數控機床信息化接口的設計與實現分析

劉志川，李成龍，劉 淼，汪一博

（首都航天機械有限公司 北京 100076）

1 引言

數控機床是當前制造業生產過程中的重要裝置，其有高精度、高效率的特點，一定程度上提升了現代化工業制造的質量。而在現代社會發展過程中，以信息化技術為基礎的第四代工業革命已經展開。美國、德國紛紛計劃開展信息化工業革命，計劃將智能化技術、信息技術更多地應用到工業生產當中，促進工業生產效力增加。而在此背景下，數控機床信息化建設展開，而數控機床信息化建設過程中，信息化接口的有效應用是極為關鍵的環節。

2 數控機床機及其信息化建設

2.1 數控機床

數控機床是一種現代化的數字控制機床裝置，也是工業生產過程中應用的重要裝置。其在具體應用的過程中，應用了自動化程序控制系統，能夠實現機床自動化工作運行，提升了機床工作運行的效率。在數控機床工作運行過程中，其內部核心系統是程序控制系統，控制系統具有邏輯編程處理功能，并完成數據信號轉化。在車床加工過程中，數控機床使用者將圖紙要求及加工零件尺寸要求結合，實現對數控機床的合理控制，保證零件加工精度提升。

數控機床與傳統機床加工相比最重要的特點就是零件加工精度高，能夠精準控制零件加工精度和數據，也能夠在最大程度上控制零件加工精度。數控機床加工過程中可以節省大量的人力資源，其加工改造僅需對數據進行輸入改造，不僅實現了加工成本降低，同時也實現了加工生產力需求減少，對于數控機床加工而言有非常重要的作用。另外，數控機床工作運行過程中，對于操作人員的綜合素質要求更高，促進了整個工業生產行業的內部優化。

2.2 數控機床信息化

隨著信息技術的發展以及智能化技術的發展，社會生產將進入到新發展時期，制造業也朝向信息化、網絡化、集成化方向發展。與此同時美國率先提出工業互聯網政策，應用互聯網進行工業生產。德國也開展了工業4.0計劃，而我國則是提出了“大力推進信息化與工業化融合”理念，對于現代化工業發展起到了非常重要的作用。

在此背景下，數控機床信息化建設被提出，目的是通過信息化技術融入，最大程度上提升數控機床的信息化建設效率。例如，當前數控機床中應用McIs通訊系統、機床PLc遠程I／O接口設計應用等，都會在最大程度上提升數控機床的工作運行效率。

3 數控機床信息化接口設計應用的重要作用

數控機床信息化建設對于數控機床技術的發展有非常重要的作用。首先，數控機床信息化建設有利于數控機床工作效率提升，數控機床工作是對邏輯信號進行轉換，并利用程序控制系統進行操作，而通過信息化接口以及信息化技術應用，能夠保證數控機床技術更有效率，提升了技術的數據處理功能，也實現了數據控制功能生產效率提升。另外，數控機床信息化接口設計實現，也是為了提升數控機床的控制功能，保證數控機床控制更有效果，最終提升現代化數控機床的信息化控制水平。

4 數控機床信息化接口設計方案分析

數控機床信息化接口設計是數控機床技術應用的重要組成部分，也直接關系到數控機床的信息化建設效果。在數控機床信息化接口設計研究過程中，本文選擇對某工程LGMazak數控機床進行信息化接口設計改造，其中改造主要包括以下幾方面內容。

4.1 LGMazak數控機床信息化接口設計原則

LGMazak數控機床信息化接口設計過程中，應該應用一定的設計原則，通過設計原則的合理控制，保證信息化接口設計能夠更加高效，最大程度上提升信息化接口設計效果。一方面，在數控機床信息化接口設計過程中要遵循合理化原則，保證信息化接口接入能夠更加有效。另外一方面，在數控機床信息化接口設計過程中，要求遵循節能性原則，保證LGMazak數控機床工作更加節能高效。

4.2 LGMazak數控機床信息化接口需求改造

數控機床信息化接口設計實現過程中，首要工作就是根據數控機床信息化系統建立信息化接口設計目標，也是對信息化接口的功能需求分析，表1為LGMazak數控機床信息化接口設計的功能分析表。在LGMazak數控機床接口設計中主要對通信、寫入以及讀取功能進行了實際的分析[1]。

表1 LGMazak數控機床信息化接口分析

4.3 LGMazak數控機床信息通信接口設計

通信模塊是信息接口設計過程中的重要模塊，對于通信功能設計也有非常重要的影響，一定程度上直接關系到數控機床信息化接口的通信功能，在LGMazak數控機床信息化接口設計過程，其通信接口設計包括以下幾點內容，（圖1為LGMazak數控機床信息化通信接口結構圖）。（1）數控機床通訊接口設計過程中應用以太網交換機作為中樞網絡模塊，建立了MCIS信息化系統與PLC控制系統之間的網絡通道。（2）以太網交換機與數控機床之間建立了程序傳輸功能的無線網卡，建立了機床與數控系統之間的良好聯系，也能夠在最大程度上實現整個系統的功能連接。（3）機床系統與PLC控制系統中增設I/O數據傳輸接口，型號為AP15接口和AP28能夠最大程度上實現PLC系統與數控機床之間的網絡通訊傳輸。構建整體網絡通訊架構，對于整個系統的信息化功能提升有非常重要的作用[2]。

