数控机床与计算机串口线路的连接与数据传输.docx

DOI: 10 3969 / j. issn. 1001 3881. 2012. 14. 039数控机床与计算机串口线路的连接与数据传输 耿国卿( 泰山职业技术学院，山东泰安 271000)摘要: 以 FANUC 0i 系统为例，介绍数控机床与计算机之间 RS232 串口线路的连接、数控机床参数的设置、程序的传 输以及机床参数的备份与恢复的方法和步骤。关键词: 数控机床; 串口通讯; 数控程序;DNC文章编号: 1001 3881 ( 2012) 14 112 5中图分类号: TG659文献标识码: 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为了使用方便和扩展系统功能，数控系统一般都配有与外设进行数据传输的 RS232 标准串行通信 口。 通过 RS232 接 口可以和电脑 直 接相连，形 成 简 单 的 网络应用。FANUC0i 数控系统是近几年 FANUC 公 司 推出的新一代数控系统，和以前的数控系统比较，无 论是硬件还 是 软件功能都有 很 大的提高。集 成 化 的 CNC 在数据传 送 上 有 很 大 改 进，如 RS232 串 口 通 讯 波特率达 19 200 b / s，可通过 HSSB ( 高速串行总线)与 PC 机相连，可以实现数控机床与计算机的数据传 输、备份以及在线加工 ( DNC) 。下面介绍 FANUC 0i 系统数控机床与计算机的连接和传输方法。当连接 COM1 口时，数控机床参数和计算机传输软件上就必须 都 设 为 COM1，反 之 都 设 为 COM2，总 之 必 须相互对应。应当注意的是: 无论数控机床还是计算机上的串 口接头，必须在关闭数控机床和计算机的电源后，才 可以插拔，不允许热插拔; 否则容易烧坏串口。接下来确定计算机接口型式。一般台式计算机的 背面都有串口接头，一般为 9 针插头，与之相对应的 电缆插头则为 9 孔插头。确定了数控机床和计算机串口的型式后，就可以 进行电缆的连接了。1确定数控机床串口连接型式FANUC 0i-MB 系统数控机床串口连接主要采用 92串口线路连接( 1)串口接头型式芯和 25 芯两种接 头 连 接 方 式，不同的机床选 用 不 同的连接型式。在数控机床的操作电器柜侧面有一个串口插头插 座，打开盒 盖 就 会 看 到 有 2 个 插 头，一 个 是 25 针， 一个是 9 针。如果机床外接插头为 9 针插头，对应的 电缆线则为 9 孔 插 头。在 控 制 单 元 上 一 般 有 2 个 串 口，即 COM1 和 COM2。2 个 接 口 都 可 以 进 行 连 接，准备一根 带 屏 蔽 层 的 6 芯 电 缆 ( 电 缆 长 度 根 据需要而确定，但长度不要超过 15 m) 、2 个 9 孔 焊 接 串口接头以及焊接工具、焊 丝 等。如 果 机 床 端 是 用25 针接头连接的，则 需 要 1 个 9 孔 插 头、1 个 25 孔 插头。仔细观察插头上每个 插 孔 都 带 有 编 号， 如 图1、2 所示。图 1 9 芯插头正面编号图 2 25 芯插头正面编号收稿日期: 2011 05 16作者简介: 耿国卿 ( 1968) ，男，学士，教授，主要从事数控技术的研究和教学。E mail:sdtaggq666 163. com。113第 14 期耿国卿: 数控机床与计算机串口线路的连接与数据传输( 2) 串口线路连接9 芯、25 芯 接 头 与 电 缆 的 连 接 如 图 3、4 所 示， 按照图示将接头与电缆按编号一一对应进行焊接，1、4、6 短接，其 他 空 接。