2022年第七章数控机床数据通讯.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第七章 数控机床数据通讯随着运算机技术的进展以往使用 PRP纸带阅读穿孔机与 CNC系统进行 NC程序输入 /输出的技术由于纸带的储存治理容量牢靠性等存在着不足之处正逐步被剔除；很多CNC系统生产厂家目前都能供应运算机 NC程序服务功能但仅限于自己的 CNC系统相互之间并不通用；同时随着市场经济和企业信息化的进展企业数控机床的数量越来越多而传统的单机治理模式因技术手段落后、生产效率低、治理与保护费用昂扬等弊端已不能适应企业进展的需要再加上用户使用了多种信息治理系统如 ERPPDMCRMCAD/CAPP/CAM 等各种系统之间仍必需考虑信息共享以

2、防止信息化孤岛因此使用集成式 DNC技术对数控设备群进行治理势在必行；第一节 串行通讯连接一、机床通讯的接口类型目前数控机床网络 DNC一般采纳三种网络接口即串行通讯 RS-232C/422/485模式以太网络模式仍有现场总线模式其中以第一种串口通讯模式最为普遍；二、串行通讯接口的技术特性与接线形式； 1 RS-232C通讯接口RS-323C标准是美国 EIA 电子工业联合会与 BELL 等公司一起开发的 1969年公布的通信协议；它适合于数据传输速率在 020000b/s范畴内的通信；这个标准对串行通信接口的有关问题如信号线功能、电器特性都作了明确规定；由于通讯设备厂商都生产与 RS-232

3、C制式兼容的通信设备因此它作为一种标准目前已在微机通信接口中广泛采纳；由于 RS-232C并未定义连接器的物理特性因此显现了 DB-25、DB-15 和DB-9各种类型的连接器其引脚的定义也各不相同；下面分别介绍最常见的两种连接器；DB-25连接器 DB-9连接器 DB-25连接器外观图 图7-1 DB-9连接器外观图 图7-2 表7-1 DB-25连接器针脚信号含义；针号 功能含义 信号 3 接收数据 RX 2 发送数据TX 20 数据终端预备好 DTR 7 信号地 GND 6 数据预备好 DSR 4 发送恳求 RTS 5 清除发送 CTS 表7-2 DB-9连接器针脚信号含义 针号 功能含

4、义 信号 2 接收数据 RX 3 发送数据 TX 4 数据终端预备好 DTR 5 信号地 GND 6 数据预备好 DSR 7 发送恳求 RTS 8 清除发送 CTS 串口连接接线方式 9针连接器与 9针连接器9针连接器与 25针连接器 图7-3 图7-4 表7-3 串口连接规律 连接器 A RX TX DTR DSR RTS CTS GND 连接器 B TX RX DSR DTR CTS RTS GND 仍有一种简化的三线接法如图 7-5分别连接 RX、TX、GND三个信号脚在连接器本端将 DTR和DSR信号脚短接传输时认为任何时候数据终端都是预备好的；图7-5 RS-232串口通讯主要技术参

5、数 数据位 Date bits、停止位 Stop bits、奇偶校验 parity、端口数据格式 Port mode、流掌握方式 Flow control ；以上技术参数在两个通讯设备的端口设置上必需一样数据位和停止位含义可有图 7-6简洁表示 Date bits7Stop bits2时的数据传输表示 Date bits8Stop bits1时的数据传输表示 图7-6 波特率与传输距离有关距离越近波特率可以设得越高传输速度也就越快但假如在长距离情形下使用高波特率可能造成较多错误码这时可以适当降低波特率提高传输数据的正确性但传输速度会变慢 EIA标准中在 15M50英尺内能以 115200bit

6、的波特率保证传输数据无错码流掌握方式与端口连接方式有关如采纳上图供应的标准接线法软硬件掌握方法都可以但如用三线简化连接法连接就必需用软件掌握方法我们的接线是如上图的标准接线法； 2 RS-422/485通讯接口RS-422标准全称是 “平稳电压数字接口电路的电气特性”它定义了接口电路的特性；通常是四线接口；实际上仍有一根信号地线共 5根线；图 7-8是其 DB9连接器引脚定义；由于接收器采纳高输入阻抗和发送驱动器比 RS232更强的驱动才能故答应在相同传输线上连接多个接收节点最多可接 10个节点；即一个主设备 Master其余为从设名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页

