CN102495591A - 数控机床监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数控机床监控方法，首先组建数控机床监控系统，然后在服务器上建立表格形式的数据库，在客户端上开发相应的功能模块界面，在数控机床上根据所采用的数控系统的编程规则编制数控程序，服务器通过调用单串口服务器中自带的函数，接收数控机床发送的信息，根据所读取的程序数据进行处理，记录工件图号和开工时间到数据库中，并记录工件图号和完工时间到数据库中。本发明能够记录工件在数控机床上加工的工件图号、开始和结束加工的时间、加工工时的工作，实现自动记录，速度快、节省人力资源，成本较低。

Description

数控机床监控方法

技术领域

本发明涉及工业自动化控制，具体涉及一种用于数控机床的监控方法。

背景技术

数控机床价值高昂，要充分发挥其利用率，必须尽力安排加工进程减少等待时间，即优化排产，但是这需要实时掌握各台数控机床的加工状况，以及未来需要加工的工件的工时，为此必须记录每个工件在不同设备上加工的不同的工时。而且为了保证合同的按时交货，需要预测工件的交货时间，也需要记录所有工件的在相关设备上的实际加工时间。

目前为得到加工工时，采用技术定额法、统计分析法、秒表实测法、预定动作标准法等制定工时，这些方法都要耗费大量的人力和成本，很难得到全面的、准确的加工时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控机床监控方法，用以完成记录工件在数控机床上加工的工件图号、开始和结束加工的时间、加工工时的工作。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种数控机床监控方法，包括如下步骤：

（1）组建数控机床监控系统，系统由数控机床、单串口服务器、RS232电缆、网络交换机、以太网电缆、服务器以及客户端组成；将服务器和客户端接入网络交换机，将各数控机床通过单串口服务器接入网络交换机，单串口服务器与数控机床之间通过RS232电缆连接，单串口服务器与网络交换机之间通过以太网电缆连接；设置数控机床上的RS232接口为开放状态，为每个数控机床设置唯一的IP地址，储存在单串口服务器中，并根据数控机床的参数设置波特率；

（2）在所述服务器上建立表格形式的数据库，记录机床基础数据信息，以及加工状态信息、数控程序信息，所述表格形式的数据库包括：

a.机床基础数据：包括如下字段：ID、机床名称与型号、机床编号、IP、备注；

b.加工状态：包括如下字段：设备编码、工件图号、计划编码、开工时间、完工时间、净加工时间；

c.数控程序：包括如下字段：程序编码、设备编码、工件图号、工件图形、原程序号、程序、版本号、工艺员、校对员；

（3）在所述客户端上开发相应的功能模块界面，用于向服务器上的数据库输入信息并进行信息查询、信息显示，所述功能模块界面包括：

a′.机床基础数据管理：用于记录各台机床的名称与型号、设备编码、以及IP地址、数控系统信息，并将这些信息存放在“机床基础数据”表中；普通用户可以快速查询机床信息，管理员可以对机床信息增加、删减与改动；

b′.加工状态监控：用于“加工状态”表显示每个工件在数控机床上开始加工和结束加工的时间，以及工件的图号，并显示其在该机床设备上的净加工时间；

c′.数控程序编辑：用于将文本文件形式的数控程序导入到数据库中，记录在“数控程序”表中，并在该数控程序的开头和结尾添加返回加工时间和工件图号的语句；

（4）在所述数控机床上根据所采用的数控系统的编程规则编制数控程序，存入数控机床内部的固定程序存放区；

在数控程序的开头加入表示工件开工的子程序，当数控机床以数控加工的方式运行数控程序时，工件开工信息从串口发送出去，服务器接收到工件开工信息，将此信息放入数据库；

在数控程序的结尾加入表示工件完工的子程序，当数控程序运行到结尾处时，工件完工信息从串口发送出去，服务器接收到工件完工信息，并进行后台处理，将此信息放入数据库；

（5）所述服务器进行后台处理，包括以下两个扫描过程；

机床连接状态扫描：服务器调用单串口服务器的内置函数nsio_open()，打开各数控机床对应的串口设备，若该函数的返回值≥0的数值，即返回值为port id号，则说明该串口打开成功，同时也就反映了该串口对应的数控机床处于开机状态，服务器随即将该数控机床的连接状态符设为1；反之，若该函数的返回值<0，则说明串口未打开，该串口对应的数控机床处于关机状态，服务器将该数控机床的连接状态符设为0；

