數(shù)控機床與計算機串口線路的連接與數(shù)據(jù)傳輸.docx

DOI: 10 3969 / j. issn. 1001 3881. 2012. 14. 039數(shù)控機床與計算機串口線路的連接與數(shù)據(jù)傳輸 耿國卿( 泰山職業(yè)技術(shù)學院，山東泰安 271000)摘要: 以 FANUC 0i 系統(tǒng)為例，介紹數(shù)控機床與計算機之間 RS232 串口線路的連接、數(shù)控機床參數(shù)的設(shè)置、程序的傳 輸以及機床參數(shù)的備份與恢復的方法和步驟。關(guān)鍵詞: 數(shù)控機床; 串口通訊; 數(shù)控程序;DNC文章編號: 1001 3881 ( 2012) 14 112 5中圖分類號: TG659文獻標識碼: AThe Connection and Data Transmission of Serial Communication for NCMachine Tool and ComputerGENG Guoqing( Taishan Polytechnic，Taian Shandong 271000，China)Abstract: Taking FANUC 0i system as an example，the connection of RS232 serial communication between NC machine andPC，the parameter setting，the transmission of NC program，the backup and restore of data were describedKeywords: NC machine tool; Serical commuciation; NC program; DNC為了使用方便和擴展系統(tǒng)功能，數(shù)控系統(tǒng)一般都配有與外設(shè)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?RS232 標準串行通信 口。 通過 RS232 接 口可以和電腦 直 接相連，形 成 簡 單 的 網(wǎng)絡(luò)應用。FANUC0i 數(shù)控系統(tǒng)是近幾年 FANUC 公 司 推出的新一代數(shù)控系統(tǒng)，和以前的數(shù)控系統(tǒng)比較，無 論是硬件還 是 軟件功能都有 很 大的提高。集 成 化 的 CNC 在數(shù)據(jù)傳 送 上 有 很 大 改 進，如 RS232 串 口 通 訊 波特率達 19 200 b / s，可通過 HSSB ( 高速串行總線)與 PC 機相連，可以實現(xiàn)數(shù)控機床與計算機的數(shù)據(jù)傳 輸、備份以及在線加工 ( DNC) 。下面介紹 FANUC 0i 系統(tǒng)數(shù)控機床與計算機的連接和傳輸方法。當連接 COM1 口時，數(shù)控機床參數(shù)和計算機傳輸軟件上就必須 都 設(shè) 為 COM1，反 之 都 設(shè) 為 COM2，總 之 必 須相互對應。應當注意的是: 無論數(shù)控機床還是計算機上的串 口接頭，必須在關(guān)閉數(shù)控機床和計算機的電源后，才 可以插拔，不允許熱插拔; 否則容易燒壞串口。接下來確定計算機接口型式。一般臺式計算機的 背面都有串口接頭，一般為 9 針插頭，與之相對應的 電纜插頭則為 9 孔插頭。確定了數(shù)控機床和計算機串口的型式后，就可以 進行電纜的連接了。1確定數(shù)控機床串口連接型式FANUC 0i-MB 系統(tǒng)數(shù)控機床串口連接主要采用 92串口線路連接( 1)串口接頭型式芯和 25 芯兩種接 頭 連 接 方 式，不同的機床選 用 不 同的連接型式。