基于RS232和宏指令的FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)信息采集軟件的開發(fā)

盧錦川　鐘海雄

摘? 要：數(shù)控機(jī)床在使用的過程中產(chǎn)生了大量的生產(chǎn)過程信息和數(shù)據(jù)，文章針對FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集技術(shù)的研究。先對該數(shù)控系統(tǒng)上的RS232串行數(shù)據(jù)接口的信號管腳進(jìn)行分析，然后研究了該數(shù)控系統(tǒng)的特殊宏變量地址，并通過Visual Studio 2010軟件開發(fā)了基于該數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集結(jié)果表明，本數(shù)控系統(tǒng)信息采集軟件能夠有效的采集到FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)運行過程中的數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng);RS232串口;宏指令;Visual Studio 2010;數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TG659? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0057-03

Abstract： In the process of using CNC machines， a lot of production process information and data are produced. This paper studies the data acquisition technology for FANUC 0i CNC system. Firstly， the signal pins of RS232 serial data interface on the CNC system is analyzed， then the special macro variable address of the CNC system is studied， and finally， the data acquisition system based on the CNC system is developed by Visual Studio 2010 software. The data collection results show that this software can collect the data of FANUC 0i CNC system more effectively.

Keywords： CNC system; RS232 serial port; macro instruction; Visual Studio 2010; data acquisition

前言

數(shù)控機(jī)床，作為一個在制造業(yè)中扮演著非常重要的角色，是現(xiàn)代生產(chǎn)和加工處理環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。根據(jù)生產(chǎn)管理和控制上的需要，要從數(shù)控系統(tǒng)上采集盡可能多的數(shù)據(jù)，如加工的程序，主軸運轉(zhuǎn)狀態(tài)，機(jī)床運轉(zhuǎn)狀態(tài)，倍率多少，報警狀態(tài)等等與生產(chǎn)管理相關(guān)的信息。

本文針對FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)，通過宏指令和RS232串口設(shè)計了一個數(shù)控系統(tǒng)信息采集軟件。

1 RS232接口協(xié)議

RS232協(xié)議是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)，并廣泛應(yīng)用在計算機(jī)串行接口外設(shè)連接。FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)就具有兩個RS232串行接口。

RS232接口的端子定義如圖1所示，對應(yīng)的信號名稱如圖2所示。

圖1 RS232實物圖

各個端子的含義如下：（1）DCD（Data Carrier Detect）載波檢測。（2）RXD（Received Data）接收數(shù)據(jù)。（3）TXD

（Transmit Data）發(fā)送數(shù)據(jù)。（4）DTR（Data Terminal Ready）數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好。（5）SG（Signal Ground）信號地。（6）DSR（Data Set Ready）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。（7）RTS（Request To Send）請求發(fā)送。（8）CTS（Clear To Send）清除發(fā)送。（9）RI（Ring Indicator）振鈴提示[1]。

2 FANUC宏指令及使用

FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)自帶有宏指令，可以通過這些宏指令將本系統(tǒng)內(nèi)的特定變量里的內(nèi)容從串口輸出。在這個系統(tǒng)中，機(jī)床的運行狀態(tài)信息都保存在這些特定變量當(dāng)中，通過獲得這些地址變量里內(nèi)容的分析，就可以獲得機(jī)床當(dāng)前的相關(guān)信息。具體的實現(xiàn)方法是在NC程序中加入相應(yīng)的宏指令，數(shù)控系統(tǒng)在運行NC程序時，當(dāng)運行到特定的宏指令時就會將系統(tǒng)內(nèi)部的變量發(fā)送到串口，在通過串口連接被計算機(jī)接收到。在FANUC 0i系統(tǒng)中用宏指令可以采集到的數(shù)據(jù)主要有：NC程序的程序號、數(shù)控系統(tǒng)的日期、當(dāng)前各個軸的坐標(biāo)、進(jìn)給速度等信息。

