一種實現840Dsl數控系統遠程監控的方法

李 濤，胡天明，李 歡

(宜昌長機科技有限責任公司，湖北 宜昌 443003 )

一種實現840Dsl數控系統遠程監控的方法

李 濤，胡天明，李 歡

(宜昌長機科技有限責任公司，湖北 宜昌 443003 )

結合國內數控機床遠程監控的現狀，介紹了西門子840Dsl數控系統的基本結構、OPC技術的工作原理，闡述了一種基于OPC技術的西門子840Dsl數控機床遠程監控的方案和調試方法。通過現場調試，成功實現了KEPServerEX服務器、客戶端與西門子840Dsl數控系統的通信，并通過客戶端實時讀寫該數控系統的各種信息，完成了對西門子840Dsl數控機床的遠程實時監控。

數控系統；OPC技術；數據讀寫；遠程監控

0 引言

隨著數控機床智能化技術的快速發展，運用遠程監控技術實現數控機床的實時監控已成為機床行業發展的必然趨勢[1]。在國內，有些銷售商提出采用PC機的超級終端或聊天軟件的終端進行遠程協助。但此類方法也只能完成簡單的連接和查看，并不能實現對數控系統機床數據的訪問。

針對此情況，結合提供OPC技術的西門子840Dsl數控系統，設計實現了一種基于840Dsl數控系統遠程監控的方法。該方法能夠通過以太網口連接840Dsl系統，成功實現與此系統的信息傳遞，能夠實現遠距離的實時監測和控制機床的啟停等相關操作。該方法的應用將在很大程度上減少售后服務人員的工作量，加強企業管理的全面性，減少制造型企業對數控機床的維護成本，為企業智能化發展奠定堅實的基礎。

1 840Dsl 數控系統結構框架

SINUMERIK 840Dsl 是西門子推出的一款基于Windows平臺的中高端系統，這款系統的優勢在于擁有高度統一的結構，并且為客戶配備了可二次開發的人性化人機界面，以及全面的通信功能模塊[2]。

SINUMERIK 840Dsl系統的高效性、創新性、兼容性以及集成結構的緊湊、強大，使它成為中高端數控系統應用的最佳選擇，其硬件結構圖如圖1所示。

2 OPC技術及工作原理

OPC全稱是Object Linking and Embedding for Process Control[3-4]。OPC技術能夠將底層驅動程序和上層應用程序有效區分，運用同種接口實現不同設備數據的互訪。圖2所示為OPC各層級之間關系圖，圖3所示為后臺控制端和遠程機床之間的COM連接圖。

圖1 SINUMERIK 840Dsl數控系統硬件結構圖

3 840Dsl數控機床遠程監控方案實現過程

3.1 遠程監控框架結構

該監控方法主要由840Dsl數控系統(含有OPC服務器)和OPC客戶端應用程序兩部分構成[5]。西門子840Dsl數空系統自帶S7-300 OPC服務器，此處S7-300主要用來提供機床的運行數據，并用于響應客戶端傳遞的命令。圖4所示為實現遠程監控的基本框架圖。圖5所示為客戶端與服務器端互聯結構圖。

該方法可以實現對840Dsl數控系統NCU中各種系統變量的讀取，如X、Y軸坐標位置值，C1、C2軸旋轉角度等。實現對數控機床的實時監控。

3.2 840Dsl數控機床遠程監控配置過程

3.2.1 通道創建

840Dsl數控機床服務器端與KEPServerEX客戶端數據傳輸的過程實際上是一個交互過程，其具體配置過程如下：

（1）新建通道New Channel，啟動KEPServerEX 5 Configuration軟件，啟動圖標后出現如圖6主界面。

（2）在菜單欄中選擇“文件”,再選“新建”用以創建一個全新的項目工程。

（3）單擊工具欄 “New Channel”，新建一個通道并根據系統參數進行命名，名稱可以根據實際機床的系統型號進行命名，以便于客戶端判定具體機床信息。

（4）選擇連接網絡所需的驅動“Device driver”，此處選擇“Siemens TCP/IP Ethernet”，并選擇設備所用的網絡適配器“Network Adapter”，這里選擇“Default”。

