【中文文摘】为满足制造信息化和集成化的需求,设计并实现了基于远程制造的可用于多台数控机床数据传输的控制软件。 系统基于RS 232C标准化串行接口和Windows2000、Windows98操作系统,以VB作为开发工具,可设置多个通讯参数,从 而达到面向多台机床进行远程控制的要求。
【英文文摘】In order to meet the requirement of the informationization and integration.Designs and realizes a kind of data transmission system used in remote manufacture for several different numerical control machine tools.This system bases on RS-232C standard interface,Windows2000 and Windows98 operating system and uses VB6.0 as developing tool.Muti-parameters can be set,so the system can be used for several different NC machines.国家“8638042416”基金资助项

兰劲

郭隐彪

龚子伟

Xiamen University Institutional Repository

现代制造工程 2005 (1)远程制造的多功能数控接口技术3郭隐彪 　兰 　劲 　龚子伟摘要 　为满足制造信息化和集成化的需求 ,设计并实现了基于远程制造的可用于多台数控机床数据传输的控制软件。系统基于 RS2232C标准化串行接口和 W indows2000、W indows98操作系统 ,以 VB作为开发工具 ,可设置多个通讯参数 ,从而达到面向多台机床进行远程控制的要求。关键词 :远程制造 　串行接口 　NC程序 　VB中图分类号 : TH16; TP31115　文献标识码 : A　文章编号 : 1671—3133 (2005) 01—0042—04D esign and ach ievem en t of m uti2function ser ia lin terface ba sed on rem ote manufactureGuo Y inb iao, Lan J in, Gong Z iwe iAbstract　 In order to meet the requirement of the informationization and integration. Designs and realizes a kind of data transm is2sion system used in remote manufacture for several different numerical control machine tools. This system bases on RS2232Cstandard interface,W indows2000 and W indows98 operating system and uses VB610 as develop ing tool. Muti2parameters can beset, so the system can be used for several different NC machines.Key words: Rem ote manufacture　Com puter in terface　NC program　V isua l Ba sic1　系统设计111　系统模型本系统采用了 C /S ( Client/Server)结构。假设与机床相连的数控机床用的是安装 Server软件系统的工控 PC,而远程 PC安装 Client的系统。Server和 Client3 　国家“8638042416”基金资助项目图 4　仿真模块流程　　仿真模块主要功能有 :提供单步及全过程的用户选择模式、刀具库浏览功能、加工步骤的详细记录和显示以及仿真过程中的各种状 态 监 测。仿真结果包括刀具轨迹、工件切削形状。仿 真 采用三维实体模型逼真地显示仿真结果 ,不同的刀具加工 ,在实体模型中分色显示切削痕迹 ,仿真图形有实体模式、线架模式等多种方式显示 ,并可测量和查询各种尺寸参数 ,对于仿真图形可以任意旋转、缩放 ,并可保存、打印。传输模块是把经过编程模块、仿真模块反复修改、验证的数控程序通过计算机通讯接口传送到数控加工中心 ,进行数控加工。4　结语该数控加工过程仿真系统采用三维 CAD造型系统 SolidWorks作为数控加工模拟图像显示平台 ,选择V isual Basic 为开发环境 ,利用 VB 和 OLE 技术与SolidWorks实现进程间通讯 ,以应用系统为后台控制 ,SolidWorks为前台图形显示 ,实现数控加工过程中的三维实体真实感模拟图形显示 ,从而简化仿真系统设计难度 ,有效提高设计效率 ,大大降低了开发成本。目前 ,本仿真系统已经在德国产五坐标四联动数控设备MAHO8000投入使用并获得用户好评。