将 电 缆 线 的 屏 蔽 层 导 线 与 接 头外壳焊接。注意数控机床外壳、计算机外壳要单独 接地且接 地 良 好，否则计算 机的静电有可能烧 坏 串 口。损坏的危险，甚至危及人身安全。图 5 SETTING 参数页面( 3)下进行如下操作:在键右 扩展键 软键按键右 扩展键 软 键 ALL IO 软 键 MACRO软键，出现 如 图 6 页 面， 在 MDI 方式下修改参数， 如图 6 中所示。扩展键 就是画面最下边的黑三角 软键。图 3 9 芯插头连接图图 4 25 芯插头连接图焊接完后将接头安装，然后分别在计算机端接头和机床端接头作上标记，计算机端接头插在计算机的 COM 插口上; 机 床 端 插 头 插 在 机 床 的 串 口 上，不 要 插错。一般的台式计算机都有串口，但笔记本电脑则一 般不具备。如果要用笔记本电脑与数控机床通信，可 以用 USB 转 RS232 串 口 线 进 行 转 换。首 先 在 电 脑 上 安装 USB 转 RS232 串 口 线 自 带 的 驱 动 程 序， 然 后 USB 转 RS232 串口线的一端为 USB 接 口，与 电 脑 的 USB 接口连接; 另一端为 9 针串口接头，与串口电缆 的计算机端 9 孔接 头 连 接; 电缆另一端连接到 机 床。 这样就可以用 电 脑 的 USB 接 口 与 数 控 机 床 的 串 口 连 接通信了。图 6 设置参数页面主要参数的意义: I / O CHAANNLE 表 示 通 信 口，其 值 为 0 表 示 串口 COM1，其值为 2 表示 COM2。 BAUDRATE 表示波特率，即传输速率，9 600 b / s。具体数值与机床有关，参看数控机床说明书。 STOP BIT 表示停止位。机床上的参数必须和计算机上的传输软件的参数 设置一致，否则通信不能进行。修改完成后重启机床。3数控机床的参数设置( 1)用 RS232 串 口 电 缆 将 数 控 机 床 与 计 算 机 连接。( 2)启动计 算 机， 打 开 数 控 机 床 电 源， 启 动 数控机床。进入数控机床系统的参数页面，使参数为可修改状态，如图 5 所示，方式下进入 SETTING页面，在 “参 数 写 入 ” 栏， 输 入 数 字 1， 按键，画面闪烁，表 示 可 以 进 行 参 数 修 改。进 入 系 统20 号参数，将其数值修 改 为 0 ( 0 为 串 口 传 输，4 为 存储卡传输) 。修改完毕后，把 “参数写入” 栏数字 修改为 0，恢复正常状态。注意: 在进行参数设定以前，一定要清楚所要设4传输软件的参数设置常用 的 传 输 软 件 有 CIMCOEdit4、WinPCIN、NCSentry 等。作者以软件 WinPCIN 为例来说明参数的设置。确定数控机床与计算机已经连接，开启数控机床定参数的含义和允许的数值设定范围，否则机床有被INPUTMDAISYSTEM编辑MDI114机床与液压第 40 卷和计算机，然后进行如下操作:( 4) 画 面 上 有 “Receive Data” ( 发 送 文 件 ) 、“Send Data” ( 接受文件) 、 “Edit File” ( 编辑文件) 等功能。点击编辑文件，可以从电脑硬盘中打开文件 并进行编辑。5 程序传输格式( 1) 程序的编辑FANUC 系 统的数控加工 程 序， 可 以 在 Windows 的记事 本 中， 或 用 传 输 软 件， 如 CIMCOEdit4、Win- PCIN、NC Sentry 等传输软件中打开、编辑。用 CAD / CAM 软件生成零件的加工程序，要另保存为记事本格式，才能传输。( 2) 程序的传输格式计算机中的零件加工程序，要按特定格式才能传 输到数控机床中。