7、精选学习资料 - - - - - - - - - 备Salve从设备之间不能通信所以 RS-422支持点对多的双向通信；RS-422的最大传输距离为 4000英尺约 1219米最大传输速率为 10Mb/s；其平稳双绞 线的长度与传输速率成反比在 100kb/s速率以下才可能达到最大传输距离；只有在 很短的距离下才能获得最高速率传输；一般 100米长的双绞线上所能获得的最大传 输速率仅为 1Mb/s； 3RS-485电气规定 由于 RS-485是从 RS-422基础上进展而来的； RS-485可以采纳二线与四线方式二线 制可实现真正的多点双向通信而采纳四线连接时与 RS-422一样只能实现点对多

8、的通信 RS-485的传输距离与速率关系与 RS-422一样都是最大传输距离约为 1219米最大传 输速率为 10Mb/s；同样在短距获得高速低速以求远距；一般 100米长双绞线最大传 输速率仅为 1Mb/s；留意 RS-485串行接口的驱动器可用于 RS-422串行接口的应用中由于 RS-485串行接 口满意全部的 RS-422串行接口性能参数反之就不能成立所以目前很多书籍上都只 提RS-485而不提 RS-422了；连接器形式 RS-422与RS-485没有专用的连接器通常采纳 DB9连接器和 PHONIX 标准的接线端子连接其形状如图 7-7与针脚含义如图 7-8 连接器形式 针脚含义

9、图7-7 图7-8 RS-422与RS-485设备的网络构建方式图 7-9是采纳二线制的连接方式以实现多点双 向通讯在我们数控机床的设备联网中通常仍是采纳四线制的点对多联网方式连接；图7-9 本节可实施项目制作一标准串口连接线缆 项目组织形式 分组实施 5人左右一组； 项目目标 通过制作标准串口连接线知道连接器的类型、阵脚含义；项目要求1、能连接标准串口连接线； 2、知道 9针和 25针的串口连接器中各针脚的含义；项目预备 1、电子实习室； 2、25-30W电烙铁每组一支； 3、焊锡丝如干；4、9针、 25针连接器如干留意公母； 5、五类双绞线； 6、小号 /螺丝刀；7、万用表每组一只；项目时

10、间 2课时 其次节 单机通讯 目前在 DNC市场上通过 RS-232C口通讯产品实现数据通讯的情形最为多见主要分单 机传输与多机联控两种连接方式 一、 单机通讯连接形式在数控加工和保护时常常需要在数控机床和运算机之间进行程序与参数的传输当这 些需要只是暂时性的时候我们可以用一根串口通讯线将数控系统与运算机连接起来 通过一些串口通讯程序实现数据的通讯；连接方式如图 7-10所示 图7-10 串口通讯线的制作见前节；二、 机床侧的通讯设置与操作 1、FANUC0I 系统1通讯参数设置 要让机床与运算机能进行数据通讯必需将两者的串口通讯参数进行同步设置运算机上的串口通讯将在后续软件介绍中说明机床侧的

11、串口通讯设置如下 在机床面板上按进入 MDI 方式按进入设置界面按操作软键按右翻页键 2次进入如图 7-11 ALL IO 配置界面 图7-11 请将图 7-11中各项依据实际需要设置好通常主要设置波特率和停止位即可其余选用 默认值即可； 2程序的发送 挑选编辑模式按键挑选程序按键输入要发送的程序名例 O1234按操作软键再按右翻 页键两次后再按 PUNCH软键再按 EXC执行屏幕闪耀 “输出 ”表示程序正在输出如要 发送全部程序输入 O-9999后再按 PUNCH-EXE 发送即可将机床上全部程序发送到计 算机上； 3程序的接收 挑选编辑模式按键挑选程序按键输入接收程序在机床上的程序名例 O

12、2222按操作软键再按右翻页键两次后再按 READ 软键再按 EXC执行屏幕闪耀 “输入 ”表示程序正在 输入输入终止后输入的程序以 O2222存放在机床上而与原先运算机上的文件名无关名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - ； 2、SIEMENS802D系统 1通讯参数设置 在系统 MDI 面板上同时按下按 shift 和system 键进入机床配置界面再按数据入 /出-RS232设置软键进入如图 7-12通讯设定界面中 进行 RS232设置 串口通道号 设备号 波特率 停止位 图7-12 同样依据实际需要将图 7-12中