串口数据读取扫描：服务器不停地检测程序中的连接状态符是否为1，一旦检测到为1，则进行读取处理；服务器调用读取函数nsio_read()，该函数返回值为读取到的字符长度，若返回值>0，说明有数据从数控机床串口上传出来；若返回值≤0，则没有数据输出，继续读取；一旦检测到数控机床有数据输出，服务器便根据取得的工件图号或开工、完工信息将时间值写入“加工状态”表中的开工时间和完工时间中；

（6）所述服务器一旦检测到数控机床有数据输出，服务器便根据所读取的程序数据进行以下处理：

记录工件图号和开工时间到数据库中：若服务器接收到数控机床传来的工件开工信息数据，则根据IP地址，在“机床基础数据”表中，检索出数据来源的机床编号，在“加工状态”表中新加一条记录，写入“工件图号”、“设备编码”、“计划编码”字段内容，将“开工时间”内容设为当前时间；

记录工件图号和完工时间到数据库中：若服务器接收到数控机床传来的工件完工信息数据，则根据IP地址，在“机床基础数据”表中，检索出数据来源的机床编号，在“加工状态”表中新加一条记录，写入“工件图号”、“设备编码”、“计划编码”字段内容，将“完工时间”内容设为当前时间。

本发明的有益技术效果是：

采用本发明能够自动地记录，速度快、节省人力资源，成本低。根据实施效果，由于随时监控车间的数控机床的净加工时间，管理人员可以及时发现存在的问题，一般可以提高机床的利用率20%以上。

附图说明

图1是本发明数控机床监控系统的架构示意图。

图2是服务器对数据进行读取及处理的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

注：以下为叙述简便，将加工中心和数控机床统称为“机床”。

本发明的流程如下：

一、组建如图1所示的数控机床监控系统。

系统由加工中心（数控机床）、单串口服务器、RS232电缆、网络交换机、以太网电缆、服务器以及客户端组成。服务器和客户端分别接入网络交换机，各加工中心通过单串口服务器也分别接入网络交换机。单串口服务器与加工中心之间通过RS232电缆连接，单串口服务器与网络交换机之间则通过以太网电缆连接。

加工中心上带有RS232接口，并且按照其说明设置参数以保证其处于开放状态。单串口服务器的功能是将RS232电缆的信号转换成为以太网形式的输出，可以选用市场上已有的产品（例如台湾MOXA的5110单串口服务器），其它网络设备、终端、服务器选用通用产品。

上述网络的联通过程如下：按照说明给每个机床一个唯一的IP地址，储存在单串口服务器中，同时根据机床的参数设置波特率和其它必要的参数。在连通以后，利用编程语言如Visual basic或Visual C++，delphi等开发可在服务器和客户端运行的可执行程序，调用单串口服务器中自带的函数，即可在机床和服务器之间接收和发送信息。

 

二、在服务器上，运用数据库软件SQL-Server或Acess建立数据库。

在服务器上安装数据库管理软件（SQL-Server或Acess），建立数据库，包含三个表，所述三个表的数据结构如下：

a.     机床基础数据

b.加工状态

c.数控程序

三、在客户端上，运用编程语言开发出相应的功能模块界面，这些功能模块界面包括用户管理、机床基础数据管理、加工状态监控、数控程序编辑。

1）机床基础数据管理

用于记录各台机床的名称与型号、设备编码、以及IP地址、数控系统信息等，并将这些信息存放在“机床基础数据”表中。普通用户可以快速查询机床信息，管理员可以对机床信息增加、删减与改动。

2）加工状态监控

用于根据“加工状态”表显示每个工件在数控机床上开始加工和结束加工的时间，以及工件的图号，并显示其在该机床设备上的净加工时间。

3）数控程序编辑

该模块将文本文件形式的数控程序导入到数据库中，记录在“数控程序”表中，并在该数控程序的开头和结尾添加返回加工时间和工件图号的语句。

（I）导入以文本文件保存的数控程序。

（II）在数控程序的开始和结尾添加返回加工时间和工件图号的语句。

 

