基于RS232接口的PC與數控沖床的數據通訊

邱兆義 秦自凱 郭林松

（中國船舶重工集團公司第七一二研究所，武漢 430064）

0 引言

數控沖床是電氣控制柜等鈑金類結構件加工的主要設備之一，在薄板結構零件的批量加工制造中起著重要的作用。許多早期的數控沖床大多是借助于軟驅和3.5寸磁盤來實現 PC 與設備之間的數據存儲和傳輸。隨著數據存儲技術的飛速發展，軟驅和磁盤存儲介質已經被淘汰，因此，數據的傳輸成為早期數控沖床面臨的一個必須要解決的問題。由于RS232接口作為早期的標準接口之一被廣泛應用于計算機通信和數控設備中，因此，利用數控沖床的數控系統自帶的RS232接口來實現與 PC機的點對點通訊是最簡單易行的方案。

我所的一臺數控沖床一直以來都是采用軟驅和磁盤進行數控程序的傳輸，目前面臨著軟驅壞、磁盤無處采購而造成的數據無法傳輸、數控沖床不能充分使用的問題。為了解決該問題，本文利用RS232接口的通訊功能很好地實現了Windows XP操作系統下的PC與數控沖床的數據通訊。

1 RS232接口簡介

RS232是上世紀6O年代末美國電子工業協會（EIA）頒布的總線標準[1]，它的全名是“數據終端設備(DTE)和數據通訊設備(DCE)之間串行二進制數據交換接口技術標準”[2]。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊，收發端的數據信號是相對于信號地，典型的RS232信號在正負電平之間擺動，在發送數據時，發送端驅動器輸出正電平在+5～+15 V、負電平在-5～-15 V，當無數據傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數據到結束，線上電平從 TTL電平到 RS232電平再返回TTL電平[2]。目前，RS232是PC機與通信工業中應用最廣泛的一種串行接口[3,4]，在大多數數控設備和計算機上配備的RS232接口主要為9針（孔）的DB9結構形式，其結構簡圖如圖1，管腳定義如表1。

圖1 RS232接口

表1 RS232接口管腳定義

2 數據通訊系統的硬件配置

利用RS232接口要實現PC機與數控沖床的點對點數據通訊，必須的硬件配置是不可缺少的。通訊系統實施方案的硬件配置包括：計算機、RS232光電隔離長線驅動器、RS232傳輸電纜、數控系統及RS232接口（數控沖床自帶）。

（1）計算機

計算機主要用來安裝自動編程軟件和數據通訊軟件以及提供PC端的RS232接口。考慮到要流暢運行Windows XP操作系統、自動編程軟件ProCAM2000和數據通訊傳輸軟件WinPCIN，本文中的計算機配置為Intel Pentium 4 CPU，512M內存，Windows XP操作系統。

（2）RS232光電隔離長線驅動器

RS232光電隔離長線驅動器具有高速光電隔離功能，可以遠距離隔離傳送 TXD、RXD、SG三線RS232信號，使得相互連接的串口通信設備不再共地，通信信號之間沒有了電接觸[5]，可有效防止設備之間由于地不平衡、雷擊、浪涌或強電磁信號干擾引起的串口損壞及靜電擊穿。同時，長線驅動器能將 RS232信號的遠程傳輸延長 10 km，有效解決了RS232傳輸距離最大約為15 m[2]的問題。

（3）RS232傳輸電纜

RS232傳輸電纜用于PC端與設備端的接口連接，由一根10m長的9芯屏蔽電纜和2只DB9插頭（孔）組成，其電纜連接方式如圖2：

（4）數控系統及RS232接口

本文中數控沖床的數控系統為西門子的SINUMERIK840D系統，自帶有COM1和COM2兩個RS232接口。

圖2 RS232電纜連接圖

3 數據通訊系統的軟件配置

數控通訊系統的軟件包含了自動編程軟件ProCAM2000和數據通訊傳輸軟件WinPCIN，分別用來實現數控程序的自動生成和計算機與數控沖床之間的程序傳輸。

3.1 自動編程軟件ProCAM2000

ProCAM2000是購置數控沖床時配帶的自動編程軟件，可提供 CAD繪圖和 CAM自動生成NC程序代碼，系統成熟穩定，界面友好，功能比較完善，被廣泛應用在數控沖切加工的自動編程中。本文對ProCAM2000繪圖和編程、NC代碼生成等操作方法在此不再詳述。在Windows XP操作系統的計算機上安裝使用ProCAM2000時還需解決以下兩個問題：