13、各参数设置好通常也是设置设备号、波特率和停止位 几项即可其余按默认值设置；需要留意的是在 SIEMENS中需要依据要求选用文本 形式仍是二进制方式进行传输通常程序文件采纳文本形式而参数与 PLC通常采纳二 进制方式采纳二进制方式时只能用硬件流掌握； 2程序的发送 设置好 RS232通讯参数后按数据挑选键进入数据传递界面如图 7-13 图7-13 “在该页中用 “ ” “ ”键挑选要发送的数据内容假如是发送零件程序就挑选第一行 零件程序和子程序 ”在屏幕右边一栏中显现本机床中现有的程序和子程序按 TAB使 光标键进入右栏再依据需要用“ ” “ ”键挑选要发送的程序文件按读出软键将程序 发送出去系

14、统显现数据输出进行中的 .畔蛉缤 .-14；假如连接无误程序就被传送 到连接的运算机中去了；留意由于 SIEMENS系统采纳的流掌握是硬件掌握故必需采纳第一节中所介绍的标 准串口连接线缆才能传输数据；图7-14 3程序的接收 程序的接受是在图 7-13中先选中要接收的数据类型再按读入软件系统跳出数据输入 进行中的信息框传输终止后信息框自动关闭； 3、华中 HNC-21系统 1通讯参数设置 在参数功能子菜单下按 F3 键弹出权限菜单用 挑选用户权限选项按 Enter 键确认系统将弹出输入口令对话框在参数功能子菜单下按 F1 键系统将弹出参数索引子菜单用 挑选DNC 参数选项按 Enter 键确定

15、此时图形显示窗口将显示 DNC 参数的参数名及参数值如图 7-15 所示 图7-15 Enter 键就进入编辑设置状态用 . . 用 键移动蓝色亮条到要设置的选项处按 BS Del 键进行编辑按 Enter 键确认 按Esc 键退出储存编辑并储存为缺省值；2程序的发送 在主菜单中选 F2进入编辑功能菜单如图 7-16中按 F1进入文件治理菜单再用 选中“发送串口文件 ”选项按 Enter 键弹出如图 7-17 所示对话框挑选发送路径和文件名 等运算机与 CNC数控系统联络胜利后就开头传输文件如要退出可按 Alt-E 退出传输完毕后 HNC-21T 弹出对话框提示文件发送完毕 图7-16 图7-

16、17 3程序的接收 在挑选编辑程序菜单如图 7-16中按F2再用 选中串口程序选项按 Enter 键系统命令行提示正在和发送串口数据的运算机联络；联络胜利后开头传输文件传 输完毕上位运算机上弹出对话框提示文件发送完毕 HNC-21T 的命令行提示接收串口文件完毕编辑器将调入串口程序到编辑缓冲区 三、常见数据通讯软件的设置与操作 1、CIMCO EDIT V5 软件 CIMCO Edit V5 是丹麦专业从事数控 DNC的CIMCO软件公司专为数控编程而设计的专业软件；它 有强大而有用的数控编辑功能、文件的智能比较、刀位轨迹的三维模拟、DNC传 输等功能；其完全的 Windows 界面一目了然的

17、地址颜色； 1软件界面如图 7-18 图7-18 2程序的模拟校验 先打开需要模拟的程序在菜单中按程序模拟后挑选窗口文件模拟即可在程序窗口中 打开模拟界面如图 7-19 图7-19 3串口通讯参数的设置 在菜单栏中挑选机床通讯再挑选 DNC设置弹出如图 7-20对话框挑选要通讯的机床如 Machine 1再挑选对话框右下设置按钮弹出图 7-21参数设置对话框在参数设置对话框中挑选 正确的端口通常是 COM1再将波特率、数据位、停止位、奇偶校验位、数据流掌握名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设置与机床侧一样其余按默认设

18、置即可之后按确定、确定完成设置；留意假如通讯线缆采纳 3线制必需挑选为软件掌握的流掌握方式；图7-20 图7-21 4数据的接受与发送通常当我们将程序编辑完校验通过后就可以进行数据通讯了数据通讯的功能基本集成在如下工具栏中；图中各按钮含义如下 发送当前窗口中的文件发送当前窗口中的选定行 在当前窗口已打开的文件中接收文件接收文件并在当前窗口中打开 发送硬盘上的指定文件接收文件并立刻储存到硬盘上不在窗口中打开 挑选通讯的数控机床 DNC参数设置如要发送程序到机床在软件中挑选好程序后按下发送按钮再到机床侧执行接收程序操作可以重新命名假如线缆连接无误参数设置正确就可看到一个数据传输进度对话框否就会弹出

