CN107894752B - 基于多种通信手段的数控机床系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于多种通信技术的数控机床系统，包括网关、DNC设备、至少两台CNC设备。网关包括主控制模块、触摸式显示模块、Wifi通信模块和Zigbee通信模块；DNC设备包括DNC主控制模块、Wifi终端通信模块和Zigbee终端通信模块；CNC设备包括Wifi终端通信模块以及Zigbee终端通信模块。网关设备开机初始化后，触摸式显示模块显示管理员登录页面。采用上述系统保证了数控设备联网的稳定性。

Description

基于多种通信手段的数控机床系统
技术领域
本发明涉及数控机床领域，特别涉及一种基于多种通信手段的数控机床系统。
背景技术
数控技术是体现制造水平的核心技术，数控系统经历了数控(NC)阶段和计算机数控(CNC)阶段。传统的制造技术与生产模式大多采取单台数控设备的运行模式，没有很好的集成，加工质量和生产效率不高。为了改善这种状况，将数控加工设备联网集成实现远程管理与监控已成为制造技术的发展趋势之一，而采用单一的联网方式往往会存在网络性能不稳定，与实时需求不匹配的问题。此外，数控系统为强实时工业控制系统，对于单台数控设备的操作来说，对控制时间滞后和控制周期相当敏感，通信实时性是影响单台数控设备实现高速、高精加工的主要瓶颈之一，特别在多轴联动伺服运行控制应用场合，对现场总线的实时性、确定性有很高的要求。而采用何种通信技术保证数控设备联网的稳定性，以及如何提高单台数控设备的实时性是我们现在亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种解决上述问题的基于多种通信技术的数控机床系统，包括：
网关、DNC设备、至少两台CNC设备，其特征在于：
网关，用于实现系统内设备间信息的转换和传输，包括主控制模块、触摸式显示模块、Wifi通信模块以及Zigbee通信模块；网关设备开机初始化后，通过触摸式显示模块显示管理员登录页面，管理员登录认证成功后显示Wifi模式和Zigbee模式的手动选择信息，根据管理员的选择进入Wifi模式或Zigbee模式，若在预设时间内无选择，则默认自动进入Zigbee模式，Zigbee通信模块建立网络，扫描Zigbee特定信道，当接收到终端节点的加入请求，则保存终端节点地址并返回加入请求响应；
DNC设备，包括DNC主控制模块、Wifi终端通信模块A以及Zigbee终端通信模块B；DNC设备开机后初始化Wifi终端通信模块A以及Zigbee终端通信模块B，初始化完成后，Wifi终端通信模块A以及Zigbee终端通信模块B按照一定时间间隔，轮流在Wifi特定信道及Zigbee特定信道发送连接请求，若Wifi终端通信模块A接收到连接应答信息则通过Wifi终端通信模块A进行通信，并将Zigbee终端通信模块B设置为休眠模式，若Zigbee终端通信模块B接收到连接应答信息，则通过Zigebee终端通信模块B进行通信，并将Wifi终端通信模块A设置为休眠模式；
CNC设备，包括Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D；CNC设备开机后初始化Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D，初始化完成后，Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D按照一定时间间隔，轮流在Wifi特定信道及Zigbee特定信道发送连接请求，若Wifi终端通信模块C接收到连接应答信息则通过Wifi终端通信模块C进行通信，并将Zigbee终端通信模块D设置为休眠模式，若Zigbee终端通信模块D接收到连接应答信息，则通过Zigebee终端通信模块D进行通信，并将Wifi终端通信模块C设置为休眠模式。
