一种数控系统远程诊断系统的方案设计

唐建锐，梁桂明

(广州数控设备有限公司，广东广州510530)

1 远程诊断系统组成

随着计算机网络技术和通信技术的发展，经过单机封闭式诊断系统到基于局域网的分布式监测诊断系统之后，基于Internet(因特网)的远程故障诊断系统随之迅速发展，并在设备保障方面得到日趋广泛的应用。

数控系统远程诊断系统，使设备供应商通过Internet 网络或无线通信系统对数控系统进行在线的实时监控和故障诊断。图1 为远程诊断系统体系的组成结构图。

图1 远程诊断系统体系组成结构图

远程客户端通过数控设备的现场服务机与数控设备交换信息，实现数控系统的远程监控、双向文件传输，以及通过Web 浏览器访问现场服务机所采集的现场数据。远程诊断系统包括现场数据采集、现场服务机和远程客户端部分，其功能如下。

现场数据采集部分:现场数据即数控系统的内部数据，数控系统的内部数据即数控系统的运行信息，如系统型号、软硬件版本、编号、加工状态、IO 状态、系统参数，及操作日志、报警日志数据等等;现场服务机对这些数据进行处理，并保存于历史数据库以备诊断时查询。

现场服务机:硬件为个人计算机，采用内置数据库和Web 服务器技术，实现的功能有对现场数控系统的诊断数据采集、数据库存储;作为远程监控的服务器端，实现远程客户端对数控系统的监控;实现远程客户端对数控系统的文件传输代理;作为Web 服务器，响应远程客户端的请求，提供各项诊断数据的实时显示页面。

远程客户端:使用Web 浏览器观察数控系统现场的各项运行信息，并使用远程监控客户端软件对现场的数控系统进行远程监控，使用文件传输软件进行文件传输以及辅助的维护、诊断工具。

远程诊断系统主要包括以下几部分:

(1)数控系统远程监控

分为服务器端和客户端两个模块，服务器端通过局域网与现场数控系统连接，路由数控系统界面显示数据和键盘操作信息;客户端通过Internet 与服务器端连接，对服务器端管理的数控系统进行实时的数控系统界面显示和远程编辑键盘操作。

(2)数控系统远程文件管理

分为服务器端和客户端两个模块，服务器端通过局域网与现场数控系统连接，客户端通过服务器端与数控系统完成加工程序、梯形图程序、参数、刀具补偿、报警日志、操作日志等数据文件的双向传输功能。

(3)远程诊断Web 服务器

在现场服务机实现Web 服务器，设计Web 页面，远程用户通过Web 浏览器进行登录和系统管理，查看诊断相关的各项状态、数据报表等，实现远程对数控系统现场进行诊断与分析。

2 现场数据采集和传输

数控系统现场数据采集由设备本身和局域网内的现场服务机共同完成。

目前的数控系统均具备以太网连接功能，但其数控系统内部具有以太网访问功能的模块功能相对比较简单，一般不具备单独的互联网直接访问功能，也不具备内建的网络防火墙，以及内网防火墙穿透等用于互联网文件传输的复杂的网络功能。因此需要在数控系统所在的企业局域网内，使用现场服务机用于数控系统诊断数据转发的代理服务器，数控系统通过内部以太网接口，将诊断文件传输给代理服务器，再由远程客户端这个代理服务器进行远程诊断。

需要进行采集的数据如下:

①设备信息:包括数控系统型号、编号，软件版本、可编程器件版本、硬件各部件版本;数控系统所连接的伺服以及电机的型号、编号，软件版本、硬件版本等;机床型号、编号等信息。

②运行状态:工件加工时间、加工件数、开机及关机时间、坐标信息、运动速度、报警信息等。

③配置文件:包括系统参数、加工程序、梯形图程序等。

④异常数据:由系统的自检功能以及异常处理功能所发现的异常状态发生时存储的数控系统内部数据。

现场服务机与数控系统间的数据通信基于面向连接的基于IP 的TCP 协议，自定义数据包的格式如下:

FrameType 帧类型 FrameSize 帧长度DataSize 数据长度Data 数据…EndFlag帧结束符

在数据包的格式设计中，充分考虑未来信息内容扩展的需求，帧头设计一个帧类型数据，当服务机与数控系统的版本不匹配时，将未知类型的数据包丢弃，以达到最大的兼容结果。

3 基于Web 的远程诊断

基于Web 的远程诊断技术采用HTTP协议并通过超文本链接将各种信息链接到HTML 页面供用户浏览，集成了文本、图形、图像、声音等多种媒体，在各操作系统平台上具有相同的浏览界面及操作方式，采用瘦客户/肥服务器的形式，客户端只需要安装浏览器，而系统的维护完全在服务器端进行。

图2 远程诊断

Web 服务器监听远程客户端的服务请求，返回需要的数据。基于TCP/IP 的套接字通信，具体消息处理遵循HTTP 协议。其工作流程如图2所示。

Web 页面采用封层结构进行设计，其组织结构如图3所示。

图3 封层结构图

4 结束语

介绍了一种基于Internet 的数控系统远程故障诊断系统的设计方案，主要以数控系统的设备信息、运行状态、配置文件、异常数据作为诊断依据，分析数控系统自身所存在的故障。在实际应用中，作为数控机床不可分割的组成部分，除数控系统外，通常还需要对伺服驱动系统、机床的故障进行诊断，以对数控机床的故障进行全面诊断。随着研究的深入和远程诊断系统的开发和完善，服务网络化、数控设备的远程操作、监控和诊断维护功能的开发和应用，将有效提高数控机床故障诊断和维修水平。

【1】宋文学，石毅.数控机床运行状态远程监测和故障诊断系统实现［J］.微电机，2010(5);100－102.

【2】于跃海，邱海波，何建敏.诊断问题的类模型研究［J］.系统工程理论与实践，2001(7):58－63.

【3】邓三鹏，戴怡，周述齐，等.基于Internet 的数控机床远程故障诊断技术研究［J］.组合机床与自动化加工技术，2005(12):51－55.