李 穎 張 云

(成都飛機工業(yè)(集團)有限責任公司數(shù)控加工廠，四川 成都610092)

設備狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷作為現(xiàn)代先進制造技術與系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，其研究已經取得了很大的進展，在保證生產設備安全方面發(fā)揮了重大的作用［1］。遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過Internet、現(xiàn)場控制網絡把分布在各地的數(shù)控機床、智能控制設備和控制系統(tǒng)互聯(lián)起來，實現(xiàn)控制設備間的遠程信息交互，完成數(shù)控設備的遠程監(jiān)視與控制，是信息網絡與控制網絡的有機結合［2］。

實現(xiàn)現(xiàn)場信息的采集和傳輸，是故障診斷的基礎。本文主要介紹西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)遠程數(shù)據監(jiān)控的方法。

1 應用step7 功能塊讀取系統(tǒng)參數(shù)

利用現(xiàn)有的互聯(lián)網技術、GPRS 網絡，建立B/S 結構的數(shù)控設備遠程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)，將分散的數(shù)控設備通過網絡來進行遠程管理與故障診斷，不僅使數(shù)控設備的使用企業(yè)得到及時有效的技術服務與技術支持，而且使數(shù)控設備的生產廠家降低了技術服務成本［3］。

建立西門子840D 系統(tǒng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控主要基于兩個內容，即系統(tǒng)參數(shù)和PLC 信息。本文主要介紹這兩種信號的采集方法。

1.1 NC var selector 軟件應用

西門子840D 的參數(shù)很多，用戶不可能記住所有變量的接口，所以要借助NC varselector(變量選擇器)選擇出要讀/寫的NC 變量，并生成可被step7 所識別的源文件。

(1)雙擊NC 變量選擇器(NC var selector)。

(2)點擊菜單選擇項目project 中的new 菜單，生成用戶的項目。

(3)點擊菜單項目variablelist 中的select 后，出現(xiàn)一窗口，在右邊的窗口中點擊data，然后按所用硬件選擇相應的文件夾，點擊左邊窗口中的NCvar＊＊.mdb，點擊ok。該步驟是找到所有對應硬件的NC 變量表(如圖1)。

(4)從變量表中選擇所需變量(如圖2)，按照以下步驟通過過濾器選定所需參數(shù):

①All:列出所有變量;②Selection:通過區(qū)域篩選，組件篩選來選定所需參數(shù);③MD/SE-No:通過系統(tǒng)參數(shù)號選定所需參數(shù)。如找主軸電動機溫度參數(shù)1708(如圖3)。

(5)存變量表。在存變量表之前最好在C:siemensstep7s7proj項目下建立一名為＊＊＊文件夾;點擊菜單項目project 中的save，在彈出窗口的目錄中找到上面所建立的目錄，在左上角輸入文件名*＊＊.var，點擊ok。

(6)生成源文件。點擊菜單code 中的selection，輸入用戶項目中未用的數(shù)據塊塊號(默認db120，本文設定為db101)，點擊菜單項目中的code 中的to step7 project，生成＊＊. awl 源文件，在step7 中編譯后會生成一數(shù)據塊，即是PLC 訪問的NC 變量的接口。

(7)關閉NC 變量選擇器。

1.2 通過step7 讀取NC 變量

通過參數(shù)選擇器選定的系統(tǒng)參數(shù)可以通過step7功能塊進行轉換。

(1)打開ob100，修改fb1 的參數(shù)nckomm 為1。

(2)在用戶程序塊中加入call fb2，db121;該db 塊fb2 的背景數(shù)據塊:

Rep:=1;啟動fb2 讀參數(shù)的條件。

Numvar:=1，讀主軸的電流值。

Addr1:=“1708”，引用db101 傳遞到符號表中的符號H1_M_MOTOR_ACTUAL_CURRENT，

Unit1:=

Colmn1:=

Line1:=w#16#1;讀取主軸電流。

Addr2:=

Unit2:=

Column2:=

Line2:=

Addr8:=

Unit8:=

Column8:=

Line8:=

通過var selector 及PLC 程序，將NC 參數(shù)信息存儲在db 數(shù)據塊中，能使NC 參數(shù)和PLC 變量以同種方式供遠程調用。