进一步的，CNC设备还包括CNC系统控制模块以及至少两个伺服驱动器，Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D与CNC系统控制模块相连；至少两个伺服驱动器以及CNC系统控制模块之间通过CAN总线相连，并且CAN总线通过固定线路长度和类型的物理介质连接伺服驱动器和CNC系统控制模块，CNC系统控制模块根据各伺服驱动器连接到CAN总线的线路长度及物理介质类型为各伺服驱动器设置预补偿参数，用于调整伺服驱动器时间以及功率参数的偏移值。
进一步的，CAN总线可以采用双绞线或光纤。
附图说明
图1本发明实施例数控系统结构示意图；
图2是本发明实施例数控系统中CNC设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例都属于本发明的保护范围。
图1为本发明的一种多种通信技术的数控机床系统结构示意图，在该实施例中，数控机床系统包括：网关、DNC设备、至少两台CNC设备。
网关用于实现系统内设备间信息的转换和传输并可接收和转发外网中管理员利用移动终端向该系统内设备发送的查询指令和设置指令(图中未示出)，网关包括主控制模块、触摸式显示模块、Wifi通信模块以及Zigbee通信模块；DNC设备，包括DNC主控制模块、Wifi终端通信模块A以及Zigbee终端通信模块B；CNC设备，包括Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D。网关设备开机初始化后，通过触摸式显示模块显示管理员登录页面，管理员登录认证成功后显示Wifi模式和Zigbee模式的手动选择信息，根据管理员的选择进入Wifi模式或Zigbee模式，若网关设备开机初始化后，在预设时间内没有管理员登录操作或者管理员进行登录后未选择通信模式，则默认自动进入Zigbee模式，Zigbee通信模块建立网络，扫描Zigbee特定信道，当接收到终端节点的加入请求，则保存终端节点地址并返回加入请求响应。
DNC设备开机后初始化Wifi终端通信模块A以及Zigbee终端通信模块B，初始化完成后，Wifi终端通信模块A以及Zigbee终端通信模块B按照一定时间间隔，轮流在Wifi特定信道及Zigbee特定信道发送连接请求，若Wifi终端通信模块A接收到连接应答信息则通过Wifi终端通信模块A进行通信，并将Zigbee终端通信模块B设置为休眠模式，若Zigbee终端通信模块B接收到连接应答信息，则通过Zigbee终端通信模块B进行通信，并将Wifi终端通信模块A设置为休眠模式。CNC设备开机后初始化Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D，初始化完成后，Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D按照一定时间间隔，轮流在Wifi特定信道及Zigbee特定信道发送连接请求，若Wifi终端通信模块C接收到连接应答信息则通过Wifi终端通信模块C进行通信，并将Zigbee终端通信模块D设置为休眠模式，若Zigbee终端通信模块D接收到连接应答信息，则通过Zigebee终端通信模块D进行通信，并将Wifi终端通信模块C设置为休眠模式。
在通信过程中，网关主控制模块对当前正在使用的通信模块进行检测，并对待机的通信模块通信质量进行预估，若监测到通信模块通信质量差，且预计当前未使用的待机通信模块通信质量较好的情况下，发出通信模块切换指令。举例来说，若当前正在使用的通信模块为Zigbee通信模块，当接收到切换指令后，首先向地址表中的节点发送通信模块切换指令，当收到的应答达到地址表中总节点数的预设比例后，向网关主控模块发送切换准备就绪响应，网关主控模块接收到该响应后，向Wifi通信模块下发启动指令，向Zigbee下发停用指令。此时，Wifi通信模块启动并监听Wifi特定通信信道，向接收到连接请求的节点下发连接响应。DNC设备和CNC设备设备接收到切换指令后，发送指令应答，停用Zigbee，唤醒Wifi终端通信模块并发送Wifi连接请求。
在通信过程中，若DNC设备或CNC设备由于终端通信模块故障或干扰等原因导致当前正在使用的终端通信模块通信中断、连接失败后，在故障原因未知的情况下，按照一定时间间隔，轮流在Wifi特定信道及Zigbee特定信道发送连接请求，若Wifi终端通信模块接收到连接应答信息则通过Wifi终端通信模块进行通信，并将Zigbee终端通信模块设置为休眠模式，若Zigbee终端通信模块接收到连接应答信息，则通过Zigebee终端通信模块进行通信，并将Wifi终端通信模块设置为休眠模式。若设定阈值之内均为收到连接响应，则停止发送连接请求并发出报警信号。可以采用声音报错，也可采用短信想管理员报错。
