數控機床信息化接口建設的關鍵點分析

葉繼軍

（江蘇省江陰中等專業學校，江蘇無錫 214433）

0 引言

數控機床作為當前制造行業最重要的裝置之一，不僅具有精度高、高質量以及高效率等特點，還可以有效降低生產成本和資源浪費現象。隨著經濟與社會的不斷發展，以信息化為基礎的第4 代工業革命已經逐漸拉開帷幕。美、德、日等西方發達國家將數控機床信息化建設提上的日程，旨在希望能將信息化更好的應用到生產工作中，促進工業效率的提升。

1 數控機床信息化接口建設與實現的方法

1.1 信息化接口需求提出

國內某數控機床生產企業為有效提升數控機床生產效率，實現對數控機床自動化數據信息的收集與處理，與通用智能設備提供商（CE 智能平臺）簽訂“Proficy”數控機床生產監控系統訂單，并對該企業的3 號數控機床生產廠房實施和開展MCIS（Motion Control Information System，運動控制信息系統）項目。目前，該企業擁有LGMazak 數控機床32 臺，其中QTN 型號24臺、VCN 型8 臺。

該通用電氣智能設備提供商實施的MCIS 項目對LGMazak數控機床信息化接口建設的設計與實現要求如下：

（1）CNC 程序管理。主要用于數控機床加工程序的傳輸管理；數控機床信息讀取和遠程操作。

（2）信息化接口設計具體要求：MCIS 項目可以與數控機床PLC 之間完成通信；通過MCIS 輸入數控機床數據信息，完成對數控機床的遠程控制，如啟動、停止和復位等。

（3）MCIS 項目讀取數控機床數據信息，包括數控機床的使用狀態、自動線狀態、人工呼叫以及工件計數等。

1.2 通信接口建設

（1）MCIS 項目程序管理目標的實現：由于LGMazak 數控機床的CNC 系統內置網卡接口，具有重要的數據信息傳輸功能。

（2）數控機床數據信息讀取與遠程操作。由于LGMazak 數控機床PLC 沒有外置通信接口，無法實現與CC-Link（Control 2 Communication Link，控制與通信鏈路）之間的通信。所以，該通信接口的設計擬增加一套支持CC-Link 通信能力的PLC 實現LGMazak 數控機床PLC 和MCIS 的通信。考慮到歐姆龍CP1LEL20DR-D 型的PLC 具有實用、操作便捷以及高效等的特點，故選用該型號的PLC 實現與數控機床的通信功能（圖1）。

圖1 PLC 數控機床

1.3 硬件電路

在實際操作環節，Modem 數控機床PLC 擴展需要通過一根電纜線與歐姆龍PLC 連接（圖2），將其安裝于數控機床電柜的內部，接口通過與歐姆龍PLC 數控機床遠程操控模式的切換，實現對數控機床啟動、使用、停止和復位4 個信號的輸入。其中，有3 個接口是該數控機床預留好的3 個信號，隨著Modem 項目的不斷深入，可以實現更多關于MCIS 數控機床的功能。

圖2 Modem 對PLC 的遠程監控

Modem 操作平臺通過對某一臺數控機床的調用實現遠程操作，信號借助以太網交換機傳輸給與之相對應的歐姆龍PLC，歐姆龍PLC 再將該信號通過IO 的方式發送給數控機床PLC，作為數控機床的一個輸入信號，從而不斷完善MCIS 遠程操作數控機床的功能，部分接口是數控機床信息化接口設計的輸出信號，這些信號作為歐姆龍PLC 的重要信號，經過PLC 將該信號輸出，通過以太網交換機發送于Modem，實現對該數控機床信息化接口的建設目標。

2 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作為整個數控機床建設的關鍵所在，直接關系著數控機床自身的運行效率和質量，在對控機床信息化接口設計方案中，以某數控機床生產企業LGMazak 信息化設計為主要研究對象，對其信息化接口設計進行分析。

