在数控机床装调与维修实训教学过程中，如何直观高效地进行电气控制线路故障逻辑分析及查找，数控系统参数误设的恢复，故障现象和故障类型的必广东深圳专业医疗器械仪器外观工业产品设计深圳立法严管“医闹”然性联系判断，采用PMC编程法的机床功能修改以及机电联机调试等实训课题是目前数控设备应用与维护等相关专业学习中普遍存在的难点。
针对这些关键问题，基于触摸屏和强抗干扰技术设计出自动设故的数控机床维修教学设备，该设备具有设故高效率、智能化、成本低等特点。
该项目的完成为机床装调与维修、电气控制等实训教学创造了有利条件，同时提升了教师的教学水平和学生的综合能力，为进一步扩大校企合作领域奠定坚实基础。

　　关键词：触摸屏；故障；数控车床；教学设备；电气控制系统
　　
　　The teaching equipment design for touch-screen CNC machine maintenance
　　Li Qiliang
　　Nanjing institute of railway technology, Nanjing, 215137, China
　　
　　Abstract: In the teaching process of the practice course alignment and maintenance of CNC machine tools, the training subjects such as how to intuitively and efficiently analyze and find the fault of electrical control circuits logically, recover the CNC system parameters that are set by mistake, determine necessity contact of the failure phenomenon and the fault type, revise machine functions via PMC programming, and debug, etc are the common teaching difficulties. In response to these key issues, the paper has designed a teaching equipment for CNC machine maintenance based on automatic set by touch-screen and the strong广东深圳专业西门子生化分析仪产品设计公司基于HIS数据挖掘的医疗风险预警系统设计 anti-jamming technology, which have some characteristics such as efficient set, intellectualized design and low cost. The accomplishment of this project can created favorable conditions for the practice course, and enhance the teachers comprehensive capacity and teaching level, which are the solid foundation for expanding cooperation between colleges and enterprises.
　　Key words: touch screen; failure; CNC lathe; teaching equipment; electrical control system
　　
　　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，先拆装其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，从而违背了从现象中分析判断并检查相关部位查找故障点的思路。

　　(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1人1机有利于激发学生的学习热情，具有安全、经济等特点，但其完全是一种模拟状态，主要是对学生认知能力的提高，缺乏实际动手能力的培养，也缺乏故障再现的随机性。

　　功能有限是我专业现有设备的主要问题，为扩充实训项目，多渠道提高学生对机电一体化技术的理解，我们设计出以单片机作为控制核心，以工控现场普遍使用的触摸屏为人机界面的数控机床维修教学设备，实现了设置随机一种或多种不同类型的故障，具有故障隐蔽性强，真实性好等特点；而且相对于其他控制终端(如PC机)而言，成本低，集成度和抗干扰能力更强。

　　
　　1触摸屏与CNC和单片机控制系统之间的通信
　　
　　数控系统一般通过RS-232C串行口和外界通信，但由于RS-232C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，笔者以FANUC 0i Mate TD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-232C通信接口和协议，通过屏蔽双绞线把高通信速率的RS-485接口转换远程智能通信模块，同Pro-face st3300系列，型号AST-3301S触摸屏的RS-485接口COM2(凸型D-Sub 9针接头)连接起来，另一方面，PC通过USB数据传输电缆CA3-USBCB-01把触摸屏编辑软件GP-Pro EX 2.1编写的画面程序下载到触摸屏里如图1所示，既解决了一个触摸屏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。

　　
　　图1 设备通信原理
　　说明：①一个485广东深圳专业精子分析仪产品设计公司浅析高层建筑结构设计转232智能模块可以接多个机床，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。
由于RS-232C规定的逻辑电平与单片机的逻辑电平不一致，这里选用专用电平转换芯片MAX232实现单片机TTL电平(0/5V)和RS232电平(+10/-10V)之间转换。
②机床端485转232智能模块的D2±端子可以并联，而且触摸屏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。

