CN109991924A - 一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法及*** - Google Patents

一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于远程客户端实时监控的数控***通讯方法,方法为设计运行在数控***中的DNC服务器模块,设计在远程客户端中运行的DNC客户端调度接口模块,与数控***中的任务控制模块相互配合,实现远程客户端对数控***的操作控制、执行状态监测和报警情况监测。本发明具有开放性高、集成性高、独立性高的显著优点。

Description

一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法及***
技术领域
本发明涉及数控***监控领域,具体的说是一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法及***。
背景技术
近年来,我国的装备制造产业发展迅速,国产的数控***从功能先进性、工艺全面性等方面与西门子、发那科等国际先进数控***品牌的差距越来越小,但是随着信息通讯技术的发展,对数控加工设备的自动化和智能化水平提出新的要求,德国“工业4.0”提出,通过信息网络与工业生产***的充分融合,打造数字工厂,改变当前的工业生产管理模式。“中国制造2025”也提出,通过以数字化、网络化、智能化为代表的智能制造技术,全面提升中国制造业的整体效率,提高中国制造业的核心竞争力。因此,传统的离散式人工操作模式已经不能满足智能工厂的需求,而支持远程监控,便于实现车间DNC联网管理,逐渐成为数控***的重要智能指标。但是数控***种类的多样性和平台的差异性,使如何实现数控***远程实时监控成为打造数字工厂必须面临的重要难题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处,本发明要解决的技术问题是提供一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法及***。该方法需要实现一台局域网内的计算机实时获取数控***的加工状态和报警情况,并通过远程操作实现对数控***的控制。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法,包括以下步骤:
步骤1:建立远程客户端、DNC客户端调度接口模块、DNC服务器模块、任务控制模块之间的通讯连接;
步骤2:远程客户端发送控制指令,依次经过DNC客户端调度接口模块、DNC服务器模块至任务控制模块用于数控***的加工;任务控制模块采集数控***当前的执行状态信息和报警序号信息,依次经过DNC服务器模块、DNC客户端调度接口模块至远程客户端用于实时远程监控。
所述步骤1是通过网络连接函数建立远程客户端和DNC服务器模块的连接;所述网络连接函数的函数形参包括目标数控***的IP地址和网络端口号。
所述步骤1中DNC客户端调度接口模块实时判断与DNC服务器模块的通讯连接状态,保证远程客户端实时监控的稳定性。
当所述DNC服务器模块为多个时,DNC客户端调度接口模块是通过不同的通讯ID来区分不同的DNC服务器模块,实现一个远程客户端对多台数控***的实时监控。
所述步骤2包括:
步骤2.1:DNC客户端调度接口模块采用基于Windows环境的.dll格式的动态链接库机制的接口函数方式,收集远程客户端发出的控制指令并发送给DNC服务器模块;
步骤2.2:DNC服务器模块创建命令通道接收控制指令,并转发给任务控制模块用于数控***加工;
步骤2.3:任务控制模块采集数控***当前的执行状态信息和报警序号信息发送给DNC服务器模块;
步骤2.4:DNC服务器模块创建状态通道和报警通道接收数控***当前的执行状态信息和报警序号信息,并转发给DNC客户端调度接口模块;
步骤2.5:DNC客户端调度接口模块将接收的数控***当前的执行状态信息和报警序号信息上报给远程客户端。
所述命令通道、状态通道和报警通道的创建是采用基于RCS库的NML信道机制。
所述步骤2.1中的收集远程客户端发出的控制指令并发送给DNC服务器模块,是通过DNC客户端调度接口模块将所有控制指令归纳封装为一个命令类结构,所述命令类结构中包括命令序号及相关参数;
所述步骤2.2中DNC服务器模块创建命令通道接收控制指令,是通过读取命令类结构中的命令序号及相关参数来解析和执行相应的操作命令。
一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯***,包括:
DNC客户端调度接口模块,连接远程客户端、DNC服务器模块,收集远程客户端发出的控制指令并发送给DNC服务器模块,从DNC服务器模块获取数控***当前的执行状态信息和报警序号信息供远程客户端读取;
若干个DNC服务器模块,所述每个DNC服务器模块均连接DNC客户端调度接口模块、各自的任务控制模块,接收控制指令并发送给各自的任务控制模块,从各自的任务控制模块获取数控***当前的执行状态信息和报警序号信息发送给DNC客户端调度接口模块;
若干个任务控制模块,读取和执行其对应的DNC服务器模块发送的控制命令用于数控***的加工,采集数控***当前的执行状态信息和报警序号信息发送给对应的DNC服务器模块。
所述DNC客户端调度接口模块内存储有一个文本文件,所述文本文件存储NML信道的所有配置信息,所述配置信息包括建立的信道名称、各通讯缓冲区名称、通讯缓冲区大小和访问缓冲区的权限、方式。
所述DNC服务器模块与DNC客户端调度接口模块开辟一致的数据缓冲区,通过实时刷新缓冲区来实现数控***运行状态的读取;