在數(shù)控機床的操作電器柜側(cè)面有一個串口插頭插 座，打開盒 蓋 就 會 看 到 有 2 個 插 頭，一 個 是 25 針， 一個是 9 針。如果機床外接插頭為 9 針插頭，對應的 電纜線則為 9 孔 插 頭。在 控 制 單 元 上 一 般 有 2 個 串 口，即 COM1 和 COM2。2 個 接 口 都 可 以 進 行 連 接，準備一根 帶 屏 蔽 層 的 6 芯 電 纜 ( 電 纜 長 度 根 據(jù)需要而確定，但長度不要超過 15 m) 、2 個 9 孔 焊 接 串口接頭以及焊接工具、焊 絲 等。如 果 機 床 端 是 用25 針接頭連接的，則 需 要 1 個 9 孔 插 頭、1 個 25 孔 插頭。仔細觀察插頭上每個 插 孔 都 帶 有 編 號， 如 圖1、2 所示。圖 1 9 芯插頭正面編號圖 2 25 芯插頭正面編號收稿日期: 2011 05 16作者簡介: 耿國卿 ( 1968) ，男，學士，教授，主要從事數(shù)控技術(shù)的研究和教學。E mail:sdtaggq666 163. com。113第 14 期耿國卿: 數(shù)控機床與計算機串口線路的連接與數(shù)據(jù)傳輸( 2) 串口線路連接9 芯、25 芯 接 頭 與 電 纜 的 連 接 如 圖 3、4 所 示， 按照圖示將接頭與電纜按編號一一對應進行焊接，1、4、6 短接，其 他 空 接。將 電 纜 線 的 屏 蔽 層 導 線 與 接 頭外殼焊接。注意數(shù)控機床外殼、計算機外殼要單獨 接地且接 地 良 好，否則計算 機的靜電有可能燒 壞 串 口。損壞的危險，甚至危及人身安全。圖 5 SETTING 參數(shù)頁面( 3)下進行如下操作:在鍵右 擴展鍵 軟鍵按鍵右 擴展鍵 軟 鍵 ALL IO 軟 鍵 MACRO軟鍵，出現(xiàn) 如 圖 6 頁 面， 在 MDI 方式下修改參數(shù)， 如圖 6 中所示。擴展鍵 就是畫面最下邊的黑三角 軟鍵。圖 3 9 芯插頭連接圖圖 4 25 芯插頭連接圖焊接完后將接頭安裝，然后分別在計算機端接頭和機床端接頭作上標記，計算機端接頭插在計算機的 COM 插口上; 機 床 端 插 頭 插 在 機 床 的 串 口 上，不 要 插錯。一般的臺式計算機都有串口，但筆記本電腦則一 般不具備。如果要用筆記本電腦與數(shù)控機床通信，可 以用 USB 轉(zhuǎn) RS232 串 口 線 進 行 轉(zhuǎn) 換。首 先 在 電 腦 上 安裝 USB 轉(zhuǎn) RS232 串 口 線 自 帶 的 驅(qū) 動 程 序， 然 后 USB 轉(zhuǎn) RS232 串口線的一端為 USB 接 口，與 電 腦 的 USB 接口連接; 另一端為 9 針串口接頭，與串口電纜 的計算機端 9 孔接 頭 連 接; 電纜另一端連接到 機 床。 這樣就可以用 電 腦 的 USB 接 口 與 數(shù) 控 機 床 的 串 口 連 接通信了。圖 6 設(shè)置參數(shù)頁面主要參數(shù)的意義: I / O CHAANNLE 表 示 通 信 口，其 值 為 0 表 示 串口 COM1，其值為 2 表示 COM2。 BAUDRATE 表示波特率，即傳輸速率，9 600 b / s。具體數(shù)值與機床有關(guān)，參看數(shù)控機床說明書。 STOP BIT 表示停止位。機床上的參數(shù)必須和計算機上的傳輸軟件的參數(shù) 設(shè)置一致，否則通信不能進行。修改完成后重啟機床。3數(shù)控機床的參數(shù)設(shè)置( 1)用 RS232 串 口 電 纜 將 數(shù) 控 機 床 與 計 算 機 連接。( 2)啟動計 算 機， 打 開 數(shù) 控 機 床 電 源， 啟 動 數(shù)控機床。進入數(shù)控機床系統(tǒng)的參數(shù)頁面，使參數(shù)為可修改狀態(tài)，如圖 5 所示，方式下進入 SETTING頁面，在 “參 數(shù) 寫 入 ” 欄， 輸 入 數(shù) 字 1， 按鍵，畫面閃爍，表 示 可 以 進 行 參 數(shù) 修 改。