一种基于PC自动设故的数控机床维修教学设备的制作方法

本发明涉及一种基于pc自动设故的数控机床维修教学设备，适用于机械领域。

背景技术：

根据机床行业调查，数控人才的市场需求已从初期的数控操作、数控编程转向了技术含量较高的数控机床调试、维护与维修。维修力量不足是影响数控机床利用率和完好率的主要因素，大量机械制造行业和装备制造企业急需大量数控机床维修人才。所以加大对数控设备维护人员的培养、提升学习效果是目前职业院校相关专业的使命所在。

在数控设备应用与维护相关专业职业教育实践过程中，我们主要采用旧机床先拆装机床主要机械结构及电气线路、再人为设故让学生排除和虚拟数控机床故障排除等两种方法进行教学，发现存在以下问题：

(1)人为设置故障时总能被学生直接找到故障点(特别是电气线路的通断故障)，学生取捷径就可以“高效率”地找到故障，从而违背了从现象去分析判断并检查相关部位来找故障点的思路；

(2)虚拟数控机床在装拆及电气连接方面实训效果明显，减轻对实际数控机床和实验台的设备(特别是高档设备)压力；虚拟数控机床一人一机有利于激发学生的学习热情，具有安全、经济等特点，但其给学生完全是一种模拟，主要对认知能力的提高，缺乏实际动手能力的培养，一般缺乏故障再现的随机性。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于pc自动设故的数控机床维修教学设备，通过对现有的cjk6125i型车床数控化改造和基于pc的自动设故系统开发，实现了利用一台计算机远程对多台机床随机设故、自动评分、成绩统计，通过形成性考核方式考核学生掌握技能的真实水平。

本发明所采用的技术方案是：

所述教学设备采取了抗干扰能力较强的远程通信方法，即利用cnc系统的rs-232通信接口和协议，通过高通信速率的rs-485接口转换远程智能通信模块，并选用visualbaisc6.0软件开发上位机管理程序，既解决了一台pc机和多台数控机床进行通信的问题，又为数控机床装调维修工等相关技能鉴定考试提供硬件支持。

所述教学设备利用vb软件通过向该模块发送控制指令设定和实现参数的读取和修改，以控制模块进行正确的数据通信。

所述教学设备通过串口芯片max232与单片机通信，以控制关键线路的通断，利用proteldxp制作基于at89551线路故障设置pcb版。

本发明的有益效果是：该数控机床维修教学设备不仅较好地解决了远距离通信、资源合理利用、抗干扰能力的问题，提高了原有旧机床的综合利用率，而且能满足数控机床装调和维修教学和实训。

附图说明

图1是本发明的设备通信原理图。

图2是本发明的电气设故原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，计算机和数控系统一般通过rs-232串行口通信，但rs-232串行口通信有效距离短，且实训设备在生产车间，现场条件恶劣。fanucoimatetd系统控制的车床为通信对象，采取了抗干扰能力较强的远程通信方法，即利用cnc系统的rs-232通信接口和协议，通过高通信速率的rs-485接口转换远程智能通信模块，并选用visualbaisc6.0软件开发上位机管理程序，既解决了一台pc机和多台数控机床进行通信的问题，又为数控机床装调维修工等相关技能鉴定考试提供硬件支持。

一个485转232智能模块可以接多台机床，在本文中还通过该串口通信实现机床对应的单片机控制系统有计划地控制对应的线路通断电路；机床端485转232智能模块的d2士端子可以并联，而且上位机通过专用指令可以对每个通信端口的参数设置编程，确保了柔性设置的可行性。

如图2，设置故障的内容主要包括3个方面：数控系统参数错误更改或不匹配硬件连接；漏电、缺相以及设备保护电路自动动作等电气线路故障；在机械方面，故障设置主要针对误差补偿不当甚至是错误造成定位误差过大的问题。

vb的mscomm通信控件控制属性较多，在编制通信软件过程中要遵守fanuc数控系统的通信协议，反译和处理与fanuc数控系统相关的传输数据格式转换，否则接收到的数据将是乱码。

智能通信模块提供了专用指令用于通信设置，利用vb软件通过向该模块发送控制指令就可以设定和实现参数的读取和修改，以控制模块进行正确的数据通信。

上位机直接控制fanuc数控系统参数可以通过以太网使用cnc参数设定或伺服guide。本文基于vb程序和cnc之间串口通信对系统参数进行间接设置，以考查学生对部分参数不正确造成机床故障的判断能力，提升对该参数的理解。

上述的间接设置方法是将机床正常情况下参数备份的文件修改局部，再进行数据恢复，其中关键技术在于熟悉cnc系统参数备份的文件结构和外接pc进行数据的恢复操作步骤。

参数恢复的关键是：通过传输电缆连接pc与数控系统并使机床处在edit状态；设定数控系统和pc匹配的传输参数；在数控系统中，按软键[param][oprt][read][exec]，等待pc将相应数据传入，通过vb程序把修改后的文件发送到cnc系统。

为实现自动设故，本文通过串口芯片max232与单片机通信，以控制关键线路的通断。为此，本文利用proteldxp制作基于at89551线路故障设置pcb版。

正常情况下，单片机引脚p1.3输出低电平，三极管q11截止，继电器线圈没有电位差，继电器衔铁释放，保持常开状态，起到断开电流的作用，同时状态二极管也点亮；当单片机接受到pc需要设置w71线路故障点命令时，引脚输出高电平，三极管q11饱和导通，+5v电源加到线圈两端，继电器吸合，常开触点闭合，继电器起到断开线路的作用，同时状态二极管也熄灭。状态二极管起到调试作用，三般隐藏在考核箱内。

技术特征：

技术总结
一种基于PC自动设故的数控机床维修教学设备，通过对现有的CJK6125i型车床数控化改造和基于PC的自动设故系统开发，实现了利用一台计算机远程对多台机床随机设故、自动评分、成绩统计，通过形成性考核方式考核学生掌握技能的真实水平。该数控机床维修教学设备不仅较好地解决了远距离通信、资源合理利用、抗干扰能力的问题，提高了原有旧机床的综合利用率，而且能满足数控机床装调和维修教学和实训。

技术研发人员：邢筱丹
受保护的技术使用者：邢筱丹
技术研发日：2016.11.22
技术公布日：2018.05.29