圖6 嵌入式適配器數(shù)據(jù)采集模塊運行流程圖

    嵌入式適配器數(shù)據(jù)處理模塊的運行流程如圖7所示。首先，獲取數(shù)據(jù)采集模塊采集的語法異構(gòu)數(shù)據(jù)，依據(jù)XMLSchema解析采集的數(shù)據(jù)類型，XML生成器依據(jù)數(shù)據(jù)類型將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為XML文件，然后解析XML文件，獲取封裝規(guī)則定義的各個屬性，讀取XML文件，XML映射器依據(jù)XML XSLT將異構(gòu)的XML數(shù)據(jù)同構(gòu)化，最后，XML封裝/發(fā)送器將同構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，發(fā)送到DNC服務(wù)器的嵌入式適配器接口。

圖7 嵌入式適配器數(shù)據(jù)處理模塊運行流程圖

    選用C#語言，利用Visual Studio 2005集成開發(fā)平臺，依據(jù)軟件運行流程，基于.NET實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理軟件。

4 實驗與分析

    4. 1串口通信實驗與分析

    實驗設(shè)備包括XH714立式加工中心和嵌入式適配器，如圖8和圖9所示，利用RS232線實現(xiàn)嵌入式適配器與數(shù)控機床連接，進(jìn)行串口通信實驗。實驗結(jié)果如表1所示。從表1中看出，嵌入式適配器實現(xiàn)了與數(shù)控機床串口通信的功能，且傳輸速率滿足實際工程應(yīng)用需求。

圖8 XH714立式加工中心

圖9 數(shù)控機床數(shù)據(jù)采集嵌入式適配器

    表1 串口通信實驗結(jié)果

    4. 2無線通信可行性驗證實驗與分析

    無線通信可行性驗證實驗的目的是驗證數(shù)控車間無線通信的可行性，包括兩個方面的實驗:無線通信信道信號強度與信噪比實驗和無線通信帶寬與響應(yīng)時間實驗。

    利用Wirelessmon軟件進(jìn)行無線通信信道信號強度與信噪比測試，記錄工程訓(xùn)練中心3臺數(shù)控機床(距離無線AP由近及遠(yuǎn)，1一1Om)所在位置的數(shù)據(jù)，結(jié)果如表2所示。由表2可知:噪聲強度低于一100dbm，信噪比平均水平在57dbm左右，在這樣的信道環(huán)境中，嵌入式適配器可以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。

表2 信號強度與信嗓比測試實驗結(jié)果

    利用IxChariot軟件進(jìn)行帶寬及響應(yīng)時間測試，記錄一段時間內(nèi)嵌入式適配器與上位機無線通信帶寬與響應(yīng)時間數(shù)據(jù)，結(jié)果如表3所示。由表3可知:無線信道平均帶寬在8Mbps左右，平均響應(yīng)時間為1. 52S，未出現(xiàn)無響應(yīng)情況發(fā)生，可以滿足無線通信數(shù)據(jù)傳輸速率和響應(yīng)時間需求。

表3 帶寬及響應(yīng)時間測試實驗結(jié)果

    無線通信可行性驗證實驗表明，基于無線通信在數(shù)控車間實現(xiàn)嵌入式適配器與上位機通信是可行的。采用無線通信，擺脫有線通信車間布線困難問題，便于數(shù)控車間進(jìn)行布局與調(diào)整;另外，一臺AP可以對應(yīng)多臺嵌入式適配器，整套無線通信系統(tǒng)部署起來十分方便，易于進(jìn)行系統(tǒng)擴展。

    4. 3數(shù)據(jù)采集與處理實驗與分析

    以工程訓(xùn)練中心XH714立式加工中心和數(shù)控銑床XK-5032C/4為實驗對象，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理實驗。

    通過與數(shù)控機床串行通信接口相連，建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集通道，實現(xiàn)了機床參數(shù)、機床報警數(shù)據(jù)、偏置數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)采集;通過宏程序反饋方式，建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集通道，實現(xiàn)了數(shù)控機床主軸轉(zhuǎn)速、主軸進(jìn)給速率、當(dāng)前刀具號、加工的數(shù)控程序號、開始加工時間和結(jié)束加工時間的采集。通過與數(shù)控機床PLC相連，建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集通道，實現(xiàn)了機床啟停及機床運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集。

    對于采集的異構(gòu)數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊處理后，初始語法異構(gòu)的XML文檔轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一格式的XML文檔，從而實現(xiàn)了數(shù)控機床的透明化。

5 結(jié)束語

    通過設(shè)計數(shù)控機床數(shù)據(jù)采集嵌入式適配器硬件系統(tǒng)，定制嵌入式適配器操作系統(tǒng)，開發(fā)嵌入式適配器數(shù)據(jù)采集與處理應(yīng)用軟件，最后，實現(xiàn)了具有串行通信接口的數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集。相比傳統(tǒng)的數(shù)控機床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一方面通過無線通信，使車間布局便于調(diào)整，系統(tǒng)易于進(jìn)行擴展，另一方面提出了一種具有通用意義且可針對特定應(yīng)用進(jìn)行擴展的數(shù)據(jù)采集模式，提高了數(shù)據(jù)采集的適應(yīng)性。此外，利用XML系列技術(shù)實現(xiàn)語法異構(gòu)數(shù)據(jù)的同構(gòu)化，使數(shù)控機床透明化。