　　
　　2设故系统设计原理
　　
　　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。

　　在编制通信软件过程中，首先要解决的是遵守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。

　　2.1 串口通信设置
　　点击系统设置→控制器/PLC，通讯设置的内容一般有SIO Type=RS422/485(2wire)，Speed，Data Length，Parity，Stop Bit等常规串口通信设置。
一般首先在GP的扩展SIO设广东深圳专业医疗器械外观工业产品设计高校工业设计专业创业教育研究置中选择和仪表的通讯设置一样的参数。
(1个起始位，8位数据，无校验位，1个或2个停止位)，串口通信可以利用GP-Pro EX 2.1编辑软件的D-Script功能自由地对串行通讯口编程，发送、接收字符串、获取通讯口状态。
如进行通信初始化：
　　if([S:EXT_SIO_ STAT15]==1)//判断端口的状态，检查是否有扩展SIO协议
　　{[w:通讯步骤]=1
　　[w:超时设定]=3//3秒的超时(这里的数据可以改变)
　　[w:下一通讯]=1
　　[c:EXT_SIO_CTRL]= 0x07//将发送缓存和接收缓存区都清零
　　}
　　endif
　　以下是用于检测通讯是否超时，触发条件是每隔一秒运行一次：
　　if([w:接收超时]>0)
　　{[w:接收超时]=[w:接收超时]-1
　　}
　　endif
　　2.2 数控系统参数设故
　　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，本文基于触摸屏和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，广东深圳专业C型臂X光机产品设计公司470MHz无线通信设备设计提升对该参数作用的理解，如在软限位系统中，通过设置PRM3004#5=0，就会出现硬超程报警等。

　　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做局部修改，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触摸屏进行数据的恢复操作步骤：
　　对机床正常情况下参数备份文件的局部替换是利用配方功能实现，使用预设的数据创建配方，以备写入单片机控制器；参数恢复的关键操作同PC―通过传输电缆连接触摸屏与数控系统并使机床处于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]，等待触摸屏将相应数据传入；通过触摸屏把修改后的文件发送到CNC系统。

　　2.3 电气设故
　　为实现自动设故，笔者通过串口芯片MAX232与单片机通信，以控制关键线路的通断。
为此，利用Protel DXP制作基于AT89S51线路故障设置PCB版，其原理如图2所示。

　　
　　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，继电器广东深圳专业医疗器材设备外观工业产品设计医疗质控档案管理对提高医疗质量的价值衔铁释放，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；当单片机接收到触摸屏需要设置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，一般隐藏在考核箱内。

　　
　　3 设广东深圳专业结肠透析治疗机产品设计公司提高医疗技术遏制过度医疗故软件设计
　　
　　本文设故软件采用服务器/客户机模型开发出教师机软件和客户端软件。
教师机软件是整个系统管理和维护的核心，用来控制各个机床考核内容、评定学生的成绩和学生信息管理，教师登录成功后主要有指定考题、随机出题、通信设置和About4个按钮，其中指定考题的画面如图3所示。

　　
　　在此画面中，主要由两个重要部件构成：数值显示部件用于选择检查的故障号，本例设置了7个故障；右侧是供教师选择的故障，如果点击“故障确定”，就把当前选择的故障号传到左侧，以备登记、检查。

　　在这里，还实现了“过3分钟未操作即自动切换主画面”和“每次进入子画面均需输入密码”的安全功能。

　　在每台机床旁，还安排了学生PC机，通过RS232C和智能模块相连，主要完成将检测到的电气故障线路号上传到教师机；在实训联系阶段还可以提示故障判断思路以及Flash动画演示整个排故过程。

　　
　　4结束语
　　
　　通过对现有的CJK6125i型车床数控化改造和基于触摸屏的自动设故系统开发，实现了利用一个触摸屏远程管理多台机床随机设故和自动评分、成绩统计，方便地通过形成性考核方式考核学生掌握技能的真实水平。
实践证明，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、维修教学和实训，为我院数控机床装调维修工技能鉴定基地创造了条件。

　　
　　参考文献
　　
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　　[4] 普洛菲斯国际贸易(上海)有限公司.其他设备通讯示例[EB/OL].http://www.省略/otasuke/download/sample/PFC_Demo_simple.html.