基于RS232接口的PC与数控冲床的数据通讯
2012-07-03邱兆义秦自凯郭林松
邱兆义 秦自凯 郭林松
（中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉 430064）
0 引言
数控冲床是电气控制柜等钣金类结构件加工的主要设备之一，在薄板结构零件的批量加工制造中起着重要的作用。许多早期的数控冲床大多是借助于软驱和3.5寸磁盘来实现 PC 与设备之间的数据存储和传输。随着数据存储技术的飞速发展，软驱和磁盘存储介质已经被淘汰，因此，数据的传输成为早期数控冲床面临的一个必须要解决的问题。由于RS232接口作为早期的标准接口之一被广泛应用于计算机通信和数控设备中，因此，利用数控冲床的数控系统自带的RS232接口来实现与 PC机的点对点通讯是最简单易行的方案。
我所的一台数控冲床一直以来都是采用软驱和磁盘进行数控程序的传输，目前面临着软驱坏、磁盘无处采购而造成的数据无法传输、数控冲床不能充分使用的问题。为了解决该问题，本文利用RS232接口的通讯功能很好地实现了Windows XP操作系统下的PC与数控冲床的数据通讯。
1 RS232接口简介
RS232是上世纪6O年代末美国电子工业协会（EIA）颁布的总线标准[1]，它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”[2]。RS232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯，收发端的数据信号是相对于信号地，典型的RS232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15 V、负电平在-5～-15 V，当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从 TTL电平到 RS232电平再返回TTL电平[2]。目前，RS232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口[3,4]，在大多数数控设备和计算机上配备的RS232接口主要为9针（孔）的DB9结构形式，其结构简图如图1，管脚定义如表1。
图1 RS232接口
表1 RS232接口管脚定义
2 数据通讯系统的硬件配置
利用RS232接口要实现PC机与数控冲床的点对点数据通讯，必须的硬件配置是不可缺少的。通讯系统实施方案的硬件配置包括：计算机、RS232光电隔离长线驱动器、RS232传输电缆、数控系统及RS232接口（数控冲床自带）。
（1）计算机
计算机主要用来安装自动编程软件和数据通讯软件以及提供PC端的RS232接口。考虑到要流畅运行Windows XP操作系统、自动编程软件ProCAM2000和数据通讯传输软件WinPCIN，本文中的计算机配置为Intel Pentium 4 CPU，512M内存，Windows XP操作系统。
（2）RS232光电隔离长线驱动器
RS232光电隔离长线驱动器具有高速光电隔离功能，可以远距离隔离传送 TXD、RXD、SG三线RS232信号，使得相互连接的串口通信设备不再共地，通信信号之间没有了电接触[5]，可有效防止设备之间由于地不平衡、雷击、浪涌或强电磁信号干扰引起的串口损坏及静电击穿。同时，长线驱动器能将 RS232信号的远程传输延长 10 km，有效解决了RS232传输距离最大约为15 m[2]的问题。
（3）RS232传输电缆
RS232传输电缆用于PC端与设备端的接口连接，由一根10m长的9芯屏蔽电缆和2只DB9插头（孔）组成，其电缆连接方式如图2：
（4）数控系统及RS232接口
本文中数控冲床的数控系统为西门子的SINUMERIK840D系统，自带有COM1和COM2两个RS232接口。
图2 RS232电缆连接图
3 数据通讯系统的软件配置
数控通讯系统的软件包含了自动编程软件ProCAM2000和数据通讯传输软件WinPCIN，分别用来实现数控程序的自动生成和计算机与数控冲床之间的程序传输。
3.1 自动编程软件ProCAM2000
ProCAM2000是购置数控冲床时配带的自动编程软件，可提供 CAD绘图和 CAM自动生成NC程序代码，系统成熟稳定，界面友好，功能比较完善，被广泛应用在数控冲切加工的自动编程中。本文对ProCAM2000绘图和编程、NC代码生成等操作方法在此不再详述。在Windows XP操作系统的计算机上安装使用ProCAM2000时还需解决以下两个问题：
（1）ProCAM2000软件的汉化
