0 引言

　　數(shù)控機床正常運行除了必要軟硬件外，還需要諸如系統(tǒng)參數(shù)、刀具及坐標系偏置數(shù)據、螺距誤差補償數(shù)據、跟蹤誤差、機床運動坐標、主運動和進給速度、PMC信號狀態(tài)等動靜態(tài)數(shù)據。目前國內大部分企業(yè)對機床運行狀態(tài)監(jiān)控和動靜態(tài)數(shù)據采集管理仍然停留在單機在線或串口通信方式階段，無法實現(xiàn)集成管理，從而形成了信息化孤島。隨著工業(yè)化進程的推進，對數(shù)控設備進行信息化統(tǒng)一集中管理乃至對機床工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控的重要性逐步被人們認知，而計算機網絡技術的發(fā)展尤其是現(xiàn)場總線以及工業(yè)以太網技術的發(fā)展，使企業(yè)數(shù)控設備集成監(jiān)管成為了可能。本文以FANUC 系統(tǒng)為例介紹基于以太網的數(shù)控機床集成技術。

1 數(shù)控機床網絡集成系統(tǒng)構架及功能

　　1.1 系統(tǒng)集成以太網軟件

　　FANUC 系統(tǒng)使用的以太網軟件從來源上分主要有以下兩種：

　?。?） 直接購買FANUC 提供的相關軟件，如基本操作包1（FANUC Basic Operation Package 1/A02B‐0207‐K752）、遠程診斷包（Machine Remote DiagnosePackage/A08B‐9210‐J515） 、生產系統(tǒng)管理與控制軟件包CIMPLICITY HMI 等。

　?。?） 使用Microsoft Visual Basic 或者VisualC＋ ＋ ，配合FANUC 提供的FOCAS2 （A02B‐0207‐K737）應用程序接口（API）進行自主編程。

　　軟件功能包括機床數(shù)據管理（如NC程序、系統(tǒng)參數(shù)、宏變量、刀具偏置、工件坐標系偏移、螺距誤差補償?shù)葦?shù)據的讀寫及管理） 、CNC顯示（如主軸和進給軸數(shù)據顯示、加工時間、刀具信息、坐標數(shù)據） 、狀態(tài)監(jiān)測（如梯形圖順序程序、機床信號、進給軸及主軸波形信號、操作及報警履歷） 、在線調試（如融合FANUC LADDER和SERVO GUIDE 進行在線PMC和伺服調試）等。

　　1.2 計算機

　　計算機是以太網軟件的運行服務器同時可擔任機床數(shù)據的數(shù)據服務器，應具備以太網卡及滿足要求的系統(tǒng)配置，同時應具有Windows自帶的IIS或者第三方的Serv‐U 等FTP 服務軟件。

　　1.3 數(shù)據服務器

　　數(shù)據服務器視系統(tǒng)規(guī)模大小可單獨或與系統(tǒng)主機共用計算機，主要功能是存儲和管理機床上傳的各種數(shù)據。

　　1.4 數(shù)控機床

　　多臺數(shù)控機床可通過以太網連接到系統(tǒng)主機和數(shù)據服務器，機床應具備并開通必要的以太網功能和硬件。

2 數(shù)控機床網絡集成系統(tǒng)軟硬件

　　FANUC系列數(shù)控系統(tǒng)的以太網硬件設備主要有快速以太網板(Fast Ethernet Board)和數(shù)據服務器板(Fast Data Server Board)兩種，對應功能叫做以太網功能(Ethernet Function)和數(shù)據服務器功能(DateServer Function)?，F(xiàn)Oi -M D和Oi -TD系統(tǒng)都標配有內嵌式以太網和PCM CIA網卡，而Oi-Mate MD和Oi-Mate TD只標配PCM CIA網卡。PCMCIA網卡和內嵌式以太網的功能接近，只是PCMCIA網卡不支持FANUC程序傳輸軟件。

　　FANUC Oi-D系列中的Oi-MD為i-TD系統(tǒng)都標準配置有支持100 M h /s的內嵌式以太網。將CNC與電腦連接起來，即可進行NC程序的傳輸、機械的控制和運行狀態(tài)的監(jiān)視、機械的調整和維護。其基本功能包括:

　　(1)基于FTP傳輸功能的NC程序傳輸，可通過CNC畫面的操作來傳輸NC程序。電腦側使用FTP服務器軟件，所以，可以與Windows環(huán)境以外的主機一起傳輸NC程序。

　　(2)基于FOCAS2 /Ethernet的機械控制和監(jiān)視，可利用i CELL和CIMPLICITY創(chuàng)建進行機械控制和監(jiān)視的系統(tǒng)。此外，可以直接使用FOCAS2/Ether-net功能，創(chuàng)建獨特的應用軟件;也可通過CNC主導信息通知功能，利用NC程序或者梯圖程序發(fā)出的指令，從CNC自發(fā)地向電腦的應用程序發(fā)送通知信息(CNC/PMC數(shù)據)。

　　(3)可以在線進行基于FANUC LADDER-III以及SERVO GUIDE的機械調整和維護、梯圖程序的維護和伺服電機的調整。

　　FTP傳輸功能可使用Windows自帶的IIS或者第三方的Serv-U等FTP服務軟件。而順序程序調試和伺服調整可利用FANUC專用工具，通過以太網連接方式對數(shù)控機床進行在線調試與干預。因此數(shù)控機床網絡集成系統(tǒng)開發(fā)的技術難點和關鍵點是控制和監(jiān)視以太網軟件，當然FANUC提供標準軟件CIM-PLICITY，但由于價格昂貴和系統(tǒng)規(guī)模要求適應性問題，一般選擇使用Visual Basi、或者 Visual C++自主開發(fā)基于FOCAS2 /Ethernet功能的用戶軟件。

