分析数控机床中GPRS监控系统的设计

分析数控机床中GPRS监控系统的设计

刘付伟夫

广州义同机械实业有限公司510800

摘要：数控机床作为一种新型高端产品应用于工业生产已非常广泛，在GPRS广泛应用的今天，将GPRS监控系统作为一种高效率、高性能的技术应用到数控机床的使用中，对有效发挥数控机床生产效率将产生深远的意义。基于此，本文分析数控机床中GPRS监控系统的设计。

关键词：数控机床；GPRS监控系统；设计

引言：将GPRS监控系统应用到数控机床的使用，除了可以迅速解决用户现场问题外，制造商还可以得到直接用户更多的一手资料，从而有效指导用户使用并可以找到自己设计制造的不足。

1、数控机床控制系统的组成

数控机床的控制系统由输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、位置检测装置等部分构成。数控机床开始工作时必须编制相应的加工程序，加工程序被通过控制介质存储，常用的控制介质有穿孔带、磁带和磁盘等。数控装置运用逻辑电路或系统软件，对从内部存储器中读取出或从输入装置接收到的一段或几段数控加工程序进行一系列的编译、运算和逻辑处理，并输出所形成的各种控制信息和指令，以指导控制机床各部分按照程序所规定的指令进行有序运动和动作。伺服驱动装置作为数控机床的执行机构，将从数控装置部分接收指令信息，再经功率放大后，驱动数控机床的运动机构，以加工出符合指令要求的零件。伺服驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构。其中，执行机构大都为直流或交流伺服电动机。检测装置用来检测数控机床各坐标轴的实际位移量，经反馈系统输入到机床的数控中心。数控中心接收到数据后，将其与原设定值进行比较，并根据比较结果进行相应的修正，以确保机床的运动系统能够按指令完成数控加工任务。

2、数控机床使用的现状及应用GPRS的可能性

目前的数控机床基本上形成了自动化运行模式，但管理方式上大多还按部就班，尤其在发生故障时仍采用文字和电话汇报的形式进行解决、沟通，加上个人理解和语言表达的不同，信息常传达不到位，以致不能在第一时间发现和解决故障。原始的人工管理方式的不足，抑制了数控机床优越性的发挥。

GPRS系统融合了通信、计算机网络、远程故障诊断及远程处理等先进技术，有效地监控数控机床工作，在报警的同时及时发现故障并作出诊断，从根本上解决了用户人工控制难以解决的问题，节约了人工成本，提高了解决问题的效率。由于GPRS监控系统可以在故障出现时第一时间接收到现场信息，进行诊断和消除数控机床故障，这就减少了给生产造成的影响。另外，可以有效地延长数控机床的使用时间，能给企业创造更多的经济效益。

3、数控机床中GPRS监控系统的软件设计

3.1系统所采用的通信协议

数控机床的监控终端和监控中心之间是以GPRS为媒介通过Internet来实现互联（见图一），以实现将数据采集之后第一时间发送到出去及时的进行处理，并且还有实现对监控中心实现远程控制。这时候就必须要有个相应的协议来实现数控机床和监控中心终端之间的有意义约定。

图一

首先我们给所要传送的数据设定上起始和结束标志，然后在监控终端不同的监控终端设定上不同的序号，每个不同的数控机床都有不同的监控终端，也就是说这个序号就是区分不同数控机床的一个标志；控制信息是监控中心发给监控终端的控制信息；当监控中心在发现数控机床有不正常的现象时就会发出报警信息传送到监控终端；这样我们就可以结合GPRS技术通过通信协议来实现整个工厂不同的数控机床的集中管理和控制了。

3.2系统的软件设计

监控终端和监控中心两大模块是整个系统软件模块当中最重要模块。首先我们来看一下监控中心的组成是由数据库服务器、应用服务器以及通信前置机来组合构成的，来实现一些信息之间的整体互通。所以说在计算机上分别有不同的软件来进行运行，当然还有分别为两个系统来设计不同的数据库。监控终端数控的功能是要将数据从数控机床的监控终端进行集中字一起，执行监控终端所发出的命令，将各个终端传输过来的数据进行存储已经进行必要的分析，这时候通过分析、比对就会发现数控机床的运行是够是按照既定的运行轨迹进行的，如果发现异常那么就会立刻做报警处理，并在数据库中将得到的数据进行备份处理。

3.3监控终端程序设计

监控终端程序的设计主要是完成初始化和网络连接等操作，初始化函数主要完成芯片的引脚状态和特殊功能寄存器的设置。对GPRS模块进行初始化设置，并在模块中找到GPRS的命令模式，通过相应的串口将指令发送给GPRS模块，同时和数据信息中心相联系。在建立连接以后，GPRS模块可以通过GPRS网络登录到GGSN，并转到在线模式中。这时串口发出的数据将会通过GPRS模块传送到GGSN中，形成双方的信息互通。在系统方案中，系统主站服务器使用的是静态IP，并且将IP地址写入到GPRS模块中，可以完成IP地址和主服务器之间的连接。在嵌入式环境下，根据具体的功能需求，可以对网络的指令进行函数封装，通过创建相应的联系而实现其功能。

4、数控机床中GPRS监控系统的硬件设计分析

监控终端硬件的开发包括单片机的选择和复位、时钟电路、电源模块和模块接口电路，可以采用无线模块拨号上网并开发相关的终端程序。GPRS终端监控系统的结构主要包括单片机最小系统、GPRS模块、信号采集、天线、SIM卡和电源模块。其中单片机部分采用的是控制芯片微处理器，结合软件开发平台，可以实现编程、调试、仿真，能够保证GPRS终端的功能性、可维护性和可升级性。GPRS数据传输模块选用的是一款尺寸较小的三频模块，此模块支持标准的指令和协议，具有良好的温度特性和稳定的工作性能。模拟信号主要包括数控机床运行轴的控制电压和数控机床的温度等，其中控制电压可以有效地对机床运行轴的旋转状态进行判断。数控机床的运行状态和温升等可以通过数字信号模块进行判断，可以通过对定时器中断方式来进行信号的采集。电源模块可以为单片机和GPRS模块提供稳定的电源，可以保证GPRS模块对电流最大值的要求。

结束语

总之，相对于传统人工控制方式，GPRS远程监控系统可以有效地解决数控机床管理中出现的一些问题，处理效率较高。数控机床对GPRS监控系统的应用是以GPRS为媒介，将信息数据准确快速地上传到监控终端，同时按照监控终端的新指令工作，继而由监控终端集中控制数控机床的使用。

参考文献

[1]许东磊.鞠志鑫.数控机床中GPRS监控系统的设计[J].科技传播，2013

[2]吕建平.数控机床GPRS监控系统的设计[J].中国高新技术企业，2013

[3]赵瑞旺.基于GPRS的数控机床监控系统设计[J].物联网技术，2011