19、出错信息框当传输终止后系统自动弹出数据传输胜利的信息框数据通讯完成；假如要接收机床发送过来的程序就要先在机床上执行发送程序操作然后再到运算机上来按接收键方可完成接收程序的操作；对于机床参数与 PLC程序也可用同样的方法进行传输； 2、华中 WINDNC 软件华中 WINDNC 软件是武汉华中科技高校为华中数控系统订做的数据传输软件其功能相对单一主要实现数据传输不具备文件比较和模拟等功能； 1软件界面如图 7-22 图7-22 图7-22中各按钮、状态栏等控件含义如下 1 打开串口用于将所挑选的串口打开如 COM1 口 2 参数设置用于设置串口通讯中所用到的各种参数例如 3 发送文件用于发送一般

20、文件4 边传边加工当加工代码过大时在客户端发送部分加工代码在数控装置端加工边接收边加工 5 上传 PLC 用于将用户挑选的客户端 PLC 文件传送到数控装置端 6 下载PLC 用于将数控装置端的 PLC 文件接收到用户所指定的客户 端的文件夹中 7 上传参数用于将用户挑选的客房端系统参数文件传送到数控装置 端 8 下载参数用于将数控装置端的系统参数文件接收到用户所指定的客户端的文件夹中 9 文件名显示框用于显示当前客户端发送的文件名及文件所在的路径 10 串口状态显示框用于显示当前串口的开关状态及各项参数 11 字符或数据输入框用于输入将要发送的字符串 12 清空重置用于清空字符或数据输入框中

21、的内容 13 手动发送用于发送在字符或数据输入框中输入的字符串 14 RX 显示接收的字节数15 TX 显示发送的字节数 16 清空将 RX 及TX 中的数值清成零 17 退出退出系统18 、19图形化显示串口的开关状态 2串口通讯设置单击参数设置进入如图 7-23画面 图7-23 依据机床配置要求对应的配置好串口通讯参数； 3发送数据 发送程序文件单击发送文件进入如图 7-24画面 图7-24 挑选所要发送的文件后按打开在图 7-18中9位置显现文件路径供用户校对文件是否正确如图 7-25；并在发送过程中在下方状态栏中显示发 .徒邮兆纸谑 缤.-26；图7-25 图7-26 边传边加工边传边

22、加工与发送一般文件的操作方法是相同的也是在如图 7-24中挑选一个需要加工的文件按下打开键开头发送与发送一般文件的方法不同之处在于是一段一段的发送加工文件当数控数控装置端恳求发送下一段时才发送； PLC 上传及数控系统参数上传 PLC 上传是将用户在客户端中所挑选的一个目录中的 PLC 文件成批的一次传送给数控机端；当用户按下上传 PLC 也就是图 7-22中的标志 5 后将会弹出 “浏览文件夹 ”的一个对话框名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 此时用户可在对话框中挑选所要传送文件的路径如图 7-27当所挑选的对话框中

23、的文件夹的图型是一种打开的型态时表示就是传送此文件夹下的 PLC 文件 参数文件的上传与 PLC 上传的方法是一样的只是用户在图 7-27 中 所挑选的目录应当是参数文件夹 图7-27 发送字符串 此功能用于发送字符串用户可在图 7-28 中的字符或数据输入框中输入要发送的字符串然后在图 7-22 中标志 11 中输入一串字符点击手动发送如图 7-28发送完成后可用清空重置来清空输入框以方 便下次发送； 图7-28 3、WINPCIN 传输软件 WINPCIN 是SIEMENS 数控系统供应的专用数据传输软件具有界面简洁、通用性好 功能淳朴使用便利的特点； 1软件界面如图 7-29 图7-29

24、 2 串口设置 在数据传输前也要先设置串口参数单击图 7-29中接口设定 RS 232 Config按钮进入图 7-30串口设置界面依据传输要求对图 7-30中各参数配置选定串口 号和波特率另外文挡目录供应应软件一个默认的搜寻路径；数据位和停止位由于软 件是针对 SIEMENS的所以通常默认的 8、1和机床上的是一样的一般不用修改其余 各项通常也按默认设置；设置终止后单击储备并激活按钮 SaveampActivate使设置 内容生效； 图7-30 3程序发送 在图 7-29中挑选 Text Fomat在挑选发送数据的 Send Date按钮软件将弹出如图 7-31的文件挑选对话框挑选正确的文件

25、后按打开当机床侧 执行数据输入操作后开头传送数据；图7-31 在发送过程中在软件左下显示发送字节数如图 7-32如需要终止发送可按图 7-32下方 的Abort Transfer键终止发送； 4程序的接收 先在机床侧执行数据发送操作而后在图 7-29中挑选接收数据 Receive Date按钮软件弹出类似与图 7-31的对话框要求用户给定接收后文件的名称按储存后 即可接收机床侧发送过来的数据；图7-32 文档目录 本节可实施项目用 CIMCO EDIT和PCIN实现单机数据通讯 项目组织形式 分组实施 5人左右一组； 项目目标 通过项目训练熟识 CIMCO EDIT 和WINPCIN 两种软件