进一步的，为提高单台数控设备的实时性，在CNC系统中，CNC设备采用CAN总线，如图2所示，CAN总线可以采用双绞线或光纤。且CNC设备中还包括CNC系统控制模块以及至少两个伺服驱动器，Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D与CNC系统控制模块相连；至少两个伺服驱动器以及CNC系统控制模块之间通过CAN总线相连，并且CAN总线通过固定线路长度和类型的物理介质连接伺服驱动器和CNC系统控制模块，CAN总线与连接其上的端点设备的物理线路长度可以彼此不同，但每个通信路径都不会随着时间的推移发生变化。每个伺服驱动在启动链路时从CNC系统控制模块获取预设补偿参数，CNC系统控制模块根据各伺服驱动器连接到CAN总线的线路长度及物理介质类型为各伺服驱动器设置预补偿参数，预补偿参数用于调整伺服驱动器时间以及功率参数的偏移值，例如插入损耗、时钟偏移，串扰，信噪比等。

Claims (1)

1.一种基于多种通信技术的数控机床系统，包括：网关、DNC设备、至少两台CNC设备，其特征在于：网关，用于实现系统内设备间信息的转换和传输，包括主控制模块、触摸式显示模块、Wifi通信模块以及Zigbee通信模块；网关设备开机初始化后，通过触摸式显示模块显示管理员登录页面，管理员登录认证成功后显示Wifi模式和Zigbee模式的手动选择信息，根据管理员的选择进入Wifi模式或Zigbee模式，若在预设时间内无选择，则默认自动进入Zigbee模式，Zigbee通信模块建立网络，扫描Zigbee特定信道，当接收到终端节点的加入请求，则保存终端节点地址并返回加入请求响应；
DNC设备，包括DNC主控制模块、Wifi终端通信模块A以及Zigbee终端通信模块B；DNC设备开机后初始化Wifi终端通信模块A以及Zigbee终端通信模块B，初始化完成后，Wifi终端通信模块A以及Zigbee终端通信模块B按照一定时间间隔，轮流在Wifi特定信道及Zigbee特定信道发送连接请求，若Wifi终端通信模块A接收到连接应答信息则通过Wifi终端通信模块A进行通信，并将Zigbee终端通信模块B设置为休眠模式，若Zigbee终端通信模块B接收到连接应答信息，则通过Zigebee终端通信模块B进行通信，并将Wifi终端通信模块A设置为休眠模式；
CNC设备，包括Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D；CNC设备开机后初始化Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D，初始化完成后，Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D按照一定时间间隔，轮流在Wifi特定信道及Zigbee特定信道发送连接请求，若Wifi终端通信模块C接收到连接应答信息则通过Wifi终端通信模块C进行通信，并将Zigbee终端通信模块D设置为休眠模式，若Zigbee终端通信模块D接收到连接应答信息，则通过Zigebee终端通信模块D进行通信，并将Wifi终端通信模块C设置为休眠模式；
其中，CNC设备还包括CNC系统控制模块以及至少两个伺服驱动器；
Wifi终端通信模块C以及Zigbee终端通信模块D与CNC系统控制模块相连；
至少两个伺服驱动器以及CNC系统控制模块之间通过CAN总线相连，并且CAN总线通过固定线路长度和类型的物理介质连接伺服驱动器和CNC系统控制模块，CNC系统控制模块根据各伺服驱动器连接到CAN总线的线路长度及物理介质类型为各伺服驱动器设置预补偿参数，用于调整伺服驱动器时间以及功率参数的偏移值；
其中，CAN总线可以采用双绞线或光纤。
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