圖1 LGMazak數控機床通訊結構原理圖

4.4 LGMazak數控機床硬件設計

數控機床信息化建設過程中，信息化硬件設備建設應用非常關鍵，最大程度上提升系統的工作運行效率。保證系統運行更加高效。以下是對LGMazak數控機床硬件設計進行總結；在實際的硬件設計中包括對PLC系統硬件進行設計，PLC控制系統是整個系統工作運行過程中的重要應用，一定程度上決定了系統的工作運行效率。并且在實際的信息化硬件建設中，選擇歐姆龍PLC作為系統硬件。歐姆龍PLC系統具有良好的工作效率，其自身控制能力也相對比較強。另外，在LGMazak數控機床接口硬件設計中，選擇應用x50、x5l、x52、x53和x54接口進行實際應用，能夠在最大程度上提升系統建設應用，保證系統構建更加高效。通過接口硬件以及控制系統硬件設計，保證整個數控機床信息接口設計合理。在LGMazak數控機床硬件設計過程中，PLC系統連接接口設計8個硬件接口、而MCIS硬件設計接口設計為4個輸入信號接口，能夠實現整個系統的啟動和停止信號建設，最大程度上提升系統信號應用合理。

4.5 LGMazak數控機床PLC程序設計

LGMazak數控機床信息化接口設計過程中，還包括對PLC系統程序接口進行合理設計，保證程序接口設計合理，也能夠在最大程度上提升信息化接口設計合理性。

首先，數控機床PLC系統程序設計過程中，包括對整體系統進行程序設計，保證GMazak數控機床信息化接口能夠合理應用。在本次設計中，對歐姆龍PLC進行實際設計，其中包括模式切換設計、程序設計、程序啟動設計、程序停止設計以及程序復位設計等多方面內容，通過各方面設計功能良好展開，能夠最大程度上提升系統設計功能質量。保證數控機床歐姆龍PLC系統能夠與信息化接口良好融合，促進其工作效率提升[3]。

其次，LGMazak數控機床信息化接口設計中包括對機床程序進行設計。主要是對機床啟動功能進行實踐設計。如在系統設計中，將LGMazak數控機床的啟動輸入信號設置為x50、x5l，x52輸入為1，寓意為數據指令。

最后，信息化接口程序設計中，對機床狀態信息輸出接口進行程序設計，其中包括機床狀態信息輸入系統設計以及歐姆龍PLC處理程序設計兩個方面，保證整個系統設計更加高效。在歐姆龍PLC處理程序設計中，主要包括對自動運行數據采集、對機床故障進行信號采集、對堵料信號進行采集、對機床換刀模式進行控制等多方面功能設計，保證信息系統工作運行更加高效（圖2為歐姆龍PLC處理程序圖）[4]。

圖2 歐姆龍PLC處理機床狀態信息程序圖

4.6 數控機床設計應用分析

本文針對LGMazak數控機床設計進行了分析，并對機床PLC程序、機床信息化接口進行了設計，而在實踐研究過程中，為了驗證本文所設計數控機床符合實際應用效果，并能夠滿足數控機床信息化接口的應用需求，在文章研究中，對LGMazak數控機床信息化接口設計進行了實踐檢驗。試驗中利用MCIS系統對數控機床進行實際的控制，并對機床的信息化接口功能進行分析。

首先，LGMazak數控機床分析過程中，針對信息化接口進行機床狀態信息知識功能分析。接口試驗中，通過MCIS系統與L12-Yx2機床進行實際連接，并對機床進行啟動操作、機床復位操作、模式切換操作。在實際的控制過程中，采用MCIS系統可以對機床狀態信息進行合理的采集，并能夠針對性控制機床各項操作，證明LGMazak數控機床接口設計更具有合理性。

其次，LGMazak數控機床數控機床信息化接口功能分析過程中，針對人工呼叫功能進行了實踐證明。在實際的設計中，對機床某環節進行破壞，其系統自動發出設備呼叫，其故障數據也直接上報到對應的MCIS系統顯示模塊當中，證明LGMazak數控機床數控機床信息化接口功能合理。

最后，在LGMazak數控機床信息化接口功能分析過程中，針對各個接口的信息化數據傳輸功能進行檢測，實際的檢測過程中，主要利用數據獲取裝置對接口的通訊網絡數據以及通訊功能數據進行分析獲取，并對數據接口信息進行合理的驗證，通過實踐分析研究表明實際的信息化接口設計數據通信功能以及數據傳輸狀態良好，可以正常投入使用，對于LGMazak數控機床信息化連接有重要的作用。

5 結語

LGMazak數控機床數控機床信息化接口設計對于數控機床信息化發展有非常重要的作用。本文筆者以LGMazak數控機床信息化接口設計為例，從信息化接口通訊、硬件以及需求三個方面總結了LGMazak數控機床信息化接口設計的重要策略。希望能夠對數控機床信息化接口設計應用有所幫助。