2.1 信息化接口設計原則

數控機床信息化接口設計過程中，應遵循節能、綠色、環保等設計原則，以此保證信息化建設的高效性，最大程度上提升信息化接口建設的效率。

（1）合理化原則。數控機床信息化結構設計中合理性原則的運用，可以保證信息化接口設計更加有效。

（2）節能性原則。節能性原則也是該數控機床信息化接口建設過程中應遵循的原則之一，該原則可以保證和促進LGMazak數控機床在未來的使用過程中更加高效與節能。

2.2 信息化接口需求改造

數控機床進行信息化接口建設，還應當根據LGMazak 數控機床在具體運行過程中的實際情況制定信息化接口建設目標，這也是對該數控機床信息化接口功能需求的滿足。在本次建設工作中，主要對2 臺LGMazak 數控機床的通信、數據信息獲取以及各項功能的完善進行詳細分析（表1）。

表1 LGMazak 數控機床信息化接口建設情況

2.3 硬件設計

數控機床信息化建設接口，硬件是其中的一個重要組成部分，硬件設計即可以在一定程度上提升該數控機床運行效率，又能保證數控機床運行更加安全與高效。以LGMazak 數控機床為主要研究對象，對該數控機床硬件設計流程進行系統分析，具體如下：

（1）該數控機床硬件設計主要為PLC 系統硬件設計，PLC系統作為整個數控機床的重要組成部分，在一定程度上直接決定數控機床的運行的可行性。為此，在對數控機床硬件設計中，可以將歐姆龍PLC 作為LGMazak 數控機床硬件設計的重要環節，大量實踐證明：歐姆龍PLC 硬件自身具備較高的運行效率和控制能力。

（2）PLC 在LGMazak 數控機床硬件設計工作中，PLC 應當通過對接口進行具體的應用，以此提升信息化接口建設的實效性，通過硬件設計保證接口設計的合理性與科學性。在硬件設計過程中，PLC 接口擬設計8 個硬件接口，MCIS 項目擬設計4 個接口，以此實現對整個數控機床遠程狀態下的啟動和停止，最大程度上提升信息化接口建設的可行性。

2.4 PLC 程序設計

數控機床進行信息化建設還包含對PLC 程序的建設，保證程序建設的合理性，在數控機床PLC 程序設計工作中，主要對歐姆龍PLC 完成設計，其中包括模式切換設計、啟動設計、停止設計以及程序復位等諸多方面的內容，切實提升數控機床運行效率，保證數控機床歐姆龍與信息化接口的融合。同時，還要對該數控機床啟動功能鍵進行更進一步的優化與完善，比如可以將其啟動輸入信號設置為輸入1，代表的是數據信息指令。

2.5 設計應用分析

數控機床信息化接口設計工作中，通過MCIS 項目與LGMazak 數控機床的有機結合，對該機床的啟動、使用、停止和復位進行具體的分析。

（1）在對機床的控制工作中，分別對機床在使用狀態下的數據信息進行采集，證明LGMazak 數控機床接口建設的科學性與合理性。

（2）在具體的設計工作中，如果該機床中的某個設備或者系統出現損壞，該機床就會自動發出報警信號，故障點也會在MSIS 系統中直接顯示出來，證明LGMazak 數控機床信息化接口建設的可行性。

（3）在對該數控機床信息化接口的功能、作用和效益的分析過程中，對不同結構的數據傳輸進行檢測，注重和加強對數據信息的獲取，對該數控機床接口的可行性進行驗證，實踐表明：LGMazak 數控機床信息化接口建設可行，可以正常投入使用，對于數控機床生產能力、質量保證具有重要的現實意義。

3 結語

數控機床信息化接口設計對于數控機床行業領域的健康與可持續發展具有極其重要的現實意義，以LGMazak 數控機床信息化接口建設為主要出發點，分別從信息化接口需求提出、通信接口建設以及硬件設計3 個方面對其建設方案進行詳細分析與探討，旨在為更多的數控機床信息化接口建設提供理論支撐與科學依據。