参 　考 　文 　献1　贾策 ,李汉明. SolidWorks2001实践与提高 [M ]. 重庆 :重庆大学出版社 , 2000, 32　赵付青 ,余冬梅. SolidWorks接口开发技术的实现 [ J ]. 甘肃科学学报 , 2003, 15 (4)作者简介 :仝美娟 ,硕士研究生 ,主要研究基于网络的现代设计。作者通讯地址 : 山西太原理工大学机械工程学院 3177 信箱(030024)收稿日期 : 2004081724　数控加工技术　现代制造工程 2005 (1)使用的是类似的界面 ,这样有利于节省操作人员学习界面操作的时间。装有 Server系统的工控 PC采用RS2232C标准通信端口与机床相连 ,在其参数输入模块 ,用户可以选择通信端口、波特率、奇偶校验位、数据位、停止位。远程用户也可以通过远程控制选择对应的通信参数 ,具体的硬件连接如图 1所示。图 1　系统的硬件连接设计要求用单一软件系统实现面向多台不同数控机床的数据传输 ,然而由于目前还没有统一的通讯格式 ,不同厂家生产的数控机床的数据通信格式都或多或少有些不同 ,因此在数据文件传输前要进行数据文件格式的转换。各个厂家生产的机床都有自己的特有格式 ,也就是说若要实现微机与数控机床的通讯 ,首先必须遵循它的“特有格式 ”才行。经过不断地研究探索 ,终于发现 ,各种数控机床的数据文件格式 (即“特有格式 ”) ,就是相应的位置程序段和后置程序段的不同 ,也就是说只需在数据传输时对文件的头部和尾部进行相应的格式处理即可。此外 ,在传输系统中还应对通讯参数做相应的设置 , 如通信端口 ( COM1 /COM2)、波特率的选择 (4800bp s/9600bp s等 )、奇偶校验位 (奇 /偶 /无校验 )、数据位 ( 7b /8b)、停止位 ( 1b /115b /2b)等。112　系统的硬件布线根据系统模型 ,在工厂或车间内 ,每台机床都用RS2232C标准通信端口与一个有上网功能的工控 PC机相连。CNC机床的 PLC设置把 RS2232C的连接线分为有握手协议的连接线和无握手协议的连接线 ,但无论有无握手协议 ,标准 RS2232C通信接口实现数据通讯功能的逻辑连接都如图 2所示。CNC机床的物理结构把 RS2232C端口分为 25针针头、25针孔头、9针针头和 9针孔头 ,但无论哪种物理结构 ,按其 RS2232C端口上的端口标号 ,可以得到 9针对 9针和 9针对 25针的端口硬件结构如图 3所示。发送数据 SD接收数据 RD ×SD 发送数据RD 接收数据发送请求 RTS允许发送 CTS ×RTS发送请求CTS允许发送数据设备就绪 DSR数据终端就绪 DTR ×DSR数据设备就绪DTR数据终端就绪屏蔽地 G ——— G屏蔽地　信号地 SG ——— SG信号地　图 2　系统逻辑连接图 3　系统的端口标号113　系统的软件设计通过系统模型的描述 ,提出由三个模块组成 Cli2ent版的软件系统 : 1 )文件格式处理模块。该模块负责处理不同数控机床前置程序段和后置程序段的特有文件格式 ,作为数据传输前的准备。2 )参数设定模块。该模块负责设定与远程计算机通信的参数。3)数据发送模块。该模块负责把 PC上的数据文件传输到远程的服务器端。另有三个模块组成 Server版的软件系统 : 1)数据接收模块。该模块接收远程 PC机传送过来的数据文件。2)数据传送模块。该模块负责把传送过来的数据文件传送到机床上。3)状态显示模块。该模块负责把网络状况和与机床的通信状况及时地反映在用户界面上。系统软件结构如图 4所示。图 4　系统的数据流程2　系统软件实现211　系统概述系统采用 VB作为应用程序开发工具。由于 VB是“可视化 ”的 Basic,采用了 Basic的语法结构 ,同时加入了“面向事件 ”设计的特性 ,极大地简化了“W in2dows程序的开发。同时 , VB 提供了 MSCOMM 和W INSOCK控件 ,具有同步和异步的数据传送和接收功能 ,并提供了使用 TCP和 UDP协议进行远程数据传输和接收的功能。系统的关键在于如何运用这两个控件来实现远程数据通信和 RS2232C端口的传送功能 ,并且能面对不同的数控机床实现多功能可扩展的数据传送。以下主要叙述这两个子系统。212　串口数据接收和发送模块串口通信使用 MSCOMM 控件 , MSCOMM 控件通过串行端口传输和接收数据 ,为应用程序提供串行通34　数控加工技术　现代制造工程 2005 (1)讯功能。MSCOMM控件在串口编程时非常方便 ,不必花时间去了解较为复杂的 AP I函数 ,它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。在 COM2MPORT属性中设置用来通讯的串口号 ,在 SETTING属性中设置串口的通讯参数 ,而在 ONCOMM 事件中来设置对串口接收和发送数据的处理。213　远程数据传送模块远程的数据传送运用 W INSOCK控件 ,并采用TCP协议。TCP协议即数据传输协议 ,它允许创建和维护与远程计算机的连接 ,使其彼此可以进行数据传输。利用 TCP协议通讯必须分别建立客户应用程序和服务器应用程序。