進 入 系 統(tǒng)20 號參數(shù)，將其數(shù)值修 改 為 0 ( 0 為 串 口 傳 輸，4 為 存儲卡傳輸) 。修改完畢后，把 “參數(shù)寫入” 欄數(shù)字 修改為 0，恢復正常狀態(tài)。注意: 在進行參數(shù)設(shè)定以前，一定要清楚所要設(shè)4傳輸軟件的參數(shù)設(shè)置常用 的 傳 輸 軟 件 有 CIMCOEdit4、WinPCIN、NCSentry 等。作者以軟件 WinPCIN 為例來說明參數(shù)的設(shè)置。確定數(shù)控機床與計算機已經(jīng)連接，開啟數(shù)控機床定參數(shù)的含義和允許的數(shù)值設(shè)定范圍，否則機床有被INPUTMDAISYSTEM編輯MDI114機床與液壓第 40 卷和計算機，然后進行如下操作:( 4) 畫 面 上 有 “Receive Data” ( 發(fā) 送 文 件 ) 、“Send Data” ( 接受文件) 、 “Edit File” ( 編輯文件) 等功能。點擊編輯文件，可以從電腦硬盤中打開文件 并進行編輯。5 程序傳輸格式( 1) 程序的編輯FANUC 系 統(tǒng)的數(shù)控加工 程 序， 可 以 在 Windows 的記事 本 中， 或 用 傳 輸 軟 件， 如 CIMCOEdit4、Win- PCIN、NC Sentry 等傳輸軟件中打開、編輯。用 CAD / CAM 軟件生成零件的加工程序，要另保存為記事本格式，才能傳輸。( 2) 程序的傳輸格式計算機中的零件加工程序，要按特定格式才能傳 輸?shù)綌?shù)控機床中。FANUC 系統(tǒng)程序的傳輸格式為:%0 ( 程序段)( 1)安 裝 WinPCIN 軟 件。打 開，畫 面 如 圖 7 所示。圖 7 WinPCIN 軟件畫面設(shè)置參數(shù)與機 床 匹 配。點 擊 “Text Formet”( 2) “RS232 Config ”，進 入 參 數(shù) 設(shè) 置 畫 面，如 圖 8 所示。%( 程序段)程序的第一段和最后一段是% ; 程序名段，第一個字母為英文字母 “O”，也可以用 “: ” 代替。自動編程生成的程序段后 面 沒 有 結(jié) 束符 “; ”， 當傳輸?shù)綑C床后會自動生成。數(shù)控機床 存儲器中的加工程 序 不 用 進 行 特 別 處 理，只要把機床里的程序傳輸?shù)接嬎銠C，它自動會變成規(guī)定的 格 式。因 此，如 果 不 能 確 定 程 序 的 傳 輸 格 式，可以先把數(shù)控機床內(nèi) 存 里 的 程 序 傳 輸 到 計 算 機， 然后在計算機中用記事本打開進行查看就可以了。圖 8 WinPCIN 參數(shù)設(shè)置畫面按圖示設(shè)置參數(shù)與數(shù)控機床參數(shù)進行匹配。參數(shù) 含義如下:Comm Port 表示通 訊 端 口，與 數(shù) 控 機 床 一 致，設(shè) 置為 COM1。注意: 如果傳輸電纜連接有問題，或數(shù) 控機床沒有開啟，或計算機沒有串口，該欄數(shù)字為灰 色，則不能修改。Baudrate 表 示 波 特 率， 即 傳 輸 速 率， 設(shè) 置 為9 600 b / s。與數(shù)控機床一致。當傳輸線較長、數(shù)控系 統(tǒng)較早，傳輸速率應設(shè)置得小一些，但必須與數(shù)控機 床的一致。( 3)保存到文件夾中的文件名保存到文件夾 中的文件名可 任 意 給 ( 最 好 為 英文或數(shù)字) 。例如用 MasterCAM X2 軟件，工作步驟如下: 用 MasterCAM X2 軟件的 CAD 功能進行 3D 造 型。 