FANUC系统数控机床网络化集成技术

数控机床正常运行除了必要软硬件外，还需要诸如系统参数、刀具及坐标系偏置数据、螺距误差补偿数据、跟踪误差、机床运动坐标、主运动和进给速度、PMC 信号状态等动静态数据。目前国内大部分企业对机床运行状态监控和动静态数据采集管理仍然停留在单机在线或串口通信方式阶段，无法实现集成管理，从而形成了信息化孤岛。随着工业化进程的推进，对数控设备进行信息化统一集中管理乃至对机床工作状态进行实时监控的重要性逐步被人们认知，而计算机网络技术的发展尤其是现场总线以及工业以太网技术的发展，使企业数控设备集成监管成为了可能。本文以FANUC 系统为例介绍基于以太网的数控机床集成技术。

1 数控机床网络集成系统构架及功能

图1 为FANUC 系统数控机床网络集成系统构架，它主要包括以下几个部分。

图1 FANUC 系统数控机床网络集成系统构架

1.1 系统集成以太网软件

FANUC 系统使用的以太网软件从来源上分主要
有以下两种：

（1） 直接购买FANUC 提供的相关软件，如基本操作包1（FANUC Basic Operation Package 1／A02B‐0207‐K752） 、远程诊断包（Machine Remote DiagnosePackage ／ A08B‐9210‐J515） 、生产系统管理与控制软件包CIMPLICITY HMI 等。

（2） 使用Microsoft Visual Basic 或者VisualC＋ ＋ ，配合FANUC 提供的FOCAS２ （A０２B‐0207‐K737）应用程序接口（API）进行自主编程。软件功能包括机床数据管理（如NC 程序、系统参数、宏变量、刀具偏置、工件坐标系偏移、螺距误差补偿等数据的读写及管理） 、CNC 显示（如主轴和进给轴数据显示、加工时间、刀具信息、坐标数据） 、状态监测（如梯形图顺序程序、机床信号、进给轴及主轴波形信号、操作及报警履历） 、在线调试（如融合FANUC LADDER和SERVO GUIDE 进行在线PMC 和伺服调试）等。

1.2 计算机

计算机是以太网软件的运行服务器同时可担任机床数据的数据服务器，应具备以太网卡及满足要求的系统配置，同时应具有Windows 自带的IIS 或者第三方的Serv‐U 等FTP 服务软件。

1.3数据服务器

数据服务器视系统规模大小可单独或与系统主机共用计算机，主要功能是存储和管理机床上传的各种数据。

1.4 数控机床

多台数控机床可通过以太网连接到系统主机和数据服务器，机床应具备并开通必要的以太网功能和硬件。

2 数控机床网络集成系统软硬件

FANUC 系列数控系统的以太网硬件设备主要有快速以太网板（Fast Ethernet Board）和数据服务器板（Fast Data Server Board）两种，对应功能叫做以太网功能（Ethernet Function）和数据服务器功能（DateServer Function） 。现0i － MD 和0i － TD 系统都标配有内嵌式以太网和PCMCIA 网卡，而0i － Mate MD和0i － Mate TD 只标配PCMCIA 网卡。PCMCIA 网卡和内嵌式以太网的功能接近，只是PCMCIA 网卡不支持FANUC 程序传输软件。

FANUC 0i － D 系列中的0i － MD／0i － TD 系统都标准配置有支持100Mb／s 的内嵌式以太网。将CNC 与电脑连接起来，即可进行NC 程序的传输、机械的控制和运行状态的监视、机械的调整和维护。其基本功能包括：

（1） 基于FTP 传输功能的NC 程序传输，可通过CNC 画面的操作来传输NC 程序。电脑侧使用FTP服务器软件，所以，可以与Windows 环境以外的主机一起传输NC 程序。

（2） 基于FOCAS2／Ethernet 的机械控制和监视，可利用i CELL 和CIMPLICITY 创建进行机械控制和监视的系统。此外，可以直接使用FOCAS２／Ethernet功能，创建独特的应用软件；也可通过CNC 主导信息通知功能，利用NC 程序或者梯图程序发出的指令，从CNC 自发地向电脑的应用程序发送通知信息（CNC／PMC 数据） 。

（3） 可以在线进行基于FANUC LADDER‐ Ⅲ 以及SERVO GUIDE 的机械调整和维护、梯图程序的维护和伺服电机的调整。

FTP 传输功能可使用Windows 自带的IIS 或者第三方的Serv‐U 等FTP 服务软件。而顺序程序调试和伺服调整可利用FANUC 专用工具，通过以太网连接方式对数控机床进行在线调试与干预。因此数控机床网络集成系统开发的技术难点和关键点是控制和监视以太网软件，当然FANUC 提供标准软件CIMPLICITY，但由于价格昂贵和系统规模要求适应性问题，一般选择使用Visual Basic 或者Visual C ++自主开发基于FOCAS2／Ethernet 功能的用户软件。

FOCAS2 即FANUC Open CNC API Specificationsversion 2，是FANUC 提供给用户的应用程序接
口函数库，通过调用这些标准函数即可实现计算机与数控机床之间的信息交互。例如通过Read the nameof controlled axis and spindle