FANUC 0i系統(tǒng)的宏指令地址共有14個。分別如下：（1）#3000代表報警信息。（2）#3001代表以1毫秒為增量的計時器，計時到65535毫秒時，歸零。（3）#3002地址放置的是機(jī)床的運行時間。（4）#3011地址存放數(shù)控系統(tǒng)的年、月、日的信息。（5）#3012地址存放數(shù)控系統(tǒng)運行的時間即小時、分、秒的信息。（6）#3901地址存放數(shù)控機(jī)床已經(jīng)加工的工件數(shù)。（7）#3902地址存放還要加工的工件數(shù)。（8）#4109地址存放主軸的進(jìn)給速度。（9）#4111地址存放刀具的長度補(bǔ)償值。（10）#4115地址存放當(dāng)前運行的NC程序號。（11）#4119地址存放主軸的轉(zhuǎn)速。（12）#4120地址存放當(dāng)前所使用的刀具號。（13）#5021～#5023地址存放主軸相對于機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置值（分別對應(yīng)X、Y、Z）。（14）#5041～#5043地址存放主軸相對于工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置值（分別對應(yīng)X、Y、Z）[2-3]。

在具體使用這些變量地址時，要在NC程序中的相應(yīng)行輸入POPEN、BPRNT/DPRNT和PCLOS宏指令。POPEN表示打開，PCLOS表示關(guān)閉，BPRNT/DPRNT表示要獲取的信息的宏指令地址、數(shù)值標(biāo)記。

以要獲取機(jī)床X、Y軸的運行坐標(biāo)為例，要在數(shù)控機(jī)床的NC程序中使用宏指令的方式如下：

O0010

POPEN

DPRNT/BPRNT[PARTX#5041[34]]PARTZ#5042[34]

PCLOS

G91X20F3.0S500

Y10

M30

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)運行上面的NC程序時，數(shù)控系統(tǒng)會把當(dāng)前機(jī)床的X和Y軸的坐標(biāo)值送到RS232串口中，通過計算機(jī)端的數(shù)據(jù)采集軟件就可以獲得這些數(shù)值了。

3 計算機(jī)端數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)信息采集軟件的設(shè)計

本數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)信息采集軟件采用Visual Studio 2010來開發(fā)[4-6]，其界面如圖3所示。

在該軟件中，要有com口的選擇設(shè)置，這里“打開文件”是要選擇要下載到數(shù)控系統(tǒng)中的NC程序，“接收程序換行”是要把所選的程序進(jìn)行分行標(biāo)準(zhǔn)化，如果想采集機(jī)床的日期，則點擊“采集機(jī)床日期”按鈕，則所選的已經(jīng)分行標(biāo)準(zhǔn)化的NC中就會加入相應(yīng)的宏指令及地址。然后，通過點擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”按鈕就可以把NC程序下載到數(shù)控系統(tǒng)中，當(dāng)該NC程序在數(shù)控系統(tǒng)中運行時，“當(dāng)前機(jī)床日期”下面的編輯框中就會顯示采集到的原始數(shù)據(jù)，再經(jīng)過解析，機(jī)床日期的數(shù)據(jù)，就會分別顯示在年、月、日旁邊的編輯框中。

NC程序分行標(biāo)準(zhǔn)化如圖4所示。

采集到機(jī)床的日期并進(jìn)行解析后，如圖5所示。

4 結(jié)束語

通過研究FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)的宏指令，開發(fā)出了具有串口通信功能的數(shù)控程序上傳和下載功能及數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息采集功能的軟件，提供算法實現(xiàn)程序，為隨后開發(fā)和研制出商業(yè)化的數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件提供了理論基礎(chǔ)和先行經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海濤.基于RS232串口的數(shù)控機(jī)床程序傳輸及狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].長春理工大學(xué)，2012.

[2]吳飛，霍松林.基于串口通信的DNC技術(shù)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（信息與管理工程版），2009，31（06）：893-895+929.

[3]李波.基于串口的DNC信息采集系統(tǒng)的研究[D].南京航空航天大學(xué)，2007.

[4]董紅政，王忠勇，史曉鵬.基于MSComm控件實現(xiàn)串行通信的方法[J].微計算機(jī)信息，2007，23（27）：145-147.

[5]楊朝暉，胡東明，盛安.基于MSComm控件實現(xiàn)雙機(jī)的數(shù)據(jù)通訊[J].科技信息（科學(xué)教研），2007（11）：70-70.

[6]李治.基于Web的機(jī)床信息采集系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].大連理工大學(xué)，2005.