用 MasterCAM X2 軟 件 的 CAM 功 能 生 成 加 工 刀具路徑。 用軟件 自 帶 的 后 處 理 器 自 動 生 成 加 工 程 序。 軟件默認 的 文 件 格 式 為 “. nc”。可 以 在 軟 件 自 帶 的 編輯器中修改程序，也可以保存為記事本格式后，在 記事本中進行編輯。 將文件另存為記事本 “. txt” 格式，任意給定文件名， 例 如 文 件 名 為 “Part1 ”， 保 存 在 計 算 機 的 “我的文檔 ” 中。再 用 記 事 本 打 開 剛 保 存 的 程 序 文 件，對程序進行編輯，然后保存。編輯工作主要是將 程序處理為具體數(shù)控機 床 需 要 的 型 式，如 換 刀 指 令、 自動回參考點指令等。另外還要使程序文件符合規(guī)定Parity 表示奇偶 校 驗，設(shè) 置 為 EVEN與數(shù)控機床一致。( 偶 校 驗 ) ，Data bits 表示數(shù)據(jù)位，設(shè)置為 7，與數(shù)控機床一致。Stop bits 表示停止位，設(shè)置為 2，與數(shù)控機床一致。( 3)參數(shù) 設(shè) 置 完 后 進 行 保 存。點 擊 “Save” “SaveActivate” 保存設(shè)置，然后點擊 “Back” 返回上級畫面。軟件畫面最上邊顯示剛才設(shè)置的參數(shù)，檢查是否正確。115第 14 期耿國卿: 數(shù)控機床與計算機串口線路的連接與數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏敻袷健?處理好 的 程 序 文 件 保 存 在 計 算 機 的 硬 盤 中， 可以用來傳輸了。6 計算機至機床的程序傳輸確定機床與計算機連接正確、參數(shù)設(shè)置正確、機 床與計算機處于開機狀態(tài)，并能保持正常通信，然后 進行如下操作:( 1) 機床8 DNC 在線加工DNC 即在 線 加 工，要 解 決 的 主 要 問 題 是: 如 果 用 CAD / CAM 軟件自動生成的程序比較長，其容量超過了機床的存儲能力，就必須進行在線加工了。( 1)鍵 ( 同時也是快首先將機床進倍率鍵，控 制 G00 的 速 度 ) 、旋 鈕 ( 控制 G01 等 指 令 的 速 度 ) 置 于 最 小， 然 后 機 床旋 鈕 置 于 “DNC ” 狀 態(tài)， 按按在數(shù) 控 機 床 操 作 面 板 上， 將 機 床 置 于方鈕，畫面 出 現(xiàn) “標 頭 SKP” 字 樣 閃 爍，機 床 進 入 準備接收狀態(tài)。旋 鈕 置 于 “編 輯 ” 狀 態(tài)，式。將數(shù) 控 機 床然后按下 面 步 驟 操 作: 按鍵 按 操 作 軟( 2)打開電腦上的傳輸軟件，點 “發(fā)送”，在電鍵按 擴展 軟鍵按 READ 軟鍵按 EX-EC 軟鍵，這 時 機 床 顯 示 屏 上 有 “標 頭 SKP” 字 樣 不停閃爍，表示機床已經(jīng)進入接受狀態(tài)，等待電腦傳輸程序。腦硬盤里找 到要傳輸?shù)某绦蛭募c 擊 “打 開 ”，程序開始一部分一部分地傳輸?shù)綑C床，同時機床開始 自動運行程序。調(diào)節(jié)機床倍率開關(guān)至合適大小，機床正常加工。在這里要注 意，一 定 要 先 把 “進 給 倍 率 ” 旋 鈕 置于最小。因為在數(shù)控程序傳輸?shù)耐瑫r，機床也同時 自動運行加工程序，如果對刀不合適，或者程序不正確，操作人員來不及反應，則有可能會撞刀，甚至損壞機床。( 2)計算機打 開 傳 輸 軟 件 WinPCIN， 每 次 開 啟 首 先 點 擊“Text Formet ”， 傳 輸 軟 件 準 備 工 作; 然 后 點 “SendData” ( 發(fā) 送) ，找 到 電 腦 上 的 程 序，點 擊 打 開，程 序發(fā)送成功，機床上顯示該程序。