ProCAM2000软件版本是英文版本，对操着者来说，操作使用很不方便。为了对该软件进行汉化处理，除可使用后期版本提供的专用汉化软件包进行汉化处理外，也可将 Werrors.sys、Wprmptln.sys、Wprompt.sys、Zwerrors.sys、Zwprmpln.sys、Zwprompt.sys六个系统汉化文件覆盖拷贝在ProCAM根目录下的cad的子目录下进行汉化处理。本文中对ProCAM2000软件的汉化处理采取后一种方式，将上述六个汉化的系统文件覆盖拷贝即可。
（2）ProCAM2000软件的加密狗驱动程序的解决
ProCAM2000的正版软件采用硬件加密狗加密，该版本仅适用于MSDOS/Windows98的操作系统环境，无法在Windows XP操作系统下运行。为了解决加密狗在Windows XP操作系统下运行问题，通过相关资料的查询，在互联网上下载了一个适用于Windows XP操作系统的加密狗驱动程序 RainbowSSD5.39.2.exe，安装后很好的解决了ProCAM2000在Windows XP操作系统下的正常运行。
3.2 数据通讯软件WinPCIN
由于数控冲床的数控系统为西门子的SINUMERIK840D系统，因此，在数据通讯软件的选择上直接选用西门子公司的数控系统通讯软件。西门子公司提供的数据通讯软件有 PCIN（DOS版）和WinPCIN（Windows版）两种适用于不同操作系统的版本，本文根据计算机的操作系统确定选用WinPCIN来实现PC机与数控冲床的数据通讯。
WinPCIN是西门子公司开发的一款用于在计算机与西门子数控系统之间进行数据传输的软件，可传输的数据类型包括机床的初始化文件、零件加工程序以及机床数据等内容。目前WinPCIN支持西门子的 SINUMERIK801、SINUMERIK802C/S、 SINUMERIK802D、SINUMERIK810D和SINUMERIK840D系统等与计算机的数据传输。
点击启动运行 WinPCIN，进入通讯软件WinPCIN1.2.0的操作主界面如图3，界面上主要按钮的定义如表2。
表2 WinPCIN主界面主要按钮定义
4.1 PC端WinPCIN通讯软件的参数设置
运行进入 WinPCIN的主界面后，点击“RS232 Config”，进入如图4的RS232通讯参数设置界面，各主要参数定义及设置如表 3，其它参数由软件默认，设置完后点击“Save & Activate”（存盘并激活）即可。
图3 WinPCIN操作主界面
图4 PC端RS232通讯参数设置界面
表3 WinPCIN的RS232参数定义及设置
4.2 机床端的通讯参数的设置
启动数控冲床，待机床启动处于正常工作状态后，依次按下数控系统操作面板的“服务”、“接口”功能键，出现 RS232接口的通讯参数设置界面。
按照通讯协议必须一致的原则，机床端的主要通讯参数设置如表 4，其它参数由数控系统默认即可。
5 PC与数控冲床的通讯实现
按照上述的方法把通讯参数设置完成后，即可进行PC与数控冲床的点对点通讯传输。
5.1 数控程序从PC端向机床端的传输
利用ProCAM2000自动编程软件生成NC数控程序，在PC端WinPCIN软件主界面点击“Sent Data”按钮，选择要传输的数控程序名（程序名.txt文件）后，在数控冲床的操作面板依次按下<服务>、<数据输入>、
表4 机床端RS232通讯参数设置
5.2 数控程序从机床端向PC端的传输
6 结束语
在 RS232接口的基础上，借助于ProCAM2000自动编程软件和计算机的资源，利用 WinPCIN 通讯软件实现了 PC与数控冲床的的数据通讯。通过PC和机床两端传输程序的NC代码对比验证和实际运行，传输的数据安全、正确、可靠。该方案较好的解决了早期数控冲床的数据传输问题，在实际生产中得到了切实应用。
[1]季照平, 邱玉琴. 基于CAXA-DNC 的机床数据通信[J]. 装备制造技术, 2007 (03):75-77.
[2]孙涛, 王银玲, 阎世梁, 曾小进. RS232设备到以太网的通讯接口设计[J]. 通信技术, 2009, 42(09):136-138.
[3]刘佃瑞,王文成. 利用RS232实现的串口通讯设计[J].科技与企业, 2008 (07): 91-93.
[4]范逸之, 江文贤, 陈立元. C++ Builder与RS-232串行通信控制 [M]. 北京: 清华大学出版社, 2002.
[5]张挺. 通过DNC接口实现数控机床网络化管理的可行性方案[J]. 广西轻工业, 2007 (07): 56-57.