在客户端设置 RemoteHost来设置等待连接的服务器端的 IP地址 ;而 RemotePort设置等待连接的服务器正在侦听的端口号。在服务器端LocalPort设置侦听端口号 ,然后开始侦听。214　软件的界面设计软件的界面是用来与用户进行交互的 ,而在服务器端主要是让用户可以更改侦听的端口号 ,并且知道最近从远程传送过来的数据及其进度 ,以及要通过服务器软件从 RS2232C口传送到机床的参数设置 ,客户端是用户与机床交互的主要界面 ,分为以下几个部分 :选择传送机床类型、选择传送文件、选择远程服务器端的 IP地址及侦听端口号、编辑前置和后置程序段的特有文件格式以及预览传送文件的数据。3　数据传送实验实验所用的 CNC 机床包括 : FANUC 车床 , SI2MENS铣床 , MARZAK加工中心和慢走丝线切割机。使用以上设计的软件进行实验 ,实验过程中使用表 1的参数来设置硬件。表 1　实验硬件参数CNC机床类型 串口类型 串口参数 握手协议FANUC车床SIMENS铣床MARZAK加工中心慢走丝切割机25孔头9针头25孔头9针头4800, e, 7, 19600, n, 8, 19600, e, 7, 19600, e, 8, 1/RTS/CTS//　　以下所列分别为软件系统和 FANUC车床及 SI2MENS铣床的通信源程序。1)车床传送源程序　　　MSComm11CommPort = 1　MSComm11Settings =“4800, e, 7, 1”　MSComm11RTSEnable = True　MSComm11DTREnable = True　ÂNNN为数控指令条数　For i = 1 To NNN　DoEvents　‘NCP ( )存放数控指令　MSComm11Output =NCP ( i) + Chr(13) &Chr(10)　Next i　MSComm11PortOpen = False2)铣床传送源程序　　　MSComm11CommPort = 1　MSComm11Settings =“9600, n, 8, 1”　MSComm11RTSEnable = True　MSComm11DTREnable = True　‘等待机床应答　Do UntilMSComm11CTSHolding = True　　　O rMSComm11DSRHolding = True　Loop　‘铣床接收文件头部格式为 :　‘“% _N_文件名 _MPF”　‘“S| PATH = /_N_MPF_D IR”　MSComm11Output =“% _N _”+ FileName_ +“_MPF”+ Chr ( 13)&Chr(10)　MSComm11Output =“S| PATH = / _N_MPF_D IR”　ÂNNN为数控指令条数　For i = 1 To NNN　　　DoEvents　‘NCP ( )存放数控指令　MSComm11Output =NCP ( i) + Chr(13) &Chr(10)　Next i　MSComm11PortOpen = False当客户端各传输参数设置完成后 ,传输数据文件给服务器。当数据文件到达服务器端 ,可直接将数据文件通过串口送入机床 ,也可选择保存 ,待机床加工时再传送。当然 ,在服务器端也可打开本地数据文件 ,设置各通信参数 ,通过串口送入机床。实验中车床使用的是 FANUC20T系统 ,机床控制系统端口的串口参数的设置是一定的。实验时使用的是波特率 4800,偶校验 ,数据位为 7位 ,停止位为 1位 ,传送 1个字节数据之间无间隔 ,由于车床的 NC程序一般较短 ,因此传送到车床的数据文件一般应小于1k,若传送大于 1k的数据则车床可能只接收前 1k的数据。SIMENS铣床和 MARZAK加工中心在机床端可以设置波特率、奇偶校验、数据位、停止位等参数 ,因此只要在机床端和控制的计算机端的串口参数设置相同即可传送 ,在具体的实验中为了检验传送软件的功能 ,设置为不同的参数。具体参数如表 1所示。4　结语针对远程制造的数据传送软件系统的设计及实现 ,系统使用 C /S的编程技术和网络技术 ,提供了对各种数控机床系统的数据传送及远程数据传送功能。44　数控加工技术　现代制造工程 2005 (1)薄壁杆系考虑节点柔度特征的计算模型及其应用沈光烈 　韦志林 　李江柳 　闫剑涛摘要 　在有限元梁理论中节点完全刚性的假设和实际薄壁杆系节点局部变形的出现产生矛盾 ,不得不考虑薄壁杆系节点刚度特征对结构分析结果的影响。该问题引起国内外研究者的重视。针对上述问题 ,提出一个能够考虑薄壁杆系节点刚度特征的计算模型。该模型的优点在于它包括了用壳单元离散的节点超单元和梁单元共同构成薄壁杆系计算模型。在一次计算中能提供节点设计所需要的节点细部应力分布特征 ,同时也提供梁截面设计所需要的截面内力。