CN108021526A - 一种用于数控系统串口加工的通讯系统及方法 - Google Patents
一种用于数控系统串口加工的通讯系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于数控系统串口加工的通讯系统及方法，系统包括：由组件数据加载模块、协议生成模块以及通讯模块组成的用户端，用于生成具有指定协议的数据流；由数据缓冲区、协议解析模块以及机床控制模块组成的NC服务端，用于解析用户端生成的具有指定协议的数据流。方法为：用户端通过数据加载模块，将指定工件程序文件按程序名、行号逐行加载，通过协议生成模块生成具有指定协议的数据流，再将数据流传递给NC服务端解析；NC服务端创建缓冲区接收用户端生成的数据流，通过协议解析模块将解析的工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块执行指定的机床动作。本发明支持G代码协议定制，支持循环、多次加工，以及串口程序与本地程序的切换加工。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域，具体的说是一种用于数控系统串口加工的通讯系统及方法。
背景技术
随着我国工业化进程的日益推进，大量高性能的机床被应用于生产实践，随着加工工艺复杂度的不断增加，用于数控加工的工件程序文件过多的消耗了系统资源，为系统配备具有更大容量的存储空间无形中增加了生产成本。
随着硬件技术及串口技术的发展，越来越多的用户希望将加工程序通过串口技术与数控系统实现通讯，使加工程序在不拷贝到数控系统本机的情况下，通过串口通讯的方式实现程序运行。
综上所述，数控系统面临如何解决通过串口通讯的方式实现工件程序运行的问题。
发明内容
针对现有数控加工系统只能通过本地硬盘加工工件程序文件，大大占用系统资源、提高硬件成本的不足之处，本发明解决的技术问题是提供了一种用于数控系统串口加工的通讯系统及方法，该方法能够实现工件程序串口传输，用户无需再将用户拷贝到数控系统本地即可以实现对指定程序的加工，提高了生产效率，降低了生产成本。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于数控系统串口加工的通讯系统，包括：
用户端，用于通过数据加载模块，将指定工件程序文件按程序名、行号逐行进行加载，通过协议生成模块生成具有指定协议的数据流，将数据流通过通讯模块，传递给NC服务端解析；
NC服务端，用于创建缓冲区接收用户端生成的数据流，通过协议解析模块将数据流解析成工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块，最后通过机床控制模块执行指定的机床动作。
所述工件程序文件中包含：工艺指令位置信息、外围设备控制信息。
所述具有指定协议的数据流中包含：工件程序文件的程序名和行号、与工艺指令信息对应的G代码、与外围设备控制信息对应的辅助功能码。
所述用户端包括：
数据加载模块，用于按程序名、行号逐行加载指定工件程序文件；
协议生成模块，包括基本信息层、G代码识别层、辅助功能层；所述基本信息层用于生成工件程序文件的程序名和行号、G代码识别层用于生成对应工艺指令位置信息的G代码、辅助功能层用于生成对应外围设备控制信息的辅助功能码；
通讯模块，用于将协议生成模块生成的数据流传递给NC服务端。
所述NC服务端包括：
数据缓冲区，用于接收用户端生成的数据流；
协议解析模块，用于读取程序名、行号、加工G代码、辅助功能码，再将程序名、加工G代码、辅助功能码解析成对应的工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块；
机床控制模块，用于按工艺指令位置信息、外围设备控制信息执行指定的机床动作。
一种用于数控系统串口加工的通讯方法，包括以下步骤：
用户端通过数据加载模块，将指定工件程序文件按程序名、行号逐行进行加载，通过协议生成模块生成具有指定协议的数据流，将数据流通过通讯模块，传递给NC服务端解析；
NC服务端首先创建缓冲区用于接收用户端生成的数据流，通过协议解析模块将将数据流解析成工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块，最后通过机床控制模块执行指定的机床动作。