7機床至計算機的程序傳輸確定機床與計算機連接正確、參數(shù)設(shè)置正確、機用計算機進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份與恢復FANUC 0i 數(shù)控系 統(tǒng)，通 過不同的存儲空 間 存放 不同的數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)存儲空間主要分為:FLASH-ROM，只讀 存 儲 器，在 數(shù) 控 系 統(tǒng) 中 作 為 系統(tǒng)存儲空間，用于存儲系統(tǒng)文件和機床廠 ( MTB)文件。SRAM，靜態(tài)隨機存儲器，在數(shù)控系統(tǒng)中 用 于存 儲用戶數(shù)據(jù)，斷電后需要電池保護，所 以 有 易 失 性，電池電 壓 過 低、斷 電、S-RAM 損 壞 都 可 以 導 致 數(shù) 據(jù) 丟失。數(shù)據(jù) 文件主要分為系統(tǒng)文件、MTB ( 機 床 制 造 廠) 文件和用戶文件。系統(tǒng)文 件 即 FANUC 提 供 的 CNC 和 伺 服 控 制 軟 件。MTB 文件即 PMC 程 序、機床廠編輯的宏程序執(zhí) 行器 ( Manual Guide、CAP 程序等) 。用戶文件即系統(tǒng)參數(shù)、螺距誤差補償值、加工程 序、宏 程 序、刀 具 補 償 值、工 件 坐 標 系 數(shù) 據(jù)、PMC參數(shù)等。由于用戶數(shù)據(jù)存儲于 SRAM 中，SRAM 是依靠電 池進行數(shù)據(jù)保護的，因此一旦電池電壓過低、電池失效，或者在更換電池時操作不當，存儲器中保存的數(shù)據(jù)就會丟 失。機床坐 標數(shù)據(jù)的丟失 會 使 機 床不 能 工 作，其他數(shù)據(jù)的丟失也會造成極大的損失。因此有必 要對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行備份，一旦遇到上述情況，則可以9床與計算機處于開機狀態(tài)，并能保持正常通信，然后進行如下操作:( 1)計算機打 開 傳 輸 軟 件WinPCIN， 首 先 點 擊 “TextFormet”，傳 輸 軟 件 準 備 工 作; 然 后 點 “Receive Da-ta” ( 接收) ，隨便給定一個文件名以及保存位置，點 擊 “確定”，計算機等待接收。( 2)機床在數(shù)控機床 操 作 面 板 上，將 機 床旋 鈕置于 “編輯” 方 式，機 床 在 編 輯 狀 態(tài)， 繼 續(xù) 如 下 操作: 按鍵 按 操 作 軟 鍵 按 擴 展 軟鍵輸入機床存儲器中要傳輸?shù)某绦蛎?，例?O1234( 該程序必須在機床上已經(jīng)存在)按 PUNCH 軟鍵按 EXEC 軟 鍵， 這 時 所 要 傳 輸 的 程 序( 如O1234)就傳輸?shù)接嬎銠C中，文件名和保存地址是上邊步驟 ( 1) 中給定的。文件傳輸所用時間與所傳程序的大小有關(guān)。機床和計 算 機 是 發(fā) 送 還 是 接 收， 操 作 順 序 不 一 樣，這里有個 記 憶 竅 門: 誰 接 收 則 誰 先 準 備 好。例如，從計算機至機床的程序傳輸，必須是接收者機床 先準備好，然后計算機發(fā)送; 反之，從機床至計算機的程序傳輸，必須是接收者計算機先準備好，然后機床發(fā)送。PROG方式選擇PROG方式選擇循環(huán)啟動方式選擇編輯進給倍率手輪進給倍率116機床與液壓第 40 卷對機床進行數(shù)據(jù)恢復。數(shù)據(jù)的備份與恢 復 一 般 常 用 兩 種 方 法: 用外接計算機進行數(shù)據(jù)的備份和恢復; ( 2)開啟計算機和機床，然后進行如下操作: 機床( 1 ) 使用存儲在數(shù)控機床 操 作 面 板 上，將 機 床旋 鈕卡在引導系統(tǒng)屏幕畫面進行數(shù)據(jù)的備份和恢復。