（1）ProCAM2000軟件的漢化

ProCAM2000軟件版本是英文版本，對操著者來說，操作使用很不方便。為了對該軟件進行漢化處理，除可使用后期版本提供的專用漢化軟件包進行漢化處理外，也可將 Werrors.sys、Wprmptln.sys、Wprompt.sys、Zwerrors.sys、Zwprmpln.sys、Zwprompt.sys六個系統漢化文件覆蓋拷貝在ProCAM根目錄下的cad的子目錄下進行漢化處理。本文中對ProCAM2000軟件的漢化處理采取后一種方式，將上述六個漢化的系統文件覆蓋拷貝即可。

（2）ProCAM2000軟件的加密狗驅動程序的解決

ProCAM2000的正版軟件采用硬件加密狗加密，該版本僅適用于MSDOS/Windows98的操作系統環境，無法在Windows XP操作系統下運行。為了解決加密狗在Windows XP操作系統下運行問題，通過相關資料的查詢，在互聯網上下載了一個適用于Windows XP操作系統的加密狗驅動程序 RainbowSSD5.39.2.exe，安裝后很好的解決了ProCAM2000在Windows XP操作系統下的正常運行。

3.2 數據通訊軟件WinPCIN

由于數控沖床的數控系統為西門子的SINUMERIK840D系統，因此，在數據通訊軟件的選擇上直接選用西門子公司的數控系統通訊軟件。西門子公司提供的數據通訊軟件有 PCIN（DOS版）和WinPCIN（Windows版）兩種適用于不同操作系統的版本，本文根據計算機的操作系統確定選用WinPCIN來實現PC機與數控沖床的數據通訊。

WinPCIN是西門子公司開發的一款用于在計算機與西門子數控系統之間進行數據傳輸的軟件，可傳輸的數據類型包括機床的初始化文件、零件加工程序以及機床數據等內容。目前WinPCIN支持西門子的 SINUMERIK801、SINUMERIK802C/S、 SINUMERIK802D、SINUMERIK810D和SINUMERIK840D系統等與計算機的數據傳輸。

點擊啟動運行 WinPCIN，進入通訊軟件WinPCIN1.2.0的操作主界面如圖3，界面上主要按鈕的定義如表2。

表2 WinPCIN主界面主要按鈕定義

4.1 PC端WinPCIN通訊軟件的參數設置

運行進入 WinPCIN的主界面后，點擊“RS232 Config”，進入如圖4的RS232通訊參數設置界面，各主要參數定義及設置如表 3，其它參數由軟件默認，設置完后點擊“Save & Activate”（存盤并激活）即可。

圖3 WinPCIN操作主界面

圖4 PC端RS232通訊參數設置界面

表3 WinPCIN的RS232參數定義及設置

4.2 機床端的通訊參數的設置

啟動數控沖床，待機床啟動處于正常工作狀態后，依次按下數控系統操作面板的“服務”、“接口”功能鍵，出現 RS232接口的通訊參數設置界面。

按照通訊協議必須一致的原則，機床端的主要通訊參數設置如表 4，其它參數由數控系統默認即可。

5 PC與數控沖床的通訊實現

按照上述的方法把通訊參數設置完成后，即可進行PC與數控沖床的點對點通訊傳輸。

5.1 數控程序從PC端向機床端的傳輸

利用ProCAM2000自動編程軟件生成NC數控程序，在PC端WinPCIN軟件主界面點擊“Sent Data”按鈕，選擇要傳輸的數控程序名（程序名.txt文件）后，在數控沖床的操作面板依次按下<服務>、<數據輸入>、功能鍵，操作面板顯示“COM狀態信息：數據傳輸在進行”，傳輸完畢，面板出現保存對話界面，選擇“是”，數控程序保存到機床的“工件程序”內，傳輸結束。

表4 機床端RS232通訊參數設置

5.2 數控程序從機床端向PC端的傳輸

6 結束語

在 RS232接口的基礎上，借助于ProCAM2000自動編程軟件和計算機的資源，利用 WinPCIN 通訊軟件實現了 PC與數控沖床的的數據通訊。通過PC和機床兩端傳輸程序的NC代碼對比驗證和實際運行，傳輸的數據安全、正確、可靠。該方案較好的解決了早期數控沖床的數據傳輸問題，在實際生產中得到了切實應用。

[1]季照平, 邱玉琴. 基于CAXA-DNC 的機床數據通信[J]. 裝備制造技術, 2007 (03):75-77.

[2]孫濤, 王銀玲, 閻世梁, 曾小進. RS232設備到以太網的通訊接口設計[J]. 通信技術, 2009, 42(09):136-138.

[3]劉佃瑞,王文成. 利用RS232實現的串口通訊設計[J].科技與企業, 2008 (07): 91-93.

[4]范逸之, 江文賢, 陳立元. C++ Builder與RS-232串行通信控制 [M]. 北京: 清華大學出版社, 2002.

[5]張挺. 通過DNC接口實現數控機床網絡化管理的可行性方案[J]. 廣西輕工業, 2007 (07): 56-57.