所述工件程序文件中包含：工艺指令位置信息、外围设备控制信息。
所述具有指定协议的数据流中包含：工件程序文件的程序名和行号、与工艺指令信息对应的G代码、与外围设备控制信息对应的辅助功能码。
所述协议生成模块生成具有指定协议的数据流，将数据流通过通讯模块，包括以下步骤：
从数据加载模块获取一行数据；
判断当前行是否有程序名信息；
若有程序名信息，则设置数据流开始位为1；本行数据流生成完成；
若没有文件名信息，则设置数据流开始位为0；
判断是否是工艺指令位置信息；
若是工艺指令位置信息，则将工艺指令位置信息对应的G代码信息写入数据流；本行数据流生成完成；
若不是工艺指令位置信息；
判断当前行是否是外围设备控制信息；
若是外围设备控制信息，将外围设备控制信息对应的辅助代码写入数据流；
判断当前外围设备控制信息是否是程序结束代码；
若是程序结束代码，本行数据流生成完成；
若不是程序结束代码，则重新从数据加载模块获取一行数据；
若不是外围设备控制信息，则给出程序出错警告；本行读取结束。
所述协议解析模块将将数据流解析成工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块，包括以下步骤：
从缓冲区获取一行数据信息；
判断是否是程序名信息；
若是程序名信息，则发送指令给机床控制模块，显示该程序名；
若不是程序名信息；
判断是否是G代码信息；
若是G代码信息，发送G代码对应的工艺指令位置信息给机床控制模块，执行工艺指令位置信息指定的位置指令；从缓冲区获取下一行数据信息；
若不是G代码信息；
判断是否是辅助代码信息；
若是辅助代码信息；
判断是否是程序结束代码；
若是程序结束代码；本次解析过程结束；
若不是程序结束代码，则发送辅助代码对应的外围设备控制信息给机床控制模块，执行外围设备控制信息指定的指令；
判断是否是循环辅助代码信息；
若是循环辅助代码信息，则获取循环辅助代码指定行信息；
若不是循环辅助代码信息，从缓冲区获取下一行数据信息；
若不是辅助代码，则给出程序出错警告；本次解析过程结束。
本发明具有以下优点及有益效果：
1.支持G代码协议定制。本发明串口传输协议通过动态加载等方式实现对客户自定义G代码的解析，使数控系统支持不同规格G代码的加工程序。
2.支持循环加工。本发明方法可以完成对G代码程序的循环、多次加工，解决串口传输数据单向传输，无法保存的问题。
3.支持串口程序与本地程序通讯。采用本发明方法的数控系统不仅可以完成串口加工，也可以通过串口数据传输，调用本地工件程序，从而完成主程序与子程序的切换加工。
附图说明
图1为本发明方法的总体结构图；
图2为本发明方法的协议生成模块结构图；
图3为本发明方法的协议生成过程流程图；
图4为本发明方法的协议解析模块协议解析流程图。
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。
本发明一种用于数控系统串口加工的通讯系统，包括：
将串口加工平台划分为用户端和NC服务端两部分；
将用户端划分为数据加载模块、协议生成模块以及通讯模块三部分；
将协议生成模块划分为基本信息层、G代码识别层、辅助功能层三层；
将NC服务端划分为数据缓冲区、协议解析模块及机床控制模块三部分；
一种用于数控系统串口加工的通讯方法，包括：
用户端通过数据加载模块，将指定工件程序文件按程序名、行号逐行进行加载，通过协议生成模块生成具有指定协议的数据流，将数据流通过通讯模块，传递给NC服务端解析。
NC服务端首先创建缓冲区用于接收用户端生成的数据流，通过协议解析模块将程序名、加工G代码、辅助功能码解析成对应的工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块，最后通过机床控制模块执行各代码指定的机床动作。
工艺指令位置信息指数控加工标准G代码信息，如G01直线运动指令、G02圆弧运动指令，外围设备控制信息指数控机床外围设备的开启和关闭信息，如冷却、液压、照明设备的开启和关闭信息。