下面介紹用計算機用計算機進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份 與恢復。置于 “編輯” 方式，然后進行如下操作:按鍵按參數(shù)軟鍵按操作軟鍵 按擴展軟 鍵 按READ軟 鍵 按EXEC軟 鍵，這時機床進入接受狀態(tài)，等待電腦傳輸數(shù)據(jù)。 計算機打開傳輸軟件 WinPCIN，點擊 “Send Data” ( 發(fā) 送) ，找到電腦 上 備 份 的 參 數(shù) 文 件，點 “打 開 ”，數(shù) 據(jù)發(fā)送成功，數(shù)控機床上的參數(shù)恢復。10 結(jié)束語介紹 了 FANUC 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機 床 與 計 算 機 之 間 RS232 串口線路的連接、數(shù)控機床參數(shù)的設(shè)置、程序 的傳輸以及機床參數(shù)的備份與恢復的方法和步驟。隨 著 CAD / CAM 軟件的日益成熟和普及，計算機自動編 程得到了越來越廣泛的應用，數(shù)控加工中的數(shù)控機床 與計算機之間的數(shù)據(jù)通訊也越來越重要。數(shù)控機床與 計算機之間的數(shù)據(jù)通訊已成為數(shù)控機床操作人員和維 修人員必須掌握的基本技能。參考文獻:【1】耿國卿，陳勝利，王敬艷 數(shù)控銑削編程與加工M 北 京: 清華大學出版社，2010【2】劉永久 數(shù)控機床故障診斷與維修技術(shù) ( FANUC 系統(tǒng))M 2 版 北京: 機械工業(yè)出版社，2009【3】劉萍，林國勇 FANUC 系統(tǒng)與 PC 串行通訊常見 故 障 分 析J 機床與液壓，2010，38( 24) : 117 119【4】孫家廣，鄭 少 輝 數(shù) 控 機 床 串 行 通 訊J 機 床 與 液 壓，2003( 2) 【5】北京發(fā)那科公司 BEIJING-FANUC Series 0i-MB 操作說 明書M，2006( 1)用計算機進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份用計算機進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份，數(shù)據(jù)傳輸方向是數(shù)控機床至計算機。用 RS232 通 信 電 纜 將 機 床 與 計 算 機 連 接， 同 前 面講的數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程一樣，將機床和計算機的傳輸 參數(shù)設(shè)置正確。開啟計算機和機床，然后進行如下操作: 計算機打 開 傳 輸 軟 件 WinPCIN， 首 先 點 擊 “TextFormet”，傳 輸 軟 件 準 備 工 作; 然 后 點 “Receive Da-ta” ( 接收) ，給定一個文件名 ( 例如 “backup”)及保存位置，點擊 “確定”，計算機等待接收。 機床以在數(shù)控機床 操 作 面 板 上，將 機 床旋 鈕置于 “編輯” 方式，然后進行如下操作:鍵按 參數(shù) 軟鍵 按 操 作 軟按鍵 按 擴 展 軟 鍵 按 PUNCH 軟 鍵 按EXEC 軟鍵，這時 所 要 傳 輸 的 參 數(shù) 就 傳 輸 到 計 算 機中，文件名和保存地址是上邊第步給定的。按 PUNCH 之 后， 有 2 個 選 項: 一 是 非 零 參 數(shù)，一是全部 參 數(shù)。如 果 選 擇 全 部 參 數(shù)， 則 內(nèi) 容 較 多，傳輸需要的時間較長。( 2)用計算機進