所述DNC客户端调度接口模块在内部存储有报警配置文件,所述报警配置文件存储数控***所有报警序号信息以及对应的报警信息,根据DNC服务器模块发送的报警序号信息,在报警配置文件中搜索相应报警信息,来实现数控***报警信息的读取。
本发明具有以下有益效果及优点:
1.开放性高:数控***的所有加工状态和报警情况都可以封装入状态信道和报警信道,所有远程操作命令都可以封装入命令通道,监控范围广。
2.集成性高:可实现通过一台计算机对多台数控***进行实时监控,便于统一管理。
3.独立性高:状态信道、报警信道和命令信道独立与数控***内部控制结构之外,不会干涉数控***内部调度管理,也不受到数控***版本变更影响。.
附图说明
图1为本发明的数控***的软件结构图;
图2为本发明方法的远程监控调度的流程图;
图3为本发明的远程监控客户端与数控***的部署图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1,数控***软件采用模块化结构设计,内部控制结构主要由四个部分组成,即人机操作界面(HMI)、任务控制模块、运动控制模块和PLC组成。其中运动控制模块和PLC对响应时间的要求很高,因此一般作为实时任务处理,而任务控制模块和人机操作界面对响应时间的要求不高,可以做为非实时任务运行。各模块功能如下:
人机操作界面(HMI)负责读取用户的操作指令,例如对加工程序的管理操作,加工辅助信息的输入和修改操作等,另外,人机操作界面还负责将当前的***运行状态信息显示在屏幕上,例如刀具移动的轨迹图像、各轴加工位置信息、加工辅助信息以及***当前的报警情况等。
任务控制模块是数控应用层软件的枢纽,它通过译码模块来解析加工程序信息,将其分解为对运动控制模块和PLC的操作,并监控它们完成相应的操作,最后从运动控制模块和PLC取得当前的加工状态信息和报警序号信息,处理后发送到人机操作界面模块进行显示。此外,任务控制模块还通过管理程序来完成对***软件的初始化,调度和协调软件中的各项任务、管理机床运行状态和加工状态等。
运动控制模块通过调用插补算法来规划各轴的移动轨迹,通过PID调节来进行电机位置控制,根据工件程序或配置参数中设定的速度、进给率方式、终点停止模式以及加减速方式等来进行各轴运转速度和加速度控制等。另外,运动控制模块还通过配置的刀具补偿信息、螺距补偿信息以及反向间隙补偿信息等对各轴位置进行调节,以满足加工的精度要求。
可编程逻辑控制器(PLC)可分为逻辑文件编辑模块和执行模块两部分,编辑模块负责处理用户的梯形图编辑和编译操作,执行模块主要以数控***内部和机床上各行程开关、传感器、按钮、继电器等信号量的状态为条件,按照编译生成的逻辑文件,对诸如伺服轴的硬限位、回零开关、主轴的启停和换向、刀具的更换、工件的夹紧与松开、液压、冷却、润滑***等电气开关进行控制。
为了实现数控***与远程客户端的通讯,在原有的数控***内部控制结构的基础上,采用C/S(Client/Server)模式,基于RCS库提供的NML(Neutral Message Language,中性消息语言)通讯机制,设计在数控***中运行的DNC服务器模块,在该模块中,设计了状态通道dncStatusChannel、命令通道dncCommandChannel、错误报警通道dncErrorChannel,分别实现对数控***的远程控制、状态采集、报警监控。通过一个文本文件存储所有配置信息,包括建立的信道名称、各通讯缓冲区名称、通讯缓冲区大小和访问缓冲区的权限、方式等。
基于Windows环境的.dll格式的动态链接库机制,设计在远程客户端运行的DNC客户端调度接口模块,通过接口函数方式,建立与DNC服务器模块的通讯,实现远程控制命令的发送,以及执行状态信息和报警信息的采集。
在建立连接时,网络连接函数通过函数形参传入目标***的IP地址和网络端口号,以此建立客户端和服务器端的连接,并自动分配一个对应目标***的ID,作为与其他同时连接的数控***相区分的标识,连接后的一系列监控操作都基于此ID。
为实现控制命令的发送,DNC客户端调度接口模块将所有控制命令归纳封装为一个命令类结构,类中定义命令序号,作为区分不同的控制命令的标识,并定义多个类成员变量,用于存储控制命令的相关参数,DNC服务器模块读取命令序号及相关参数,来解析和执行相应的操作命令。
为实现状态数据的读取,DNC服务器模块与DNC客户端调度接口模块开辟一致的数据缓冲区,每次读取某个状态数据时,首先通过状态通道将状态数据整体刷新到缓冲区内,再根据读取函数传入的状态序号进行对应的查询。
为实现报警信息的读取,DNC服务器模块将当前***的报警序号信息发送给DNC客户端调度接口模块,DNC客户端调度接口模块根据报警序号信息在报警配置文件中搜索相应报警信息,并以字符串形式提供给远程客户端。
为保证远程客户端实时监控的稳定性,DNC客户端调度接口模块实时判断与DNC服务器模块的通讯连接状态,当发现连接断开时,自动重新建立与DNC服务器模块的连接。参见图2。
为实现一个远程客户端对多台数控***进行实时监控,DNC客户端调度接口模块每与一个DNC服务器模块建立连接,便分配的一个独立的通讯ID,以及独立的NML信道。DNC客户端调度接口模块通过不同的通讯ID来区分不同的DNC服务器模块,并管理相应的NML信道,从而实现一对多通信管理。参见图3。
为了测试本发明的实际运行效果及性能,在SSB-III(Synchronous-Serial-Bus,同步串行总线)GJ301数控***上应用本发明并实际带动伺服电机运行。远程客户端同时连接两台数控***,经测试远程客户端可以成功实现对两台数控***的分别控制以及执行状态信息和报警的分别读取,即一对多的远程监控功能。

