiān)控等(如圖8)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)var selector 和simatic net 軟件，以以太網(wǎng)方式在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)840D 系統(tǒng)參數(shù)的讀取和PLC 信號(hào)的讀取，能以較低成本方便地實(shí)現(xiàn)西門子系統(tǒng)數(shù)控設(shè)備的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，為遠(yuǎn)程診斷提供了基礎(chǔ)。

［1］孫健，蔡凌，汪晉寬. 遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)［J］，儀器儀表學(xué)報(bào)，2005(8).

［2］岳敏，姚松麗，黃娟.數(shù)控設(shè)備的開(kāi)放式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究［J］，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012(6).

［3］張書(shū)濤，劉延斌.數(shù)控設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］，機(jī)床與液壓，2012(11).