CN108319225A - 一种基于rs232通讯的数控机床控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于RS232通讯的数控机床控制方法及系统，方法包括：调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码；将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作。本发明利用RS232通讯方式打破了通用性差的限制，能通用于市面主流数控控制系统，且RS232通讯方式不易受信号干扰，更稳定，还通过宏程序将第四轴和/或第五轴的旋转角度等控制参数写入机床的宏变量数据中，利用机床的宏变量能实现任意角度的控制，操作更方便。本发明可广泛应用于数控加工领域。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工领域，尤其是一种基于RS232通讯的数控机床控制方法及系统。
背景技术
数控机床是一种高精度、高效率的自动化机床，其按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。目前数控机床在国内3C行业应用广范，但机床控制部分长期以来一直依靠国外的数控系统，大部分数控系统厂商对国内数控机床均只开放了三轴(通常为X、Y、Z三正交的直线坐标轴)加工功能，如需增加第四轴、第五轴(能够沿着X轴或者Y轴旋转的2个旋转坐标轴，用于实现高精度加工)均需找数控系统厂商开通对应权限及购买与之匹配的驱动器和电机，才可实现对应功能。而且不同数控系统厂商之间的驱动器、电机等往往也无法共用，通用性较差。
随着产品结构的越来越复杂，大部分工厂都开始选择加装第四、第五轴来拓展加工能力，但受上述通用性差的限制，其生产极不方便，成本浪费严重。为此，有部分数控机床利用了机床I/O端口，通过修改数控机床内置的控制器参数来输出通用I/O信号控制电机驱动器(这种控制方式称为I/O控制方式)，以达到通用性控制的目的。但I/O控制方式易受信号干扰，不稳定，只可实现固定角度的控制(受控制器程序只能对常量进行控制的限制)，操作不方便。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种通用性好，稳定以及能实现任意角度控制的基于RS232通讯的数控机床控制方法及系统。
本发明所采取的第一技术方案是：
一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，包括以下步骤：
调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码；
将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作；
其中，所述第四轴执行单一角度的动作，所述第五轴执行复合角度的动作，所述复合角度至少包含有2个角度。
进一步，所述第四轴和/或第五轴的控制参数包括第四轴和/或第五轴的旋转角度以及第四轴和/或第五轴的旋转速度。
进一步，所述调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码这一步骤，具体包括：
数控机床的主程序根据预设的RS232通讯格式调用相应的宏程序；
在调用的宏程序中将第四轴和/或第五轴的控制参数输入相应的宏变量中；
在调用的宏程序中按照预设的RS232通讯格式对参数输入后的宏变量进行处理，生成相应的机床控制代码并输出，其中，处理包括转化和相加。
进一步，所述数控机床为工作台/主轴倾斜型机床，所述第四轴和第五轴分设于数控机床的工作台和主轴两侧，所述第四轴和第五轴为A轴、B轴和C轴中的任意两轴的组合。
进一步，所述数控机床的主程序根据预设的RS232通讯格式调用相应的宏程序时，其代码调用格式为：调用的代码类型号宏程序号旋转轴变量名旋转角度值旋转速度变量名旋转速度值。
进一步，所述数控机床的主程序根据预设的RS232通讯格式调用相应的宏程序时，其代码调用格式为：调用的代码类型号宏程序号零点旋转轴变量名0。
进一步，所述在调用的宏程序中按照预设的RS232通讯格式对参数输入后的宏变量进行处理，生成相应的机床控制代码并输出这一步骤，具体包括：
根据参数输入后的宏变量判断调用的宏程序是否满足预设循环跳出条件，若是，则跳出循环并执行下一步骤，反之，则继续进行循环；
将RS232通讯端口打开；
将参数输入后的宏变量按照预设的RS232通讯格式输出给RS232通讯端口；
关闭RS232通讯端口。
进一步，所述将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作这一步骤，具体包括：
将生成的机床控制代码通过RS232端口发送给第四轴和/或第五轴的驱动器；
第四轴和/或第五轴的驱动器根据接收的机床控制代码驱动与所述驱动器连接的电机，使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作；
在第四轴和/或第五轴相应的动作执行完成后，通过I/O信号反馈执行完成信号给数控机床，使数控机床进入加工状态。
本发明所采取的第二技术方案是：
一种基于RS232通讯的数控机床控制系统，包括：
机床控制代码生成模块，用于调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码；
RS232通讯模块，用于将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作；
其中，所述第四轴执行单一角度的动作，所述第五轴执行复合角度的动作，所述复合角度至少包含有2个角度。
本发明所采取的第三技术方案是：
一种基于RS232通讯的数控机床控制系统，包括：