如图1所示，为实施本发明方法的总体结构图。用户端和NC服务端由串口完成协议数据的传递。本发明用户端通过数据加载模块，将指定工件程序文件按程序名、行号逐行进行加载，通过协议生成模块生成具有指定协议的数据流，将数据流通过通讯模块，传递给NC服务端解析。NC服务端首先创建缓冲区用于接收用户端生成的数据流，通过协议解析模块将程序名、加工G代码、辅助功能码解析成工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块，最后通过机床控制模块执行各代码指定的机床动作。
所述数据加载模块负责将工件程序逐行加载，发送给协议生成模块。
所述用户端协议生成模块的结构如图2所示。所述协议生成模块由基本信息层、G代码识别层、辅助功能层组成。负责将数据按照指定的协议格式封装成数据流。
如图3所示，协议生成模块将工件程序生成串口数据的过程如下：
从数据加载模块获取一行数据；
判断当前行是否有文件名信息；
若有文件名信息，则设置数据流开始位为1；
本行数据流生成完成；
若没有文件名信息，则设置数据流开始位0；
判断是否是工艺指令位置信息；
若是工艺指令位置信息，则将工艺指令位置信息对应的G代码信息写入数据流；
本行数据流生成完成；
若不是工艺指令位置信息；
判断当前行是否是外围设备控制信息；
若是外围设备控制信息，将外围设备控制信息对应的辅助代码写入数据流；
判断当前外围设备控制信息是否是程序结束代码；
若是程序结束代码，本行数据流生成完成；
若不是程序结束代码，则重新从数据加载模块获取一行数据；
若不是外围设备控制信息，则给出程序出错警告；
本行读取结束。
所述通讯模块负责将数据流通过串口以指定的频率及校验方式传递给NC服务端。
所述数据缓冲区负责将串口数据流加载到本地缓存，用于程序循环调用。
所述协议解析模块辅助将缓冲区中的数据流按照协议解析为机床控制指令，发送给机床控制模块。
如图4所示，协议解析模块解析数据流的过程如下：
从缓冲区获取一行数据信息；
判断是否是程序名信息；
若是程序名信息，则发送指令给机床控制模块，显示该程序名；
若不是程序名信息；
判断是否是G代码信息；
若是G代码信息，发送G代码对应的工艺指令位置信息给机床控制模块，执行工艺指令位置信息指定的位置指令。
从缓冲区获取下一行数据信息；
若不是G代码信息；
判断是否是辅助代码信息
若是辅助代码信息；
判断是否是程序结束代码；
若是程序结束代码；
本次解析过程结束；
若不是程序结束代码，则发送辅助代码对应的外围设备控制信息给机床控制模块，执行外围设备控制信息指定的指令。
判断是否是循环辅助代码信息；
若是循环辅助代码信息，则获取循环辅助代码指定行信息；
若不是循环辅助代码信息，
从缓冲区获取下一行数据信息；
若不是辅助代码，则给出程序出错警告；
本次解析过程结束。
所述机床控制模块负责控制机床伺服轴运行，采集运动控制数据以及当前加工运行状态。
为测试本发明方法实施例配置如下：
数控系统：LT-GJ301数控系统，硬件平台为VIA C3 533ACPU，256M内存；
数控机床：型号为CAK6116
基于Windows Xp操作系统的PC机，硬件平台为Intel Core2 2.10GHz CPU,1GB内存。
所述数控系统部分，完成做为NC服务端，采用基于RTLinux实时操作系统的蓝天数控系统平台。该平台的机床控制单元由蓝天数控系统的任务控制器、运动控制器和可编程控制器组成，组件生成模块与协议栈模块分本基于本发明提供的统一接口开发完成。
所述用户端是基于QT图形开发库及标准串口协议开发完成的功能模块。
本方法实际使用操作具体为：
在PC机端应用用户终端，选择所要执行的工件程序，通过串口配置及协议配置上传至NC服务端。
启动系统，通过NC服务端读取要加工工件程序的文件名，文件信息，通过机床控制模块实际加工运行。
Claims (10)
1.一种用于数控系统串口加工的通讯系统，其特征在于，包括：
用户端，用于通过数据加载模块，将指定工件程序文件按程序名、行号逐行进行加载，通过协议生成模块生成具有指定协议的数据流，将数据流通过通讯模块，传递给NC服务端解析；
NC服务端，用于创建缓冲区接收用户端生成的数据流，通过协议解析模块将数据流解析成工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块，最后通过机床控制模块执行指定的机床动作。
2.根据权利要求1所述的一种用于数控系统串口加工的通讯系统，其特征在于，所述工件程序文件中包含：工艺指令位置信息、外围设备控制信息。
