呂建平

摘要：數(shù)控機(jī)床通過(guò)GPRS技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS模塊，以IP的方式傳送到制造商監(jiān)控終端，經(jīng)過(guò)制造商的分析糾錯(cuò)，發(fā)出新指令給機(jī)床的監(jiān)控中心，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控就能快速解決用戶現(xiàn)場(chǎng)故障或問(wèn)題。文章就數(shù)控機(jī)床的一般使用現(xiàn)狀、GPRS用于數(shù)控機(jī)床中監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；GPRS；遠(yuǎn)程監(jiān)控；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）11-0020-03

數(shù)控機(jī)床作為一種新型高端產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)已非常廣泛，在GPRS廣泛應(yīng)用的今天，將GPRS監(jiān)控系統(tǒng)作為一種高效率、高性能的技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床的使用中，對(duì)有效發(fā)揮數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)效率將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的意義，除了可以迅速解決用戶現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題外，制造商還可以得到直接用戶更多的一手資料，從而有效指導(dǎo)用戶使用并可以找到自己設(shè)計(jì)制造的不足。

1 數(shù)控機(jī)床使用的現(xiàn)狀及應(yīng)用GPRS的可能性

（1）隨著科技的進(jìn)步，許多行業(yè)都用先進(jìn)的科技手段來(lái)武裝自己，人們的日常生活已常用到GPRS。數(shù)控機(jī)床工作效率高、精度高，但其具有高新技術(shù)的難度，使得這類(lèi)設(shè)備在維修時(shí)需要專業(yè)人員進(jìn)行檢查和處理，造成使用、維修費(fèi)用增加。為降低數(shù)控機(jī)床的使用成本，在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行管理時(shí)采用GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)成為新時(shí)期下數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

（2）目前的數(shù)控機(jī)床基本上形成了自動(dòng)化運(yùn)行模式，但管理方式上大多還按部就班，尤其在發(fā)生故障時(shí)仍采用文字和電話匯報(bào)的形式進(jìn)行解決、溝通，加上個(gè)人理解和語(yǔ)言表達(dá)的不同，信息常傳達(dá)不到位，以致不能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和解決故障。原始的人工管理方式的不足，抑制了數(shù)控機(jī)床優(yōu)越性的發(fā)揮。

（3）GPRS系統(tǒng)融合了通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程故障診斷及遠(yuǎn)程處理等先進(jìn)技術(shù)，有效地監(jiān)控?cái)?shù)控機(jī)床工作，在報(bào)警的同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并作出診斷，從根本上解決了用戶人工控制難以解決的問(wèn)題，節(jié)約了人工成本，提高了解決問(wèn)題的效率。由于GPRS監(jiān)控系統(tǒng)可以在故障出現(xiàn)時(shí)第一時(shí)間接收到現(xiàn)場(chǎng)信息，進(jìn)行診斷和消除數(shù)控機(jī)床故障，這就減少了給生產(chǎn)造成的影響。另外，可以有效地延長(zhǎng)數(shù)控機(jī)床的使用時(shí)間，能給企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 GPRS設(shè)計(jì)思想

2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)床中的GPRS系統(tǒng)主要由四部分組成，其中包括GPRS網(wǎng)絡(luò)、Internet、數(shù)控機(jī)床監(jiān)控中心和監(jiān)控終端。Internet在數(shù)控機(jī)床監(jiān)控中心和監(jiān)控終端網(wǎng)絡(luò)中起到了連接作用，能夠?qū)?shù)控機(jī)床的具體工作情況傳送到監(jiān)控終端，可以有效解決人工控制中不易解決的問(wèn)題，提高了工作的效率。

2.2 各部分的設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)床的監(jiān)控中心：通過(guò)Internet，采用IP+UDP的協(xié)議同GPRS實(shí)現(xiàn)互動(dòng)和對(duì)話，監(jiān)控中心的信息能及時(shí)地傳送給監(jiān)控終端，并接受監(jiān)控終端發(fā)出的監(jiān)控、警報(bào)、故障診斷等控制指令；Internet通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將GPRS在監(jiān)控中心和監(jiān)控終端間緊密聯(lián)系在一起；GPRS網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的載體，我國(guó)目前GPRS已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域中，其最大的特點(diǎn)就是傳輸?shù)乃俣瓤?，高效?zhǔn)確。數(shù)控機(jī)床的監(jiān)控系統(tǒng)可以通過(guò)GPRS來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床監(jiān)控中心和監(jiān)控終端之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專業(yè)報(bào)文數(shù)據(jù)的互傳；監(jiān)控終端是整套系統(tǒng)的核心，其主要作用是將數(shù)控機(jī)床監(jiān)控中心通過(guò)Internet發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并處理；分析處理后將結(jié)果傳送到數(shù)控機(jī)床監(jiān)控中心，指揮數(shù)控機(jī)床按照新的指令運(yùn)行。