存储器，用于存储所述程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如第一技术方案所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法。
本发明的有益效果是：本发明一种基于RS232通讯的数控机床控制方法及系统，调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码，通过宏程序将机床的控制参数存入机床控制代码中，然后结合机床的RS232通讯端口和驱动器实现了第四轴和/或第五轴的控制功能，利用RS232通讯方式打破了不同数控系统厂商之间的驱动器和电机通用性差的限制，能通用于市面主流数控控制系统，且RS232通讯方式不易受信号干扰，更稳定；本发明还通过宏程序将第四轴和/或第五轴的旋转角度等控制参数写入机床的宏变量数据中，利用机床的宏变量能实现任意角度的控制，操作更方便。
附图说明
图1为本发明一种基于RS232通讯的数控机床控制方法的整体流程图；
图2为本发明数控机床控制方法的一种具体实施原理框图。
具体实施方式
参照图1，本发明一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，包括以下步骤：
调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码；
将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作；
其中，所述第四轴执行单一角度的动作，所述第五轴执行复合角度的动作，所述复合角度至少包含有2个角度。
本发明生成相应的机床控制代码可以是M代码，其除了包含有旋转角度等第四轴、第五轴控制信息外，还包含有RS232通讯端口的控制信息(如RS232通讯端口打开或关闭等信息)。执行相应的动作是指第四轴、第五轴以预设的旋转速度旋转预设的角度后到达指定的位置。单一角度和复合角度中的角度，一般是指旋转角度。
进一步作为优选的实施方式，所述第四轴和/或第五轴的控制参数包括第四轴和/或第五轴的旋转角度以及第四轴和/或第五轴的旋转速度。
进一步作为优选的实施方式，所述调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码这一步骤，具体包括：
数控机床的主程序根据预设的RS232通讯格式调用相应的宏程序；
在调用的宏程序中将第四轴和/或第五轴的控制参数输入相应的宏变量中；
在调用的宏程序中按照预设的RS232通讯格式对参数输入后的宏变量进行处理，生成相应的机床控制代码并输出，其中，处理包括转化和相加。
进一步作为优选的实施方式，所述数控机床为工作台/主轴倾斜型机床，所述第四轴和第五轴分设于数控机床的工作台和主轴两侧，所述第四轴和第五轴为A轴、B轴和C轴中的任意两轴的组合。
进一步作为优选的实施方式，所述数控机床的主程序根据预设的RS232通讯格式调用相应的宏程序时，其代码调用格式为：调用的代码类型号宏程序号旋转轴变量名旋转角度值旋转速度变量名旋转速度值。
其中，调用的代码类型号可为M代码或G代码，旋转轴变量名代表第四轴和/或第五轴的名称(如A、B、C)。
进一步作为优选的实施方式，所述数控机床的主程序根据预设的RS232通讯格式调用相应的宏程序时，其代码调用格式为：调用的代码类型号宏程序号零点旋转轴变量名0。
其中，调用的代码类型号可为M代码或G代码。零点旋转轴变量名代表角度零点所在的轴的当前位置，例如，第四轴为A轴时，零点旋转轴变量名+0为A0，代表以第四轴的当前位置为角度零点位置。
进一步作为优选的实施方式，所述在调用的宏程序中按照预设的RS232通讯格式对参数输入后的宏变量进行处理，生成相应的机床控制代码并输出这一步骤，具体包括：
根据参数输入后的宏变量判断调用的宏程序是否满足预设循环跳出条件，若是，则跳出循环并执行下一步骤，反之，则继续进行循环；
将RS232通讯端口打开；
将参数输入后的宏变量按照预设的RS232通讯格式输出给RS232通讯端口；
关闭RS232通讯端口。
其中，预设循环跳出条件，可通过在宏程序中预先通过赋值等方式设定。
进一步作为优选的实施方式，所述将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作这一步骤，具体包括：
将生成的机床控制代码通过RS232端口发送给第四轴和/或第五轴的驱动器；
第四轴和/或第五轴的驱动器根据接收的机床控制代码驱动与所述驱动器连接的电机，使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作；
在第四轴和/或第五轴相应的动作执行完成后，通过I/O信号反馈执行完成信号给数控机床，使数控机床进入加工状态。
与图1的方法相对应，本发明一种基于RS232通讯的数控机床控制系统，包括：
机床控制代码生成模块，用于调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码；
RS232通讯模块，用于将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作；
其中，所述第四轴执行单一角度的动作，所述第五轴执行复合角度的动作，所述复合角度至少包含有2个角度。
与图1的方法相对应，本发明一种基于RS232通讯的数控机床控制系统，包括：
存储器，用于存储所述程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如本发明所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