2 通過以太網獲取step7 參數(shù)信息

對于PLC 的以太網通信，常用的方式是PLC 通過以太網與上位機相連，通過這樣的方式，可以實現(xiàn)上位機與PLC 之間的通訊，以完成上位機對PLC 程序的上傳、下載和運行于上位機的組態(tài)軟件通過PLC 系統(tǒng)對狀態(tài)實時監(jiān)控。在這種方式下，數(shù)據的傳輸一般是以點對點的形式完成(如圖4 所示)。

這里采用simatic net pc 軟件，在機架上增加硬件CP343 來實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的PLC、主機、工作站和個人電腦聯(lián)網通訊，以工業(yè)以太網的方式進行通訊。

(1)配置PC 站的硬件機架。當SIMATIC NET 軟件安裝后，在 PC 機桌面上可以看到 Station Configurator 的快捷圖標，同時在任務欄中也會有Station Configurator Editor 的圖標。通過點擊圖標打開Station Configurator Editor 配置窗口。

選擇一號插槽，點擊ADD 按鈕或鼠標右鍵選擇添加，在添加組件窗口中選擇Server，點擊OK 即完成(如圖5)。

同樣的方法選擇三號插槽添加IE General。

(2)配置控制臺(Configuration Console)是組態(tài)設置和診斷的核心工具，用于PC 硬件組件和PC 應用程序的組態(tài)和診斷(如圖6)。

(3)在step7 中組態(tài)PC Station，若所需型號版本未在硬件目錄窗口中，則需更新高版本step7 或HW包。組態(tài)過程中需要注意IP 和Station name 設置要與Station Configurator Editor 相符(如圖7)。

組態(tài)內容下載成功后，可以打開 Station Configurator Editor 窗口檢查組態(tài)狀態(tài)。OPC Server 插槽Conn 一欄一定要有連接圖標，此項說明連接激活。

(4)數(shù)據通訊的測試-OPC Scout。OPC Scout 工具隨Simatic Net 軟件一起提供，當完成PC Station 組態(tài)下載后，可用此工具進行OPC Server 和PLC 的數(shù)據通訊測試。

3 遠程監(jiān)控軟件應用

VB，delphi 等第三方軟件可以通過添加simatic 組件形成用戶自己的界面進行數(shù)據訪問設計。由此形成的應用軟件從功能上可劃分為管理功能和應用功能兩部分。管理功能根據企業(yè)的管理需求設計，運行在質量及過程分析人員的個人計算機上。這部分功能對數(shù)控加工過程涉及的要素進行監(jiān)控，是工件質量分析和異常應用現(xiàn)象的重要診斷方法;應用功能主要為數(shù)控設備狀態(tài)監(jiān)控提供服務，數(shù)控NC 參數(shù)是否合理，電流功率值是否在一定范圍內，或者記錄偶發(fā)性高低電平突變等，這部分功能主要為設備維護人員及工藝人員所用，用以使得設備功能得到合理使用，對于單件小批量或者新工件的應用尤為重要。

通過以上數(shù)據的遠程收集，可以實現(xiàn)分布式數(shù)控(DNC)系統(tǒng)中現(xiàn)場數(shù)據采集功能［1］，滿足數(shù)控加工企業(yè)內現(xiàn)場各種信息診斷分析過程，如報警信息實時診斷，設備加工中機床信息分析監(jiān)控等(如圖8)。

4 結語

通過var selector 和simatic net 軟件，以以太網方式在上位機上實現(xiàn)840D 系統(tǒng)參數(shù)的讀取和PLC 信號的讀取，能以較低成本方便地實現(xiàn)西門子系統(tǒng)數(shù)控設備的遠程數(shù)據采集，為遠程診斷提供了基礎。

［1］孫健，蔡凌，汪晉寬. 遠程監(jiān)控與診斷的設計實現(xiàn)［J］，儀器儀表學報，2005(8).

［2］岳敏，姚松麗，黃娟.數(shù)控設備的開放式遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究［J］，機械設計與制造，2012(6).

［3］張書濤，劉延斌.數(shù)控設備的遠程監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)設計［J］，機床與液壓，2012(11).