FANUC 系统程序的传输格式为:%0 ( 程序段)( 1)安 装 WinPCIN 软 件。打 开，画 面 如 图 7 所示。图 7 WinPCIN 软件画面设置参数与机 床 匹 配。点 击 “Text Formet”( 2) “RS232 Config ”，进 入 参 数 设 置 画 面，如 图 8 所示。%( 程序段)程序的第一段和最后一段是% ; 程序名段，第一个字母为英文字母 “O”，也可以用 “: ” 代替。自动编程生成的程序段后 面 没 有 结 束符 “; ”， 当传输到机床后会自动生成。数控机床 存储器中的加工程 序 不 用 进 行 特 别 处 理，只要把机床里的程序传输到计算机，它自动会变成规定的 格 式。因 此，如 果 不 能 确 定 程 序 的 传 输 格 式，可以先把数控机床内 存 里 的 程 序 传 输 到 计 算 机， 然后在计算机中用记事本打开进行查看就可以了。图 8 WinPCIN 参数设置画面按图示设置参数与数控机床参数进行匹配。参数 含义如下:Comm Port 表示通 讯 端 口，与 数 控 机 床 一 致，设 置为 COM1。注意: 如果传输电缆连接有问题，或数 控机床没有开启，或计算机没有串口，该栏数字为灰 色，则不能修改。Baudrate 表 示 波 特 率， 即 传 输 速 率， 设 置 为9 600 b / s。与数控机床一致。当传输线较长、数控系 统较早，传输速率应设置得小一些，但必须与数控机 床的一致。( 3)保存到文件夹中的文件名保存到文件夹 中的文件名可 任 意 给 ( 最 好 为 英文或数字) 。例如用 MasterCAM X2 软件，工作步骤如下: 用 MasterCAM X2 软件的 CAD 功能进行 3D 造 型。 用 MasterCAM X2 软 件 的 CAM 功 能 生 成 加 工 刀具路径。 用软件 自 带 的 后 处 理 器 自 动 生 成 加 工 程 序。 软件默认 的 文 件 格 式 为 “. nc”。可 以 在 软 件 自 带 的 编辑器中修改程序，也可以保存为记事本格式后，在 记事本中进行编辑。 将文件另存为记事本 “. txt” 格式，任意给定文件名， 例 如 文 件 名 为 “Part1 ”， 保 存 在 计 算 机 的 “我的文档 ” 中。再 用 记 事 本 打 开 刚 保 存 的 程 序 文 件，对程序进行编辑，然后保存。编辑工作主要是将 程序处理为具体数控机 床 需 要 的 型 式，如 换 刀 指 令、 自动回参考点指令等。另外还要使程序文件符合规定Parity 表示奇偶 校 验，设 置 为 EVEN与数控机床一致。( 偶 校 验 ) ，Data bits 表示数据位，设置为 7，与数控机床一致。Stop bits 表示停止位，设置为 2，与数控机床一致。( 3)参数 设 置 完 后 进 行 保 存。点 击 “Save” “SaveActivate” 保存设置，然后点击 “Back” 返回上级画面。软件画面最上边显示刚才设置的参数，检查是否正确。115第 14 期耿国卿: 数控机床与计算机串口线路的连接与数据传输的传输格式。 处理好 的 程 序 文 件 保 存 在 计 算 机 的 硬 盘 中， 可以用来传输了。6 计算机至机床的程序传输确定机床与计算机连接正确、参数设置正确、机 床与计算机处于开机状态，并能保持正常通信，然后 进行如下操作:( 1) 机床8 DNC 在线加工DNC 即在 线 加 工，要 解 决 的 主 要 问 题 是: 如 果 用 CAD / CAM 软件自动生成的程序比较长，其容量超过了机床的存储能力，就必须进行在线加工了。( 1)键 ( 同时也是快首先将机床进倍率键，控 制 G00 的 速 度 ) 、旋 钮 ( 控制 G01 等 指 令 的 速 度 ) 置 于 最 小， 然 后 机 床旋 钮 置 于 “DNC ” 状 态， 按按在数 控 机 床 操 作 面 板 上， 将 机 床 置 于方钮，画面 出 现 “标 头 SKP” 字 样 闪 烁，机 床 进 入 准备接收状态。旋 钮 置 于 “编 辑 ” 状 态，式。将数 控 机 床然后按下 面 步 骤 操 作: 按键 按 操 作 软( 2)打开电脑上的传输软件，点 “发送”，在电键按 扩展 软键按 READ 软键按 EX-EC 软键，这 时 机 床 显 示 屏 上 有 “标 头 SKP” 字 样 不停闪烁，表示机床已经进入接受状态，等待电脑传输程序。脑硬盘里找 到要传输的程序文件名，点 击 “打 开 ”，程序开始一部分一部分地传输到机床，同时机床开始 自动运行程序。调节机床倍率开关至合适大小，机床正常加工。在这里要注 意，一 定 要 先 把 “进 给 倍 率 ” 旋 钮 置于最小。因为在数控程序传输的同时，机床也同时 自动运行加工程序，如果对刀不合适，或者程序不正确，操作人员来不及反应，则有可能会撞刀，甚至损坏机床。( 2)计算机打 开 传 输 软 件 WinPCIN， 每 次 开 启 首 先 点 击“Text Formet ”， 传 输 软 件 准 备 工 作; 然 后 点 “SendData” ( 发 送) ，找 到 电 脑 上 的 程 序，点 击 打 开，程 序发送成功，机床上显示该程序。7机床至计算机的程序传输确定机床与计算机连接正确、参数设置正确、机用计算机进行系统数据的备份与恢复FANUC 0i 数控系 统，通 过不同的存储空 间 存放 不同的数据文件。数据存储空间主要分为:FLASH-ROM，只读 存 储 器，在 数 控 系 统 中 作 为 系统存储空间，用于存储系统文件和机床厂 ( MTB)文件。SRAM，静态随机存储器，在数控系统中 用 于存 储用户数据，断电后需要电池保护，所 以 有 易 失 性，电池电 压 过 低、断 电、S-RAM 损 坏 都 可 以 导 致 数 据 丢失。数据 文件主要分为系统文件、MTB ( 机 床 制 造 厂) 文件和用户文件。系统文 件 即 FANUC 提 供 的 CNC 和 伺 服 控 制 软 件。MTB 文件即 PMC 程 序、机床厂编辑的宏程序执 行器 ( Manual Guide、CAP 程序等) 。用户文件即系统参数、螺距误差补偿值、加工程 序、宏 程 序、刀 具 补 偿 值、工 件 坐 标 系 数 据、PMC参数等。由于用户数据存储于 SRAM 中，SRAM 是依靠电 池进行数据保护的，因此一旦电池电压过低、电池失效，或者在更换电池时操作不当，存储器中保存的数据就会丢 失。机床坐 标数据的丢失 会 使 机 床不 能 工 作，其他数据的丢失也会造成极大的损失。因此有必 要对系统数据进行备份，一旦遇到上述情况，则可以9床与计算机处于开机状态，并能保持正常通信，然后进行如下操作:( 1)计算机打 开 传 输 软 件WinPCIN， 首 先 点 击 “TextFormet”，传 输 软 件 准 备 工 作; 然 后 点 “Receive Da-ta” ( 接收) ，随便给定一个文件名以及保存位置，点 击 “确定”，计算机等待接收。( 2)机床在数控机床 操 作 面 板 上，将 机 床旋 钮置于 “编辑” 方 式，机 床 在 编 辑 状 态， 继 续 如 下 操作: 按键 按 操 作 软 键 按 扩 展 软键输入机床存储器中要传输的程序名，例如 O1234( 该程序必须在机床上已经存在)按 PUNCH 软键按 EXEC 软 键， 这 时 所 要 传 输 的 程 序( 如O1234)就传输到计算机中，文件名和保存地址是上边步骤 ( 1) 中给定的。