如图2所示，以控制参数为旋转角度或旋转速度为例，本发明的一个具体实施例，其具体控制过程为：首先数控机床的主程序通过调用数控机床的宏程序来将设定的旋转角度或旋转速度存入机床变量，并结合预设RS232通讯格式生成相应的机床控制指令，然后利用机床RS232端口将包含有机床变量数据的机床控制指令输出至驱动器1和/或驱动器2，最后结合电机1和/或电机2来使得第四轴和/或第五轴以设定的旋转速度旋转设定的旋转角度。其中，设定的旋转角度的值域范围为-180度～180度。
以宏程序为FANUC CNC的宏程序，调用的代码类型号为M代码为例，数控机床的主程序代码的一个例子如下：
M900A80.F2000
其中，M900代表调用0003宏程序，A80代表将第四轴A轴旋转80度赋值给宏变量#1，F2000代表第四轴A轴的旋转速度为2000rad/s。
与主程序代码相对应，0003宏程序的部分代码如下：
O0003(0003宏程序代码)
IF[#1NE#0]GOTO3(若宏变量#1≠#0，则跳转至N3行)
IF[#2NE#0]GOTO4(若宏变量#2≠#0，则跳转至N4行)
N3(N3为程序段落中第3段的起始行标记)
IF[#2EQ#0]GOTO6(若宏变量#2＝#0，则跳转至N6行)
WHILE[#3NE#0]DO3(若宏变量#3≠#0，则循环执行N3所在程序段的内容，即循环执行从WHILE到END 3的内容)
#3000＝100.0(在出现异常时，将100.0赋值给宏变量#3000来进行报警，并停止宏程序的运行)
END3(停止执行N3所在的程序段内容)
POPEN(将RS232通讯端口打开)
DPRNT[A#101[43]+B#100[43]+F#9[40]](将角度和速度宏变量进行输出，A为第四轴，B为第五轴，F为旋转速度，#101[43]为截取101号宏变量#101的小数点前4位以及小数点后3位的数值，#100[43]为截取100号宏变量#100的小数点前4位以及小数点后3位的数值，#9[40]为仅截取9号宏变量的小数点前4位的数值而忽略其它数值)
PCLOS(RS232通讯端口关闭)
GOTO2(跳转至N2行)
N6(N3为程序段落中第6段的起始行标记)
……
而预设RS232通讯格式的定义主要包括如下三组：
(1)、第一组格式：A0+C0(第四轴为A轴，第五轴为C轴)或B0+C0(第四轴为B轴，第五轴为C轴)。
相应地，机床指令(即主程序的代码)为：M900A0C0或M900B0C0。
机床指令的含义为：将A轴当前位置设置为零点或将B轴当前位置设置为零点。
(2)、第二组格式：A90.135+F3000或B-85.6+F3000(第四轴为A轴，第五轴为B轴，F为旋转速度)。
相应地，机床指令(即主程序的代码)为：M900A90.135F3000或M900B-85.6F3000。
机床指令的含义为：将A轴位置以转速3000rad/s旋转到90.135度/将B轴位置以转速3000rad/s旋转到-85.6度。
3、第三组格式：A90.135+B-85.0+F3000(第四轴为A轴，第五轴为B轴，F为旋转速度)。
相应地，机床指令(即主程序的代码)为：M900A90.135B-85.0F3000。
机床指令的含义为：将A轴位置旋转到90.135度，将B轴位置旋转到-85.0度，并以转速3000rad/s的速度使AB两轴同时旋转到位。
机床控制指令通过RS232端口以预设RS232通讯格式发送给驱动器后，驱动器依定义的标准格式(即预设RS232通讯格式)进行判断后驱动电机1和/或电机2执行相应的动作，第四和/或第五轴旋转到位后以I/O信号形式反馈完成信号至机床，整个控制动作完成，机床进入加工状态。
综上所述，本发明一种基于RS232通讯的数控机床控制方法及系统，通过宏程序将机床的控制参数存入机床控制代码中，然后结合机床的RS232通讯端口和驱动器实现了第四轴和/或第五轴的控制功能，具有以下优点：
a.利用RS232通讯方式打破了不同数控系统厂商之间的驱动器和电机通用性差的限制，能通用于市面主流的数控控制系统；
b.通过宏程序的宏变量可直接控制第四、五轴旋转任意角度，操作更方便；
c.与I/O信号相比，RS232信号稳定、响应迅速、安全可靠。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码；
将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作；
其中，所述第四轴执行单一角度的动作，所述第五轴执行复合角度的动作，所述复合角度至少包含有2个角度。
2.根据权利要求1所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，其特征在于：所述第四轴和/或第五轴的控制参数包括第四轴和/或第五轴的旋转角度以及第四轴和/或第五轴的旋转速度。
3.根据权利要求2所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，其特征在于：所述调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码这一步骤，具体包括：
数控机床的主程序根据预设的RS232通讯格式调用相应的宏程序；
在调用的宏程序中将第四轴和/或第五轴的控制参数输入相应的宏变量中；
在调用的宏程序中按照预设的RS232通讯格式对参数输入后的宏变量进行处理，生成相应的机床控制代码并输出，其中，处理包括转化和相加。
4.根据权利要求3所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，其特征在于：所述数控机床为工作台/主轴倾斜型机床，所述第四轴和第五轴分设于数控机床的工作台和主轴两侧，所述第四轴和第五轴为A轴、B轴和C轴中的任意两轴的组合。
5.根据权利要求3所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，其特征在于：所述数控机床的主程序根据预设的RS232通讯格式调用相应的宏程序时，其代码调用格式为：调用的代码类型号宏程序号旋转轴变量名旋转角度值旋转速度变量名旋转速度值。
