基于RS232接口的 HNC-22M数控系统程序传输及在线加工方法研究 张武
【摘 要】通过对RS232串口及该型数控系统的通信原理进行分析以及建立 PC 机(台式计算机)与数控设备间的串口连接，实现了其间的数据传输及在线加工，解决了传统的依靠手工输入数控程序而出现的效率低且容易错的问题。%The communication principle of RS232 serial port and the CNC system was analyzed and introduced in the pa-per,through the PC machine (desktop computer)was connected with the NC equipments room serial,the data transmission and online processing between the PC and NC equipments was realized which solved the problem that traditional manual in-putting NC program efficiency is low and easy to make mistakes. 【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2014(000)005
【总页数】4页(P99-101,102)
【关键词】RS232;串口通信;DNC在线加工;程序传输
【作 者】张武
【作者单位】电子蜂毒采集器云南开放大学，云南 昆明 650223
车载广告【正文语种】中 文汽水分离
【中图分类】TH164
随着我国制造业的飞速发展，数控技术的运用已日趋成熟。在数控加工中，计算机辅助编程技术(CAD/CAM软件编程技术)已经普及，并逐步替代了传统的手工编程。在加工程序录入时，由于CAD/CAM编写的程序数据量过于庞大，传统的手工输入方法已经满足不了加工的需要;而通过RS232串口、USB及CF卡等通信方式传输,已经成为了新一代数控机床与计算机之间实现加工程序快速输入的基础和必要条件，也是实现计算机对制造设备集成控制和管理的必要条件。
阀门专机华中世纪星HNC-22M数控系统是我国自主研发的一款性能优良的控制系统，常用于数控铣
床和加工中心的控制。由于该系统版本较陈旧，其自身没有配置CF卡插槽及外置式USB接口，在程序录入时，用户一直是采用最原始的手工键盘输入的方式。这对于一些数据量要求相对较少的加工程序，还能基本满足加工要求；而对于CAD/CAM软件编写的一些复杂零件的加工程序，则暴露出了程序输入效率低、占用机时长和易出错的缺点，加之CNC系统自身内存较小，存储不了大量的数据，使得用户在输入复杂零件大型加工程序时常感到束手无策，极大地影响了零件的加工效率。为了有效解决上述问题，本文通过对RS232串口及华中世纪星HNC-22M数控系统的通信原理进行分析，利用数控通信软件WinDnc4.0 在PC机与数控系统之间建立了一条安全、稳定并行之有效的通信线路，实现了PC机与数控设备间的数据快速传输及在线加工，解决了手工输入数控程序效率低、容易出错以及因为机床存储空间小而存储不了大型加工程序的问题。
1 RS232串口通信原理分析
RS232通信接口是美国电子工业协会和BELL系统厂家共同制定的一种通信协议标准，是一种非常通用的计算机通信协议；同时，也是仪器仪表及工业设备通信的通信协议，其具有双向传输、全双工通信和最高传输速率可达20 kbit/s 的特性。常用于自动化控制设备之间的数据通信、传输及获取远程采集设备的数据，其通信最远距离可达50 ft(13.24 m)。
串口通信的原理简单，其按位(bit)发送和接收字节，标准就是将3～15和-15～-3 V的电平分别作为通信的高电平、低电平使用，信号强弱与电压和电流有关，通常通信电流都在5～10 mA。通信中，线路空闲时，线路的TTL电平总是高，经反向RS232的电平总是低电平。1个数据的开始时，RS232线路为高电平，结束时RS232线路为低电平，数据总是从低位向高位一位一位地传输。工作时，使用3根线(地线、发送线和接收线)即可完成数据的采集和传输，其通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据的同时，在另一根线上接收数据，其通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验位。 2 通信线路的连接
