加工中心遠程監控系統的設計與實(shí)現

　　制造全球化、市場(chǎng)競爭白熱化是當今制造業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢和特點(diǎn)。制造業(yè)的全球化主要表現在企業(yè)制造系統的分散化及客戶(hù)和供應商的國際化。全球化要求同一企業(yè)內部，企業(yè)與設備供應商之間以及企業(yè)與客戶(hù)之間協(xié)同工作、共享信息。高質(zhì)量的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品、良好的售后服務(wù)和靈活的在線(xiàn)工程技術(shù)支持都對遠程服務(wù)/遠程在線(xiàn)工程支持提出了強烈的需求。隨著(zhù)計算機技術(shù)和現代通信技術(shù)的飛速發(fā)展和Internet/Intranet的廣泛應用，遠程在線(xiàn)工程支持和遠程操作的研究正成為目前的研究熱點(diǎn)。在設備的遠程服務(wù)故障診斷系統中，設備的遠程監控是實(shí)現遠程在線(xiàn)診斷及工程技術(shù)支持的基礎。目前制造業(yè)的一些復雜的加工設備和產(chǎn)品，也都設有良好的用于遠程通信控制的擴展接口和與上位機進(jìn)行通信的完整協(xié)議，這些特點(diǎn)都為實(shí)現產(chǎn)品和設備的遠程訪(fǎng)問(wèn)、操作與控制提供了良好的基礎和條件。

　　本文以同濟大學(xué)CIMS研究中心FMS實(shí)驗室的MAHO數控機床為對象．詳細論述遠程監控和訪(fǎng)問(wèn)MAHO數控機床之遠程監控系統(RCCNCS)的總體結構和軟硬件的設計與實(shí)現。

　　1 RCCNCS的總體設計

　　系統功能與目的

RCCNCS的功能分析圖如圖1所示。

圖1 MAHO機床RCCNCS功能流程

　　MAHO 機床采用DNC工作模式(自動(dòng)模式)，本地咒監控站根據工作要求通過(guò)監控軟件對機床進(jìn)行相應的操作和控制。PC監控站是遠程網(wǎng)絡(luò )設備與加工中心數控系統連接的中間設備，主要處理的信息有：模擬機床鍵盤(pán)操作和屏幕顯示；采集機床狀態(tài)信息和實(shí)時(shí)加工信息；向機床發(fā)出控制命令，控制機床的各種動(dòng)作；根據網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)的需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )信息處理，配合遠程網(wǎng)絡(luò )設備的工作；對機床的加工狀態(tài)進(jìn)行模擬；加工程序的上下傳送，實(shí)現機床的BTR工作模式等。

　　PC監控站作為機床與網(wǎng)絡(luò )設備通信的中間設備，通過(guò)與遠程網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行通信來(lái)實(shí)現遠程網(wǎng)絡(luò )咒訪(fǎng)問(wèn)控制加工中心的目的。此外，PC監控站還為工作人員和維護人員提供一些工程技術(shù)資料支持和故障診斷支持。

　　結構設計

　　RCCNCS 的總體結構設計如圖2所示。連接在工業(yè)現場(chǎng)以太網(wǎng)上的底層PC監控站，通過(guò)運行機床的監控軟件對加工中心CNC系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，上層控制主機運行遠程控制軟件可以實(shí)現對現場(chǎng)PC監控站進(jìn)行控制(同時(shí)PC監控站上也運行該遠程控制軟件)。一臺上層控制主機可以控制底層多個(gè)監控站。底層代監控站采集CNC加工信息并通過(guò)局域網(wǎng)存入企業(yè)內部數據庫系統。當遠程PC訪(fǎng)問(wèn)和控制本地加工中心CNC系統時(shí)，它首先通過(guò)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)連接ISDN/Internet上的企業(yè)服務(wù)器，向企業(yè)服務(wù)器請求本地PC監控站的控制權。企業(yè)服務(wù)器進(jìn)行相應的資格認證與授權并通知本地PC監控站，啟動(dòng)遠程控制軟件并設置為相應的工作模式后，遠程控制PC才能對加工中心CNC系統進(jìn)行操作與控制。

圖2 RCCNCS的系統結構框圖

　　當遠程控制PC與本地監控站建立連接后，遠程PC對數控系統的操作與本地PC監控站對數控系統的操作效果一樣，能完成本地PC監控站的所有功能。

　　2 CNC 通信接口軟件的設計

　　在RCCNCS 設計中，MAHO數控機床采用的是Philips的數控操作系統，Philips數控操作系統有自己完整的通信協(xié)議。Philips 數控操作系統有兩種數據通信協(xié)議，即%協(xié)議和LSV/2協(xié)議。%協(xié)議是用于CNC處于手工操作狀態(tài)時(shí)上下傳遞加工程序使用的普通的通信協(xié)議，不能在遠程操作中使用。LSV/2通信協(xié)議是Philips數控操作系統專(zhuān)為遠程操作時(shí)提供的協(xié)議。使用該通信協(xié)議時(shí)，CNC處于遠程控制模式(DNC 模式)。此時(shí)，監控站對機床的操作與本地手工操作的效果完全一樣。本系統通信接口程序采用了Philips數控系統的LSV/2協(xié)議。監控站計算機發(fā)送數據的程序流程如圖3所示。

　　圖3

　　發(fā)送方發(fā)送的每一幀數據包括幀頭DLE(ASCII碼10H)STX (ASCII碼O2H)，數據段(最長(cháng)120個(gè)ASII字符)和幀尾DLE(10H)ETX(03H)以及通過(guò)把這些字符經(jīng)過(guò)異或運算后得到的校驗位。接收方收到一幀數據后先進(jìn)行幀校驗，如果檢驗結果與接收到的校驗位相同，則接收此幀數據，否則要求發(fā)送方重新發(fā)送此幀數據。

　　目前的可視化程序設計語(yǔ)言Visual C++和Visual Basic都有標準化的串口通信應用組件(MS Comm組件)，根據以上的通信協(xié)議可開(kāi)發(fā)出相應的監控軟件實(shí)現局域網(wǎng)上的工作站對加工中心CNC系統的控制。

　　3 PC監控站控制的軟硬件實(shí)現

　　連接在工業(yè)以太網(wǎng)上的PC監控站對加工中心的數控系統實(shí)現操作和控制，為實(shí)現遠程控制提供了良好的基礎。監控軟件開(kāi)發(fā)完成后，只要找到一個(gè)能夠基于TCP/IP運行的遠程控制應用軟件和設置好相關(guān)的訪(fǎng)問(wèn)權限和用戶(hù)口令，就可以實(shí)現遠程主機對本地PC監控站的操作。

　　本系統遠程控制軟件使用Symantec pcAnywhere32。該應用軟件功能強大，只要設置正確，遠程PC就可以利用該軟件實(shí)現經(jīng)Internet控制本地的計算機，從而達到遠程控制加工中心CNC系統的目的。pcAnywhere32是遠程控制、文件傳輸和一般通信的理想的解決策略。只要兩個(gè)PC上都運行著(zhù)pcAnywhere32軟件，它便能夠從一臺PC上遠程控制另一臺PC，在兩臺PC上傳輸文件并同步化文件夾，連接各種在線(xiàn)服務(wù)，建立到網(wǎng)絡(luò )的連接并成為網(wǎng)絡(luò )上的一個(gè)節點(diǎn)， pcAnywhere32使用的協(xié)議是TCP/IP，運行在廣域網(wǎng)上的設置非常簡(jiǎn)單，其使用的物理連接設備就是普通的網(wǎng)絡(luò )物理層設備。