6.根据权利要求3所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，其特征在于：所述数控机床的主程序根据预设的RS232通讯格式调用相应的宏程序时，其代码调用格式为：调用的代码类型号宏程序号零点旋转轴变量名0。
7.根据权利要求6所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，其特征在于：所述在调用的宏程序中按照预设的RS232通讯格式对参数输入后的宏变量进行处理，生成相应的机床控制代码并输出这一步骤，具体包括：
根据参数输入后的宏变量判断调用的宏程序是否满足预设循环跳出条件，若是，则跳出循环并执行下一步骤，反之，则继续进行循环；
将RS232通讯端口打开；
将参数输入后的宏变量按照预设的RS232通讯格式输出给RS232通讯端口；
关闭RS232通讯端口。
8.根据权利要求1所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法，其特征在于：所述将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作这一步骤，具体包括：
将生成的机床控制代码通过RS232端口发送给第四轴和/或第五轴的驱动器；
第四轴和/或第五轴的驱动器根据接收的机床控制代码驱动与所述驱动器连接的电机，使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作；
在第四轴和/或第五轴相应的动作执行完成后，通过I/O信号反馈执行完成信号给数控机床，使数控机床进入加工状态。
9.一种基于RS232通讯的数控机床控制系统，其特征在于：包括：
机床控制代码生成模块，用于调用数控机床的宏程序来将第四轴和/或第五轴的控制参数写入机床相应的宏变量中，并结合RS232通讯方式生成相应的机床控制代码；
RS232通讯模块，用于将生成的机床控制代码通过RS232端口发送至第四轴和/或第五轴的驱动器，以使得第四轴和/或第五轴执行相应的动作；
其中，所述第四轴执行单一角度的动作，所述第五轴执行复合角度的动作，所述复合角度至少包含有2个角度。
10.一种基于RS232通讯的数控机床控制系统，其特征在于：包括：
存储器，用于存储所述程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1-8任一项所述的一种基于RS232通讯的数控机床控制方法。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Address after: 518110 Silicon Valley Power Vehicle Electronic Pioneer Park, 334 Guiyue Road, Guanlanwabei Community, Guanlan Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: SMARTGUY INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Applicant after: CONPROFE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Address before: 518110 Silicon Valley Power Vehicle Electronic Pioneer Park, 334 Guiyue Road, Guanlanwabei Community, Guanlan Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: SHENZHEN KEYIZHAN AUTOMATION CO.,LTD. Applicant before: CONPROFE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510663 Room 101, building a, No. 6, Nanyun 2nd Road, Huangpu District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: SMARTGUY INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Applicant after: CONPROFE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Address before: 518110 Silicon Valley Power Vehicle Electronic Pioneer Park, 334 Guiyue Road, Guanlanwabei Community, Guanlan Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: SMARTGUY INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Applicant before: CONPROFE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. |
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Application publication date: 20180724 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |