圖6 嵌入式適配器數據采集模塊運行流程圖

    嵌入式適配器數據處理模塊的運行流程如圖7所示。首先，獲取數據采集模塊采集的語法異構數據，依據XMLSchema解析采集的數據類型，XML生成器依據數據類型將采集的數據轉化為XML文件，然后解析XML文件，獲取封裝規則定義的各個屬性，讀取XML文件，XML映射器依據XML XSLT將異構的XML數據同構化，最后，XML封裝/發送器將同構數據進行封裝，發送到DNC服務器的嵌入式適配器接口。

圖7 嵌入式適配器數據處理模塊運行流程圖

    選用C#語言，利用Visual Studio 2005集成開發平臺，依據軟件運行流程，基于.NET實現數據采集與處理軟件。

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線實現嵌入式適配器與數控機床連接，進行串口通信實驗。實驗結果如表1所示。從表1中看出，嵌入式適配器實現了與數控機床串口通信的功能，且傳輸速率滿足實際工程應用需求。

圖8 XH714立式加工中心

圖9 數控機床數據采集嵌入式適配器

    表1 串口通信實驗結果

    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時間實驗。

    利用Wirelessmon軟件進行無線通信信道信號強度與信噪比測試，記錄工程訓練中心3臺數控機床(距離無線AP由近及遠，1一1Om)所在位置的數據，結果如表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，在這樣的信道環境中，嵌入式適配器可以進行無線數據傳輸。

表2 信號強度與信嗓比測試實驗結果

    利用IxChariot軟件進行帶寬及響應時間測試，記錄一段時間內嵌入式適配器與上位機無線通信帶寬與響應時間數據，結果如表3所示。由表3可知:無線信道平均帶寬在8Mbps左右，平均響應時間為1. 52S，未出現無響應情況發生，可以滿足無線通信數據傳輸速率和響應時間需求。

表3 帶寬及響應時間測試實驗結果

    無線通信可行性驗證實驗表明，基于無線通信在數控車間實現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，便于數控車間進行布局與調整;另外，一臺AP可以對應多臺嵌入式適配器，整套無線通信系統部署起來十分方便，易于進行系統擴展。

    4. 3數據采集與處理實驗與分析

    以工程訓練中心XH714立式加工中心和數控銑床XK-5032C/4為實驗對象，進行數據采集與處理實驗。

    通過與數控機床串行通信接口相連，建立對應的數據采集通道，實現了機床參數、機床報警數據、偏置數據等數據采集;通過宏程序反饋方式，建立對應的數據采集通道，實現了數控機床主軸轉速、主軸進給速率、當前刀具號、加工的數控程序號、開始加工時間和結束加工時間的采集。通過與數控機床PLC相連，建立對應的數據采集通道，實現了機床啟停及機床運行狀態數據采集。

    對于采集的異構數據，經過數據處理模塊處理后，初始語法異構的XML文檔轉化為統一格式的XML文檔，從而實現了數控機床的透明化。

5 結束語

    通過設計數控機床數據采集嵌入式適配器硬件系統，定制嵌入式適配器操作系統，開發嵌入式適配器數據采集與處理應用軟件，最后，實現了具有串行通信接口的數控機床聯網與數據采集。相比傳統的數控機床數據采集系統，一方面通過無線通信，使車間布局便于調整，系統易于進行擴展，另一方面提出了一種具有通用意義且可針對特定應用進行擴展的數據采集模式，提高了數據采集的適應性。此外，利用XML系列技術實現語法異構數據的同構化，使數控機床透明化。