关键词 :薄壁杆系 　节点柔度 　有限元法中图分类号 : TH16　文献标识码 : A　文章编号 : 1671—3133 (2005) 01—0045—03Cacula tion m odel wh ich con sided the node’s r ig id character of th in wa lled bars and applica tionShen Guanglie, W e i Zh ilin, L i J iangliu, Yan J ian taoAbstract　The deformation in joint area of thin walled bars is conflict with the hypothesis that node is rigid in FEA theory. So theinfluence of node’s rigid character of thin walled bars be considered in the analysis result. A new model is p resented, which usedboth shell element and beam element to discretize joint area. By it, detail information of stress distributing at node area and inter2nal force of element which need for beam’s cross2section design can get by only one time analytical calculation.Key words: Th in wa lled bars　Node r ig id　FEM1　薄壁杆系节点柔度特征方面的研究研究表明 ,在很多情况下不考虑节点刚度特征、应力和变形的误差是不可能的。因此考虑薄壁杆系节点刚度特征的问题引起了国内外研究者的重视 ,并进行了多年的工作。下面分别对客车车身骨架和汽车车架计算方法进行归纳。111　汽车车架的计算模型与计算方法汽车车架的联接接头几何形状各异 ,应力分布复杂。边梁式车架的结构计算方法可分为两大类。11111　不考虑节点柔度特征即不考虑接头形状的计算方法有 :最小变形能法、Erz法、传递矩阵法和空间梁有限元法 4种。以上算法均没有考虑接头的几何形状对计算结果的影响。其不足之处在于以下三个方面 : 1)忽略了接头的柔度 ; 2)无法确切计算接头区域的应力分布 ,这对于车架的设计和优化却很重要 ; 3 )只用梁单元不能反映设计的修改 ,如接头形状和联接形式的改变。11112　考虑接头形状的计算方法有 :完全法和混合法两种。1)完全法用壳单元来离散整个车架 ,工作量大。2)混合法交替使用有限元法和力法 ,混合法的局限性在于它只适用于能将车架简化为直杆的车架。112　考虑节点柔度特征的新的计算模型它能反映出节点区域的刚度特性 ,既能提供节点区域应力信息 ,又能提供骨架横截面的内力 ,可以满足截面优化和节点设计所需 ,同时使位移及固有频率和振型达到比较好的精度。研究表明 :节点处存在应力实验结果表明 : 1 )设计机床数据通信软件时 ,应注意各数控系统文件格式的不相兼容性。主要是要解决机床传送文件除了加工用 NC代码外的文件头部和尾部附加特殊字符串问题。2)传送过程中有无握手协议很大程度改变了传送程序的编写和硬件的连接。3)CNC机床的串口通信参数的设置决定了与之相连的工控 PC的串口参数设置。参 　考 　文 　献1　兰红波 ,丁玉成 ,洪军等. 基于 W eb的快速模具远程制造服务系统 [ J ]. 机械工程学报 , 2002 (9) , 38 (9)2　Erkes J W , Kenny K B, Lewis J W. Imp lementing shared manu2facturing services on the world2wide web [ J ]. Communicationsof ACM , 1996, 39 (2)3　黄进 ,江平宇 ,严隽琪等. 基于 Internet/W eb的快速成型远程制造服务系统 [ J ]. 上海交通大学学报 , 2000 (3) , 34 (3)4　B rooke N igel, Herklot Tim. Choosing and imp lementing a serial2data interface[ J ]. Electronic Engineering, 96 (6) , 68作者简介 :龚子伟 ,大学本科生。郭隐彪 ,教授 ,研究方向为精密加工、机电一体化、微补偿控制技术、微机电系统等。作者通讯地址 :厦门大学机电工程系 (361005)收稿日期 : 2004062054　CAD /CAPP /CAM /CAE　

Design and achievement of muti-function serial interface based on remote manufacture

http://dspace.xmu.edu.cn/bitstream/handle/2288/7745/%e8%bf%9c%e7%a8%8b%e5%88%b6%e9%80%a0%e7%9a%84%e5%a4%9a%e5%8a%9f%e8%83%bd%e6%95%b0%e6%8e%a7%e6%8e%a5%e5%8f%a3%e6%8a%80%e6%9c%af.pdf?sequence=1&isAllowed=y

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