Claims (10)

1.一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:建立远程客户端、DNC客户端调度接口模块、DNC服务器模块、任务控制模块之间的通讯连接;
步骤2:远程客户端发送控制指令,依次经过DNC客户端调度接口模块、DNC服务器模块至任务控制模块用于数控***的加工;任务控制模块采集数控***当前的执行状态信息和报警序号信息,依次经过DNC服务器模块、DNC客户端调度接口模块至远程客户端用于实时远程监控。
2.按照权利要求1所述的一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法,其特征在于,所述步骤1是通过网络连接函数建立远程客户端和DNC服务器模块的连接;所述网络连接函数的函数形参包括目标数控***的IP地址和网络端口号。
3.按照权利要求1、2所述的一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法,其特征在于,所述步骤1中DNC客户端调度接口模块实时判断与DNC服务器模块的通讯连接状态,保证远程客户端实时监控的稳定性。
4.按照权利要求1所述的一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法,其特征在于,当所述DNC服务器模块为多个时,DNC客户端调度接口模块是通过不同的通讯ID来区分不同的DNC服务器模块,实现一个远程客户端对多台数控***的实时监控。
5.按照权利要求1所述的一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法,其特征在于,所述步骤2包括:
步骤2.1:DNC客户端调度接口模块采用基于Windows环境的.dll格式的动态链接库机制的接口函数方式,收集远程客户端发出的控制指令并发送给DNC服务器模块;
步骤2.2:DNC服务器模块创建命令通道接收控制指令,并转发给任务控制模块用于数控***加工;
步骤2.3:任务控制模块采集数控***当前的执行状态信息和报警序号信息发送给DNC服务器模块;
步骤2.4:DNC服务器模块创建状态通道和报警通道接收数控***当前的执行状态信息和报警序号信息,并转发给DNC客户端调度接口模块;
步骤2.5:DNC客户端调度接口模块将接收的数控***当前的执行状态信息和报警序号信息上报给远程客户端。
6.按照权利要求5所述的一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法,其特征在于,所述命令通道、状态通道和报警通道的创建是采用基于RCS库的NML信道机制。
7.按照权利要求5所述的一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯方法,其特征在于,
所述步骤2.1中的收集远程客户端发出的控制指令并发送给DNC服务器模块,是通过DNC客户端调度接口模块将所有控制指令归纳封装为一个命令类结构,所述命令类结构中包括命令序号及相关参数;
所述步骤2.2中DNC服务器模块创建命令通道接收控制指令,是通过读取命令类结构中的命令序号及相关参数来解析和执行相应的操作命令。
8.一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯***,其特征在于,包括:
DNC客户端调度接口模块,连接远程客户端、DNC服务器模块,收集远程客户端发出的控制指令并发送给DNC服务器模块,从DNC服务器模块获取数控***当前的执行状态信息和报警序号信息供远程客户端读取;
若干个DNC服务器模块,所述每个DNC服务器模块均连接DNC客户端调度接口模块、各自的任务控制模块,接收控制指令并发送给各自的任务控制模块,从各自的任务控制模块获取数控***当前的执行状态信息和报警序号信息发送给DNC客户端调度接口模块;
若干个任务控制模块,读取和执行其对应的DNC服务器模块发送的控制命令用于数控***的加工,采集数控***当前的执行状态信息和报警序号信息发送给对应的DNC服务器模块。
9.按照权利要求8所述的一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯***,其特征在于,所述DNC客户端调度接口模块内存储有一个文本文件,所述文本文件存储NML信道的所有配置信息,所述配置信息包括建立的信道名称、各通讯缓冲区名称、通讯缓冲区大小和访问缓冲区的权限、方式。
10.按照权利要求8所述的一种用于数控***远程客户端实时监控的通讯***,其特征在于,所述DNC服务器模块与DNC客户端调度接口模块开辟一致的数据缓冲区,通过实时刷新缓冲区来实现数控***运行状态的读取;
所述DNC客户端调度接口模块在内部存储有报警配置文件,所述报警配置文件存储数控***所有报警序号信息以及对应的报警信息,根据DNC服务器模块发送的报警序号信息,在报警配置文件中搜索相应报警信息,来实现数控***报警信息的读取。
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