2.1 通信接口
RS232通信接口在数控机床上有9针或25针2种串口，华中世纪星系统数控机床的DNC采用2个DB-9的9芯插头座，其串口编号如图1所示。插座针脚功能为：1)载波检测(DCD)；2)接受数据(RXD)；3)发送数据(TXD)；4)数据终端准备好(DTR)；5)信号地线(GND)；6)数据准备好(DSR)；7)请求发送(RTS)；8)清除发送(CTS)。电缆插座一端为公头(DB-9针式)，另一端为母头(DB-9孔式)，传输线采用屏蔽双绞线。使用时，一个与计算机的COM1或CO
M2接口相连接，另一个与数控机床的通信接口相连接。
图1 RS232 9针串口示意图
2.2 传输线插头座的焊接方法
RS232串口支持三线制和七线制，本文采用三线制连接方法，在使用时，用屏蔽双绞线分别对DB-9公头和母头插头座的2-3、3-2和5-5引脚端进行焊接(即建立PC机和数控系统之间的连接桥梁)，其他线为空闲，如图2所示[1]。
图2 三线制连接方式
3 通信软件
要实现PC机和数控系统之间的通信功能，应在PC机上安装一款通信双方都能识别的通信软件。华中世纪星数控系统通信软件常采用NetDnc系列或WinDnc系列，本文采用与数控系统版本相对应的WinDnc4.0进行传输。该软件作为用户端为数控装置服务，能通过RS232串口连接线连接完成发送普通文件(程序)至数控装置、向数控装置上传PLC文件及
测量空间参数文件、从数控装置下载PLC文件及参数文件、在线加工DNC以及发送一串字符等功能。使用时无需安装，直接点击图标即可。
4 通信串口的参数设置
在进行通信(程序传输)前，应对PC机上的COM1或COM2端口参数、通信软件参数及数控系统相关参数进行设置。串口通信参数主要包括端口号、数据位、停止位、奇偶校验位和波特率等。
二节滑轨
1)端口号。一般的PC机都有COM1和COM2 2个端口号，其设定取决于串口线所连接的端口号，默认为1，本文取1。
2)数据位。表示在16位二进制信号中，数据信号所占的长度。该值只能取5、6、7或8，默认值为8,本文取8。
3)停止位。表示在16位二进制信号中，停止信号所占的长度。只能取1、1.5或2，默认为1，本文取1。
4)奇偶校验位。指是否进行校验及校验时采取的方式。0表示不进行校验，1表示奇校验，2表示偶校验，默认为0，本文选0。
5)波特率。指传输数据时采用的传输速度。波特率越大，传输速度越快，其值大小应根据传输设备的性能决定。值取太小，则传输速度太慢；值取太大，则可能因为设备性能不匹配而导致数据传输失败。使用时，可先取小一点的波特率，若没问题再依次加大，直至满意为止。波特率共有14个可取的数值，即300、600、1 200、1 800、2 400、3 600、4 800、7 200、9 600、14 400、19 200、38 400、57 600和115 200 bit/s，本文取19 200 bit/s。
6)其他参数默认即可。
5 数据传输方法
1)将焊接好的通信电缆两端插头座分别插入到PC机和数控机床的相关接口。PC机机箱上COM1或COM2端口的选择应与参数的设置保持一致；并且在使用时，应将PC机的地线与数控机床的地线连接在一起。
2)打开华中世纪星DNC传输软件(WinDnc4.0)，界面如图3所示。点击“参数设置”按钮，设置软件的通信参数，如图4所示。
3)对PC机相关参数进行设置。用鼠标右键单击PC机桌面上“我的电脑”→“属性”，打开“系统属性”对话框，依次点击“硬件” →“设备管理器” →“端口(COM和LPT)”→“通信端口(COM1)”→“端口设置”，进行相关参数的设置，如图5所示。
图3 WinDnc4.0软件界面
图4 WinDnc4.0软件参数设置
图5 PC机端口参数设置
4)在数控机床系统面板主菜单中，单击“设置F5”键→“串口参数设置F5”，设置端口号和波特率。该端口号和波特率的设置应与传输软件及PC机串口的设置相对应。