文件传输所用时间与所传程序的大小有关。机床和计 算 机 是 发 送 还 是 接 收， 操 作 顺 序 不 一 样，这里有个 记 忆 窍 门: 谁 接 收 则 谁 先 准 备 好。例如，从计算机至机床的程序传输，必须是接收者机床 先准备好，然后计算机发送; 反之，从机床至计算机的程序传输，必须是接收者计算机先准备好，然后机床发送。PROG方式选择PROG方式选择循环启动方式选择编辑进给倍率手轮进给倍率116机床与液压第 40 卷对机床进行数据恢复。数据的备份与恢 复 一 般 常 用 两 种 方 法: 用外接计算机进行数据的备份和恢复; ( 2)开启计算机和机床，然后进行如下操作: 机床( 1 ) 使用存储在数控机床 操 作 面 板 上，将 机 床旋 钮卡在引导系统屏幕画面进行数据的备份和恢复。下面介绍用计算机用计算机进行系统数据的备份 与恢复。置于 “编辑” 方式，然后进行如下操作:按键按参数软键按操作软键 按扩展软 键 按READ软 键 按EXEC软 键，这时机床进入接受状态，等待电脑传输数据。 计算机打开传输软件 WinPCIN，点击 “Send Data” ( 发 送) ，找到电脑 上 备 份 的 参 数 文 件，点 “打 开 ”，数 据发送成功，数控机床上的参数恢复。10 结束语介绍 了 FANUC 系 统 数 控 机 床 与 计 算 机 之 间 RS232 串口线路的连接、数控机床参数的设置、程序 的传输以及机床参数的备份与恢复的方法和步骤。随 着 CAD / CAM 软件的日益成熟和普及，计算机自动编 程得到了越来越广泛的应用，数控加工中的数控机床 与计算机之间的数据通讯也越来越重要。数控机床与 计算机之间的数据通讯已成为数控机床操作人员和维 修人员必须掌握的基本技能。参考文献:【1】耿国卿，陈胜利，王敬艳 数控铣削编程与加工M 北 京: 清华大学出版社，2010【2】刘永久 数控机床故障诊断与维修技术 ( FANUC 系统)M 2 版 北京: 机械工业出版社，2009【3】刘萍，林国勇 FANUC 系统与 PC 串行通讯常见 故 障 分 析J 机床与液压，2010，38( 24) : 117 119【4】孙家广，郑 少 辉 数 控 机 床 串 行 通 讯J 机 床 与 液 压，2003( 2) 【5】北京发那科公司 BEIJING-FANUC Series 0i-MB 操作说 明书M，2006( 1)用计算机进行系统数据的备份用计算机进行系统数据的备份，数据传输方向是数控机床至计算机。用 RS232 通 信 电 缆 将 机 床 与 计 算 机 连 接， 同 前 面讲的数据传输的过程一样，将机床和计算机的传输 参数设置正确。开启计算机和机床，然后进行如下操作: 计算机打 开 传 输 软 件 WinPCIN， 首 先 点 击 “TextFormet”，传 输 软 件 准 备 工 作; 然 后 点 “Receive Da-ta” ( 接收) ，给定一个文件名 ( 例如 “backup”)及保存位置，点击 “确定”，计算机等待接收。 机床以在数控机床 操 作 面 板 上，将 机 床旋 钮置于 “编辑” 方式，然后进行如下操作:键按 参数 软键 按 操 作 软按键 按 扩 展 软 键 按 PUNCH 软 键 按EXEC 软键，这时 所 要 传 输 的 参 数 就 传 输 到 计 算 机中，文件名和保存地址是上边第步给定的。按 PUNCH 之 后， 有 2 个 选 项: 一 是 非 零 参 数，一是全部 参 数。如 果 选 择 全 部 参 数， 则 内 容 较 多，传输需要的时间较长。( 2)用计算机进