3.根据权利要求1所述的一种用于数控系统串口加工的通讯系统，其特征在于，所述具有指定协议的数据流中包含：工件程序文件的程序名和行号、与工艺指令信息对应的G代码、与外围设备控制信息对应的辅助功能码。
4.根据权利要求1所述的一种用于数控系统串口加工的通讯系统，其特征在于，所述用户端包括：
数据加载模块，用于按程序名、行号逐行加载指定工件程序文件；
协议生成模块，包括基本信息层、G代码识别层、辅助功能层；所述基本信息层用于生成工件程序文件的程序名和行号、G代码识别层用于生成对应工艺指令位置信息的G代码、辅助功能层用于生成对应外围设备控制信息的辅助功能码；
通讯模块，用于将协议生成模块生成的数据流传递给NC服务端。
5.根据权利要求1所述的一种用于数控系统串口加工的通讯系统，其特征在于，所述NC服务端包括：
数据缓冲区，用于接收用户端生成的数据流；
协议解析模块，用于读取程序名、行号、加工G代码、辅助功能码，再将程序名、加工G代码、辅助功能码解析成对应的工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块；
机床控制模块，用于按工艺指令位置信息、外围设备控制信息执行指定的机床动作。
6.一种用于数控系统串口加工的通讯方法，其特征在于包括以下步骤：
用户端通过数据加载模块，将指定工件程序文件按程序名、行号逐行进行加载，通过协议生成模块生成具有指定协议的数据流，将数据流通过通讯模块，传递给NC服务端解析；
NC服务端首先创建缓冲区用于接收用户端生成的数据流，通过协议解析模块将将数据流解析成工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块，最后通过机床控制模块执行指定的机床动作。
7.根据权利要求6所述的一种用于数控系统串口加工的通讯方法，其特征在于，所述工件程序文件中包含：工艺指令位置信息、外围设备控制信息。
8.根据权利要求6所述的一种用于数控系统串口加工的通讯方法，其特征在于，所述具有指定协议的数据流中包含：工件程序文件的程序名和行号、与工艺指令信息对应的G代码、与外围设备控制信息对应的辅助功能码。
9.根据权利要求6所述的一种用于数控系统串口加工的通讯方法，其特征在于所述协议生成模块生成具有指定协议的数据流，将数据流通过通讯模块，包括以下步骤：
从数据加载模块获取一行数据；
判断当前行是否有程序名信息；
若有程序名信息，则设置数据流开始位为1；本行数据流生成完成；
若没有文件名信息，则设置数据流开始位为0；
判断是否是工艺指令位置信息；
若是工艺指令位置信息，则将工艺指令位置信息对应的G代码信息写入数据流；本行数据流生成完成；
若不是工艺指令位置信息；
判断当前行是否是外围设备控制信息；
若是外围设备控制信息，将外围设备控制信息对应的辅助代码写入数据流；
判断当前外围设备控制信息是否是程序结束代码；
若是程序结束代码，本行数据流生成完成；
若不是程序结束代码，则重新从数据加载模块获取一行数据；
若不是外围设备控制信息，则给出程序出错警告；本行读取结束。
10.根据权利要求6所述的一种用于数控系统串口加工的通讯方法，其特征在于所述协议解析模块将将数据流解析成工艺指令位置信息、外围设备控制信息发送给机床控制模块，包括以下步骤：
从缓冲区获取一行数据信息；
判断是否是程序名信息；
若是程序名信息，则发送指令给机床控制模块，显示该程序名；
若不是程序名信息；
判断是否是G代码信息；
若是G代码信息，发送G代码对应的工艺指令位置信息给机床控制模块，执行工艺指令位置信息指定的位置指令；从缓冲区获取下一行数据信息；
若不是G代码信息；
判断是否是辅助代码信息；
若是辅助代码信息；
判断是否是程序结束代码；
若是程序结束代码；本次解析过程结束；
若不是程序结束代码，则发送辅助代码对应的外围设备控制信息给机床控制模块，执行外围设备控制信息指定的指令；
判断是否是循环辅助代码信息；
若是循环辅助代码信息，则获取循环辅助代码指定行信息；
若不是循环辅助代码信息，从缓冲区获取下一行数据信息；
若不是辅助代码，则给出程序出错警告；本次解析过程结束。
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