3 數(shù)控機(jī)床中GPRS監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分析

3.1 GPRS監(jiān)控系統(tǒng)采用的通信協(xié)議

要有相應(yīng)的通信協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床和監(jiān)控終端之間的協(xié)調(diào)。GPRS以媒介的形式將數(shù)控機(jī)床的監(jiān)控中心和監(jiān)控終端用Internet來(lái)進(jìn)行互聯(lián)，這樣能有效地采集數(shù)據(jù)并能夠第一時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程監(jiān)控。對(duì)將要傳送的數(shù)據(jù)設(shè)定開(kāi)始和結(jié)束的標(biāo)志，然后在監(jiān)控終端設(shè)定不同的序號(hào)，這些序號(hào)就是區(qū)分不同數(shù)控機(jī)床的標(biāo)志。監(jiān)控終端可以將GPRS技術(shù)通過(guò)通信協(xié)議來(lái)對(duì)整個(gè)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行管理和控制。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在整個(gè)軟件系統(tǒng)模塊中，監(jiān)控終端和監(jiān)控中心是極其重要的兩個(gè)部分，在計(jì)算機(jī)上有不同的軟件運(yùn)行，也有兩個(gè)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)GPRS和Internet將整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。其中監(jiān)控中心是由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和通信前置機(jī)三部分組合而成，從而實(shí)現(xiàn)信息之間的交換和聯(lián)系。監(jiān)控終端的功能是將數(shù)據(jù)從監(jiān)控中心搜集到自己的存儲(chǔ)器上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存并且進(jìn)行必要的分析，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行情況；如果沒(méi)有按照既定的軌跡運(yùn)行，那么監(jiān)控終端會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，同時(shí)會(huì)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

3.3 監(jiān)控終端程序設(shè)計(jì)

監(jiān)控終端程序的設(shè)計(jì)主要是完成初始化和網(wǎng)絡(luò)連接等操作，初始化函數(shù)主要完成芯片的引腳狀態(tài)和特殊功能寄存器的設(shè)置。對(duì)GPRS模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，并在模塊中找到GPRS的命令模式，通過(guò)相應(yīng)的串口將指令發(fā)送給GPRS模塊，同時(shí)和數(shù)據(jù)信息中心相聯(lián)系。在建立連接以后，GPRS模塊可以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)登錄到GGSN，并轉(zhuǎn)到在線模式中。這時(shí)串口發(fā)出的數(shù)據(jù)將會(huì)通過(guò)GPRS模塊傳送到GGSN中，形成雙方的信息互通。在系統(tǒng)方案中，系統(tǒng)主站服務(wù)器使用的是靜態(tài)IP，并且將IP地址寫(xiě)入到GPRS模塊中，可以完成IP地址和主服務(wù)器之間的連接。在嵌入式環(huán)境下，根據(jù)具體的功能需求，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)的指令進(jìn)行函數(shù)封裝，通過(guò)創(chuàng)建相應(yīng)的聯(lián)系而實(shí)現(xiàn)其功能。

4 數(shù)控機(jī)床中GPRS監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)分析

監(jiān)控終端硬件的開(kāi)發(fā)包括單片機(jī)的選擇和復(fù)位、時(shí)鐘電路、電源模塊和模塊接口電路，可以采用無(wú)線模塊撥號(hào)上網(wǎng)并開(kāi)發(fā)相關(guān)的終端程序。GPRS終端監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、GPRS模塊、信號(hào)采集、天線、SIM卡和電源模塊。其中單片機(jī)部分采用的是控制芯片微處理器，結(jié)合軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)編程、調(diào)試、仿真，能夠保證GPRS終端的功能性、可維護(hù)性和可升級(jí)性。GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊選用的是一款尺寸較小的三頻模塊，此模塊支持標(biāo)準(zhǔn)的指令和協(xié)議，具有良好的溫度特性和穩(wěn)定的工作性能。模擬信號(hào)主要包括數(shù)控機(jī)床運(yùn)行軸的控制電壓和數(shù)控機(jī)床的溫度等，其中控制電壓可以有效地對(duì)機(jī)床運(yùn)行軸的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行判斷。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)和溫升等可以通過(guò)數(shù)字信號(hào)模塊進(jìn)行判斷，可以通過(guò)對(duì)定時(shí)器中斷方式來(lái)進(jìn)行信號(hào)的采集。電源模塊可以為單片機(jī)和GPRS模塊提供穩(wěn)定的電源，可以保證GPRS模塊對(duì)電流最大值的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于傳統(tǒng)人工控制方式，GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地解決數(shù)控機(jī)床管理中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，處理效率較高。數(shù)控機(jī)床對(duì)GPRS監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是以GPRS為媒介，將信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)確快速地上傳到監(jiān)控終端，同時(shí)按照監(jiān)控終端的新指令工作，繼而由監(jiān)控終端集中控制數(shù)控機(jī)床的使用。對(duì)于一些大型的、較多使用數(shù)控機(jī)床的企業(yè)，應(yīng)該大力推廣GPRS監(jiān)控系統(tǒng)，從使用的效果來(lái)看，其具備良好的使用性，能給企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）