四、在机床上，利用所采用的数控系统的编程规则编制程序。为了简化输入，可以统一输入程序的框架，并将其存入机床内部的固定程序存放区，使其不被随意修改和删除。可以为其指定一个程序号。该程序框架如下：

POPEN

BPRNT[***--start]

PCLOS

其中***表示工件图号，--start表示该工件在该机床上开始加工。在数控程序的开头加入该子程序，一旦机床按照数控程序加工运行，数控系统会自动将***--start内容从串口发送出去，服务器端便可以接收到工件开工信息，将此信息放入数据库。同理，在数控程序的结尾自动加入以下程序：

POPEN

BPRNT[[***--end]

PCLOS

其中***表示工件图号，-- end表示该工件在该机床上结束加工。当数控程序运行到结尾处时，会自动将***--end内容从串口发送出去，服务器端便可以接收到工件完工信息，并进行后台处理，将此信息放入数据库。

以上有关数控程序代码部分是以FANUC系列数控机床为例编制的，其它系列数控机床的程序代码编制原理相同。

下面是服务器对数据进行读取及处理的过程，其流程可参见图2。

 

五、在服务器上进行后台处理，后台处理主要有两个扫描过程完成：

I、机床连接状态扫描

II、串口数据读取扫描

下面就这两个扫描过程分别具体描述。

（I）机床连接状态扫描

单串口服务器的电源与机床内部电源相连接，当机床开机时，单串口服务器会自动通上电，开始工作。

扫描过程如下：服务器不停地对每台机床的连接状态进行扫描，其方法是调用单串口服务器的内置函数nsio_open()，打开各机床对应的串口设备，如果该函数的返回值为>=0的数值，即返回值为port id号，则说明该串口打开成功，同时也就反映了该串口对应的机床处于开机状态，服务器随即将该机床的连接状态符设为1；反之，若函数的返回值<0，则说明串口未打开，机床处于关机状态，服务器将连接状态符设为0。见图2的步骤S01和步骤S02。

（II）串口数据读取扫描

当某一机床的串口设备连接上时，服务器便可以从机床串口输出的数据进行读取。

扫描过程：服务器不停地检测程序中的连接状态符是否为1，一旦检测到为1，则进行读取处理。服务器调用读取函数nsio_read()，该函数返回值为读取到的字符长度（Length of data received）>0，说明有数据从机床串口上传出来，若返回值<=0，则没有数据输出，继续读取，见图2的步骤S03。

 

六、服务器一旦检测到机床有数据输出，服务器便根据取得的工件图号或start、end信息将时间值写入“加工状态”表中的开工时间和完工时间中。为方便对本发明的理解，下面结合图2，通过实施例对各种程序的处理进行说明（以delphi为例）：

步骤S04——记录工件图号和开工时间到数据库中的程序：

如服务器上的程序接收到某台机床传过来的数据“***--start”，则根据IP地址，在“机床基础数据”表中，服务器上的程序可以检索出数据来源的机床编号，如4321，则在“加工状态”表中新加一条记录，将“工件图号”、“设备编码”、“计划编码”字段内容（文本型）设为“***”、“4321”、“2011-12-1/1”，将“开工时间”内容设为当前时间。

以delphi开发工具为例，控件table1与数据库的“加工状态”表绑定，以下程序为该表添加一行记录：

table1.Insert ;

table1.FieldByName(‘工件图号').AsString:='***';

table1.FieldByName(‘设备编码').AsString:='4321';

table1.FieldByName(‘计划编码').AsString:='2011-12-1/1';

table1.FieldByName(‘开工时间').AsString:=Now;

table1.Post ; 

t1:=Now;

t1为时间变量。

步骤S05——记录工件图号和完工时间到数据库中的程序：

如服务器上的程序接收到某台机床传过来的数据“***--end”，则根据IP地址，在“机床基础数据”表中，该程序可以检索出数据来源的机床编号，如4321，则在“加工状态”表中新加一条记录，将“工件图号”、“设备编码”、“计划编码”字段内容（文本型）设为“***”、“4321”、“2011-12-1/1”，将“完工时间”内容设为当前时间。

以delphi开发工具为例，控件table1与数据库的“加工状态”表绑定，以下程序为该表添加一行记录，同时计算出净加工时间，程序为：

table1.Insert ;

table1.FieldByName(‘工件图号').AsString:='***';

table1.FieldByName(‘设备编码').AsString:='4321';

table1.FieldByName(‘计划编码').AsString:='2011-12-1/1';

table1.FieldByName(完工时间').AsString:=Now;

table1.FieldByName(净加工时间').AsDatetime::=secondsbetween(Now;t1)

table1.Post ; 

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种数控机床监控方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）组建数控机床监控系统，系统由数控机床、单串口服务器、RS232电缆、网络交换机、以太网电缆、服务器以及客户端组成；将服务器和客户端接入网络交换机，将各数控机床通过单串口服务器接入网络交换机，单串口服务器与数控机床之间通过RS232电缆连接，单串口服务器与网络交换机之间通过以太网电缆连接；设置数控机床上的RS232接口为开放状态，为每个数控机床设置唯一的IP地址，储存在单串口服务器中，并根据数控机床的参数设置波特率；

（2）在所述服务器上建立表格形式的数据库，记录机床基础数据信息，以及加工状态信息、数控程序信息，所述表格形式的数据库包括：

a.机床基础数据：包括如下字段：ID、机床名称与型号、机床编号、IP、备注；

b.加工状态：包括如下字段：设备编码、工件图号、计划编码、开工时间、完工时间、净加工时间；

c.数控程序：包括如下字段：程序编码、设备编码、工件图号、工件图形、原程序号、程序、版本号、工艺员、校对员；

（3）在所述客户端上开发相应的功能模块界面，用于向服务器上的数据库输入信息并进行信息查询、信息显示，所述功能模块界面包括：

a′.机床基础数据管理：用于记录各台机床的名称与型号、设备编码、以及IP地址、数控系统信息，并将这些信息存放在“机床基础数据”表中；普通用户可以快速查询机床信息，管理员可以对机床信息增加、删减与改动；

b′.加工状态监控：用于“加工状态”表显示每个工件在数控机床上开始加工和结束加工的时间，以及工件的图号，并显示其在该机床设备上的净加工时间；

c′.数控程序编辑：用于将文本文件形式的数控程序导入到数据库中，记录在“数控程序”表中，并在该数控程序的开头和结尾添加返回加工时间和工件图号的语句；

（4）在所述数控机床上根据所采用的数控系统的编程规则编制数控程序，存入数控机床内部的固定程序存放区；

在数控程序的开头加入表示工件开工的子程序，当数控机床以数控加工的方式运行数控程序时，工件开工信息从串口发送出去，服务器接收到工件开工信息，将此信息放入数据库；

在数控程序的结尾加入表示工件完工的子程序，当数控程序运行到结尾处时，工件完工信息从串口发送出去，服务器接收到工件完工信息，并进行后台处理，将此信息放入数据库；

（5）所述服务器进行后台处理，包括以下两个扫描过程；

机床连接状态扫描：服务器调用单串口服务器的内置函数nsio_open()，打开各数控机床对应的串口设备，若该函数的返回值≥0的数值，即返回值为port id号，则说明该串口打开成功，同时也就反映了该串口对应的数控机床处于开机状态，服务器随即将该数控机床的连接状态符设为1；反之，若该函数的返回值<0，则说明串口未打开，该串口对应的数控机床处于关机状态，服务器将该数控机床的连接状态符设为0；

串口数据读取扫描：服务器不停地检测程序中的连接状态符是否为1，一旦检测到为1，则进行读取处理；服务器调用读取函数nsio_read()，该函数返回值为读取到的字符长度，若返回值>0，说明有数据从数控机床串口上传出来；若返回值≤0，则没有数据输出，继续读取；

（6）所述服务器一旦检测到数控机床有数据输出，服务器便根据所读取的程序数据进行以下处理：

记录工件图号和开工时间到数据库中：若服务器接收到数控机床传来的工件开工信息数据，则根据IP地址，在“机床基础数据”表中，检索出数据来源的机床编号，在“加工状态”表中新加一条记录，写入“工件图号”、“设备编码”、“计划编码”字段内容，将“开工时间”内容设为当前时间；

记录工件图号和完工时间到数据库中：若服务器接收到数控机床传来的工件完工信息数据，则根据IP地址，在“机床基础数据”表中，检索出数据来源的机床编号，在“加工状态”表中新加一条记录，写入“工件图号”、“设备编码”、“计划编码”字段内容，将“完工时间”内容设为当前时间。

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