　　FOCAS2即FANUC Open CNC API Speeifieations version 2，是FANUC提供給用戶的應用程序接口函數(shù)庫，通過調用這些標準函數(shù)即可實現(xiàn)計算機與數(shù)控機床之間的信息交互。例如通過Read the name of controlled axis and spindle nam。函數(shù)讀取控制軸和主軸名稱;通過Set origin/preset relative axis position函數(shù)設置原點領設相關坐標位置等。在使用Visual Basi、或者Visual C十十編程時需作如下初始化設置：①將FOCASl龍庫函數(shù)Fwlih32.dll,Fwlihel.dll, Fwlih32.lib及頭文件Fwlih32 .h復制到工程文件夾中;②點擊程序“工程”菜單后出現(xiàn)“設置…”子菜單，再次點擊后出現(xiàn)設置對話框，選擇“Link"標簽，在“對象庫模塊”中輸入庫文件名“Fw1ih32.lib";③在實現(xiàn)類文件(.cpp)中包含頭文件Fwlih32.h。

　　通信線路的建立與關閉按如下步驟完成:調用語句short back=、nc allclibhndl3(“192.168.0.100"，8193,0,&h)來建立通信鏈路，正常時將返回0(EW_OK)并取得通信句柄h，可供其他庫函數(shù)調用。其中"192.168.0.100'，為機床IP地址，8193為端口號。斷開通信線路的函數(shù)為、nc freelib -hndl (h)，僅需傳入通信句柄h。設置時計算機側的IP地址前三位(192.168.0.*)需與機床側相同。

　　PMC信號是機床正常運轉的重要信號，也是判斷機床工作狀態(tài)和故障狀態(tài)的重要依據。對于FANUC數(shù)控系統(tǒng)而言，有X,Y,F,G,R等多種接口信號。為了讀取接口狀態(tài)，編程時需調用函數(shù):FWLIBAPI-short WINAPI pmc_rdpmcrng(unsigned shortF1ihHn<ll，short adr_type，short data_type，shorts_ number，shone_ number，short length，IODBPMC }buf。其中:F1ibHn<ll為通信句柄，adr-typ。為地址類型,s number, a number分別為PM C地址的起始號與結束號，length為數(shù)據塊的長度。對于字節(jié)型變量，讀取的數(shù)據存放在buf .u .cdata[()]中。機床側的設置

3 數(shù)控機床側的設置

　　FANUC的以太網功能主要通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)，使用的時候在CNC系統(tǒng)上只需設定CNC的IP,TCP和UDP端口等信息即可。以太網、內嵌式以太網和PCM CIA的設定方法一樣，下面以內嵌式以太網的設定方法為例進行說明，具體操作方法如下:首先將20號參數(shù)改為5;按SYSTEM&rdquo;公共鍵，系統(tǒng)IP地址的設定畫面如圖2所示，當系統(tǒng)與一臺以上機床連接時，需要填寫路由器地址，如不需要，則不用填寫;按下FOCAS2鍵，進行FOCAS2的設置，TCP設定為8193 ,UDP一般設定為8192，時間間隔一般設定為10;按下TCP傳送鍵進行TCP傳送設定，輸入主機IP地址和主機設定的用戶名和密碼，端口號和主機一致設定為210巨FTP傳送」4 計算機側的設定

　　在Windows XP下使用FTP服務可以使用Windows XP自帶的IIS (Internet Information Server )，也可以使用其他的第三方軟件。下面介紹使用IIS進行設定的方法:打開&ldquo;控制面板&rdquo;管理工具&rdquo;Internet信息服務&rdquo;;展開目錄樹，右鍵單擊默認FTP站點，打開屬性頁面;單擊&ldquo;FTP站點&rdquo;選項卡，在此頁面設置端口號，通常默認端口是21，不用修改，其他都可以使用默認值。IIS端口和連接設置如圖4所示。

　　安全賬戶的設定如圖5所示，安全帳戶選項卡頁面不用修改。另外，此處的用戶名是為匿名訪問FTP資源而建立的Windows系統(tǒng)帳戶，不要隨意修改。如需要自定義登錄FTP服務器的用戶名和密碼，可在&ldquo;控制面板AE用戶帳戶&rdquo;中添加。使用IIS做FTPServer時，能登錄Window s的帳戶都可以訪問FTP資源。另外，IIS還提供了匿名訪問功能，登陸用戶名為Anonymous，密碼為任意字符串，推薦使用。

5 結束語

　　隨著工業(yè)化進程的推進，對數(shù)控設備進行信息化統(tǒng)一集中管理乃至對機床工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控的重要性逐步被人們認知。JCSDNC是北京機床研究所研制的新一代數(shù)控機床聯(lián)網系統(tǒng)，在傳統(tǒng)的DNC系統(tǒng)上增加了設備狀態(tài)采集、車間工況數(shù)據采集和生產數(shù)據交換功能，其聯(lián)機數(shù)量可以擴展到256臺數(shù)控機床;CAXA DNC是北京數(shù)碼大方科技有限公司開發(fā)的分布式數(shù)控管理軟件，系統(tǒng)底層數(shù)據使用MS SQLServer數(shù)據庫，理論上對接入機床的數(shù)量不加限制。制造企業(yè)也可根據生產規(guī)模和管理具體需要開發(fā)適合自己的數(shù)控機床集成管理系統(tǒng)。