此后步驟均可缺省單擊“完成”。

如需修改通道參數，可通過單擊或者雙擊右鍵通道名修改。可修改參數有General、Network Interface、Write Optimizations，如圖7所示。

3.2.2 設備創建

新建設備New Device，單擊軟件界面“Click to add a device”進行設備設置，進入設備創建界面對話框，如圖8所示。

選擇設備模型“Device model”, 默認情況下是“S7-200”，840Dsl系統模塊相對應的設備模型是S7-300，所以這里選擇“S7-300”。

選擇設備ID “Device ID”, 這里指的是所要連接的PLC設備的IP地址，如圖9所示為新建設備的IP地址配置。默認情況下為255.255.255.255，這里將840Dsl IP地址設為：192.168.215.1。

Scan Mode 這里選擇默認模式“Respect client specifies scan rate”。

設置通信的時間參數“Timing”，此處保持默認設置不變，單擊“下一步”。

設備數據庫、通信參數、S7通信參數等參數均可自動創建，默認設置。

首先,本實驗進行了單因素分析,即不同電流大小、乳化劑用量、引發劑用量對聚甲基丙烯酸甲酯的分子量和分子量分布的影響,然后得到最小分子量分布指數的聚甲基丙烯酸甲酯的制備條件如下:引發劑3 g,乳化劑4 g,電流0.2 A,反應時間8 h,反應溫度30°C,分布指數1.946 86.

圖2 OPC各層級架構圖

圖3 COM連接圖

圖4 遠程監控基本架構圖

圖5 客戶端與服務器端互聯結構圖

圖6 客戶端軟件主界面

圖8 新設備創建界面

在S7通信參數中，CPU Slot（1～31）即實際連接的PLC的CPU所在的槽位，應該與STEP7中的對應設置一致；設置字節順序“Byte Order”，這里保持默認設置不變，單擊“下一步”，其中，Big Endian表示大端模式，Little Endian表示小端模式。

STEP 7 項目文件程序導入地址，這里保持默認設置不變，單擊“下一步”。

3.2.3 新建標簽

單擊軟件界面“Click to add a static tag”，或者工具欄“New Tag”增加一個標簽。設置Tag屬性，這里以急停為例做如下設置：Name=急停，Address= I32.0，Description=急停，Data type=Boolean，其他各項保持默認值不變，單擊“確定”或“應用”，如圖10所示。

用戶可通過右鍵單擊-＞Properties或者雙擊標簽名稱修改標簽參數。這里設置了13個標簽，分別對X軸、Y軸、Z軸、急停、液壓、徑向靜壓、端面靜壓等端口進行了連接測試。

3.2.4 設定機床參數測試

對設置完成的Kepware server服務器進行測試，首先啟動西門子840Dsl數控系統，查看PLC的內部寄存器地址，它與圖10中的Address所賦的值必須一樣，否則OPC client 訪問不到。點擊工具欄中的“Quick Client”選項對OPC server 進行測試。測試界面如圖11所示。

當圖11中的“Quality”變為“Good”時，表明OPC server 已經和西門子S7-300PLC正確連接，且從圖中的“Value”中獲取該溫度值。

該方法的機床現場測試如圖12所示。在監控程序運行時，服務器、客戶端能正確按照指定的參數進行數據采集，并實時在客戶端界面上顯示狀態信息。能夠通過客戶端創建與系統匹配的變量，改變相應的指令或數據，控制數控機床的運動狀態或修改系統相關參數。在FANUC數控系統中，也可以采用該方法實現對機床實時數據的監測，但需要FANUC提供必要的技術授權。

4 結束語

基于OPC技術的840Dsl數控機床遠程監控方法充分利用了以太網通信特性，能夠實現即時傳輸數據，適用于大中型需要在車間組網的企業[6]。該方法經現場測試，達到了預期的監測效果，實現了通過以太網遠程控制數控機床的目標，對于實現數控機床遠程控制和管理有借鑒意義，具有很廣的應用前景。

[1] 楊家榮,徐志明,王昌富. 基于OPC技術的數控機床遠程監控技術研究[J]. 制造技術與機床, 2010(7)∶52-55.