26、； 项目要求 1、正确设定串口通讯参数；2、使用上节制作的标准串口连接线每组向机床发送、接收各一个程序；项目预备 1、数控车间； 2、连接电缆检测通过防止有短路线； 3、传输软件；4、运算机一台； 项目时间 4课时； 第三节 多机联控方案 采纳单机通讯的方法后有效的解决了采纳原始的手工键盘输入方式中存在的效率低、占机时长、易出错的弊病；但是在实际使用中我们发觉采纳单机通讯的方法仍是 存在以下缺点1、假如同时需要传几台机床这种方法无法实现 2、假如一台运算机针对一台数控机 床设备资源铺张 3、假如运算机常常移动以应对多台机床的传输任务时串口易损坏 4、车间环境恶劣运算机保护困难 5、程序的收发不

27、能实现远程恳求功能操作人员必 须在运算机与机床间来回跑动 6、多人操作一台运算机程序文件的治理纷乱；针对以上问题我们仍要提出新的解决方案就是将车间机床联网采纳一台上位服务器 实现多台数控机床联网掌握；一、 多机联控的连接形式通常机床联网系统包括 1网络服务器、 2局域网线、 3CAD/CAM 运算机、 4软件治理 系统、 5联网系统主控机、 6远程通讯接口、 7通讯电缆、 8数控机床等；常见的多机联控的车间网络结构如图 7-33图中FILE SERVER是文件治理服务器蓝线表示采纳 TCP/IP协议实现运算机与运算机之间的通 讯红线表示的是串口服务器与机床之间的通讯；由图可见整个机床联网系统中

28、每一台设备都能与系统中的其他设备进行通讯再依据软件系统中设定的各级权限实现程序数据的分级治理；图7-33 二、多机联控中常用的硬件 目前已有很多数控系统支持以太网数据通讯如日本 FANUC 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 0I以上系统、德国 HEIDENHAIN MANUEL 系统、 SIEMENS 840以上和国产的蓝天数控、华中数控系统等等但很多市场上在用的经济型数控设备往往仍只是支持串口通讯而且作为工业掌握的一种基础标准 RS232串口通讯标准是绝大多数工业设备所共同支持的本书考虑用户有用性主要仍是介绍以串口

29、通讯的方式来实现机床联网； 1、 多串口扩充卡由于目前的运算机通常只有 1-2个串口即 COM1和COM2要让一台服务器同时连接多台数控设备时就必需采纳多串口扩充卡也称多串口通讯卡一般采纳 PCI插槽接口也有采纳 ISA插槽接口的其作用就是将运算机上的串行口数目进行扩展常见的扩充卡有4口、 8口、16口等；扩充卡形状如图 7-34； 图7-34 2、 串口服务器多串口扩充卡的扩充才能较小以单卡 16口扩充运算如一台电脑有三个扩展槽最多也只能扩展成 48个串口假如要更多的掌握口必需要用几台电脑扩充程序不便于治理另外由于多口集成在 PVC板卡上假如板卡损坏往往造成该卡上全部串口全部失效而且由于仍是

30、 RS232的串口协议传输距离仍受 15m的限制；目前为了补偿多串口卡的不足以 MOXA 公司为代表的一些厂商推出了新一代的串口服务器串口服务器通常也有单口、2口、 4口、到 16口的各个串口服务器可以再通过集线器或交换器连接起来使它的最大扩展才能可以达 256口如再使用路由可以更大的扩展；在数据传输方面运算机与串口服务器之间传输时以以太网 TCP/IP传输协议传输串口服务器与串口终端数控设备间传输以 RS232协议传输所以运算机到服务器之间的传输距离可以提高到 100m传输速度可达 10M正是由于串口服务器存在的这些优越性目前在工业界其应用正越来越广泛；常见的串口服务器形状如图 7-35； MOXA 16口串口服务器 MOXA 单口串口服务器 图7-35 在实际车间布线联网时建议使用单口服务器由于采纳单串口服务器一旦发生故障只会影响到一台机床而采纳多串口服务器就会显现多台机床受影响的情形其网络结构形式如图 7-36；所以采纳单串口服务器可以确保了整个系统的稳固运行另外单串口硬件方案具有良好的可扩展 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页