[2] 西門子. SINUMERIK 840Dsl 簡明調試手冊[Z]. 2013.

[3] 日本OPC協會. 基于OPC應用技術入門[EB/OL]. (2011-07-02)[2014-01-05].http∶//www.docin.com/P-227642467.html.

圖9 新設備IP地址配置

圖10 新建標簽屬性對話框

圖11 給定及系統參數測試圖

[4] 敖茂堯,覃貴禮,林雯. 基于OPC 技術的數控機床數據采集應用研究[J]. 廣西輕工業, 2009,25(3)∶64-66.

[5] 王嘉,蘇紅旗,劉清志,等. OPC技術在油田生產組態管理系統中應用的研究[J]. 計算機技術與發展, 2007,5(17)∶49-51.

[6] 蔡翔云,鄭小虎,姜麟. OPC規范及開發應用[J]. 昆明理工大學學報, 2002,27(3)∶1-3.作者簡介：

李濤（1987-），男，碩士研究生，工程師，主要研究方向：數控機床系統軟件設計。

胡天明 （1978-），男，碩士研究生，副高級工程師，主要研究方向：數控機床系統設計與管理。

李歡（1987-），男，碩士研究生，主要研究方向：齒輪算法設計與研究。

圖12 測試界面

讓工業設計更智能：通過SitaraTMAM437x工業用單芯片實現連接、控制與通信

日前，德州儀器 (TI)宣布推出全新的SitaraTM AM437x 工業開發套件 (IDK)。AM437x IDK可幫助開發人員實現電機控制工業系統設計的差異化和優化，同時還有助于評估基于ARM? Cortex?-A9內核的高集成度Sitara AM4379與AM4377處理器的多協議、工業通信以及反饋接口功能。

隨著互連驅動解決方案這一趨勢的不斷發展，智能工業系統正在開始采用數字電機反饋系統。這樣的數字化搭配工業用以太網通信可以通過降低通信和控制之間的延遲幫助工廠和能源部門實現更高的效率。AM437x IDK將電機控制反饋與為變頻器、伺服系統驅動或交流驅動提供單芯片驅動解決方案且經過認證的工業以太網協議進行了整合。除了電機控制應用，此套件還有助于諸如可編程邏輯控制器 (PLC)以及人機界面 (HMI)等其他工業自動化應用的開發。AM437x IDK集成了經過認證并隨時可以投產的工業通信協議，為開發人員提供了易于使用的工業系統解決方案平臺。

“自動化系統對于工廠的生產力會產生積極的影響，通過快速且可靠的網絡通信，產量將會得到顯著的提高。”TI市場經理Punya Prakash說道，“憑借四核PRU，Sitara AM437x處理器可提供最高的集成度，從而幫助工業單芯片驅動解決方案實現多協議通信與反饋接口。”

（TI公司供稿）

A method of realized 840Dsl CNC system remote control and supervisory

Li Tao, Hu Tianming, Li Huan
(Yichang Changji Machine Technology Co., Ltd., Yichang 443003, China)

Combined with the present situation of the CNC machine remote monitoring, this paper introduced the basic frame of SIEMENS 840Dsl CNC system, the principle of OPC technology, and expounded the programmed and debugging method of 840Dsl CNC system remote control and supervisory based on OPC technology. After debugging, the KEPServerEX server, the client and the SIEMENS 840Dsl CNC system communication are realized. Through client real-time reading and writing the different information of CNC system, SIEMENS 840Dsl CNC machine remote real-time control and supervisory system is realized.

CNC system; OPC technology; data read and write; remote control and supervisory

TP312

：A

：1674-7720(2015)07-0005-04

2015-01-14）