带有以太网接口的Fanuc数控系统的数据采集方法

　　1.1 Fanuc数控系统机床数据采集方法
　　以下介绍的为带有以太网接口的Fanuc数控系统的数据采集方法，如果不带有以太网接口，需要采用串口通讯进行采集。
　　1.1.1 FOCAS简介和基本功能
　　采集Fanuc系列的机床数据，我们需要用到FOCAS1/2开发包，FOCAS是FANUC Open CNC API Specifications version 1 or 2的缩写，FOCAS1主要应用于0i和16i/18i/21i/系列，FOCAS2则针对30i/31i/32i系列CNC。
　　CNC/PMC数据窗口功能可以通过HSSB或以太网（TCP/IP）接口在PC和CNC之间完成交换数据和信息共享，他的主要功能包括以下几部分：
　　1：CNC：NC控制的伺服轴、主轴相关数据的读写。
　　包括绝对坐标、相对坐标、机床坐标、剩余移动量以及实际进给速度等。
　　2：CNC：加工程序的相关操作。
　　这些操作包括NC程序的上传/下载、程序校检、查找以及删除。读取CNC程序目录以及通过电脑实现CNC加工。
　　3：CNC：读写CNC文件数据。
　　这些数据包括刀具偏置、工件坐标系偏置、参数、设定、用户宏程序变量、P-Code宏程序变量以及螺距误差补偿数值。
　　4：CNC：读写刀具寿命管理信息。
　　5：CNC：读取历史信息记录。
　　这些信息包括操作历史记录和报警历史记录。
　　6：CNC：读取伺服、主轴数据。
　　7：CNC：读写数据服务器、DNC1、DNC2、OSI-Ethernet（只能使用HSSB）相关信息。
　　8：CNC：读写波形诊断数据。
　　9：CNC：读写冲床CNC数据。
　　10：CNC：读写激光器CNC数据。
　　11：CNC：读写伺服学习控制相关数据（只能使用HSSB）。
　　12：CNC：读写其他数据。
　　13：PMC：读写PMC相关数据。
　　这些数据包括G、F、Y、X、A、R、T、C、D地址等。
　　14：PMC：读写PROFIBUS-DP相关内容。
　　1.1.2使用以太网方式连接的相关设定
　　FOCAS 通过以太网方式连接电脑和 CNC 系统时，使用 TCP/IP 通讯协议。在 CNC 上通常使用 FANUC 以太网板，或者 FANUC 快速以太网板。对于 16i/18i/21i 系列或者 30i/31i/32i系列，还可以使用内嵌以太网功能。
　　使用 FOCAS 通讯时，可以按照以下步骤进行设定：
　　设定电脑 ip，网上邻居 -》 本地连接 -》 Internet 协议（TCP/IP）。
　　2. 在 CNC 上设定以太网功能或者内嵌以太网功能相关参数，MDI 上 system 键 -》“向右” 扩展键 -》 “ETHPRM”软键 -》 “（操作）”软键 -》 “板卡”软键
　　在这个画面设定端口号（TCP）8193，时间间隔10。
　　3 。 使用网线连接电脑和 CNC。一般使用交叉线，如果通过集线器、交换机等设备，则使用直通线。
　　1.1.3详细开发流程
　　准备工作：FOCAS2开发包（包含Fwlib32.dll等需要用到的dll）；
　　VisualStudio 2017；
　　FOCAS说明文档（所有机床相关数据函数调用方法 ）
　　FOCAS_Api_Help;（以XML文件形式提供一些接口上的帮助）
　　2、开发流程
　　（1）连接方式：采用以太网连接，实验采用的CNC的IP地址为192.168.0.1，端口号为8193，PC侧IP只要配在同一个局域网即可，实验用的PC机的IP为192.168.0.10。IP的配置方法这里不再赘述。
　　（2）PC端工程搭建操作：使用visual studio 2017新建一个C# Windows窗体应用程序，如下图：
　　
　　然后进入工程文件，部署FOCAS文件，如下图所示：
　　
　　如上图所示，首先将将fwlib32.cs文件添加至工程文件，该文件在FOCAS2_LibrariesFwlibDot NET sample路径下。然后在你新建的项目的binDebug目录下将要用到的动态链接库全部考进去。如下图所示，所用到的dll在FOCAS2_Libraries下的Fwlib文件夹中，直接全部拷到工程目录下即可。
　　做完以上的所有准备工作后就可以正式开始开发了。
　　3、API函数的使用方法：API具体的函数调用方法可以参见FOCAS说明文档，如下图所示：
　　
　　
　　这里只对一些常用的API函数进行介绍。
　　与CNC建立连接：参考FOCAS说明文档中的Function related to library handle， node文件夹中的Function Reference related to library handle， node_cnc_allclibhndl3.doc.在测试与机床连接函数时，要首先建立机床与PC机的物理连接，保证他们之间能够ping通，具体方法这里不再赘述。参考代码如下：
　　private void btnConc_Click（object sender， EventArgs e）
　　{
　　string ip = txtIp.Text;
　　string port = txtPort.Text;
　　string timeout = txtTimeOut.Text;
　　int ret = Fanuc.cnc_allclibhndl3（ip， Convert.ToUInt16（port）， Convert.ToInt32（timeout）， out Fanuc.h）;
　　if （ret == Fanuc.EW_OK）
　　{
　　//“函数方法””
　　}
　　与CNC断开连接：参考FOCAS说明文档中的Function related to library handle， node文件夹中的Function Reference related to library handle， node_cnc_freelibhndl.doc，具体代码如下：
　　private void btnDisConn_Click（object sender， EventArgs e）
　　{
　　int ret = Fanuc.cnc_freelibhndl（Fanuc.h）;
　　if （ret == Fanuc.EW_OK）
　　{
　　MessageBox.Show（“与机床断开连接”）;
　　}
　　else
　　{
　　MessageBox.Show（ret + “”）;
　　}
　　}
　　采集坐标信息：我们需要参考FOCAS说明文档：
　　Fanuc.ODBPOS fos = new Focas1.ODBPOS（）;
　　public void get_postion（）//获取位置信息
　　{
　　short num = Fanuc.MAX_AXIS;
　　short type = -1;
　　short ret = Fanuc.cnc_rdposition（Fanuc.h， type， ref num， fos）;
　　if （ret == 0）
　　{
　　//相对坐标
　　label12.Text = fos.p1.rel.name.ToString（）;
　　label13.Text = fos.p2.rel.name.ToString（）;
　　//label14.Text = fos.p3.rel.name.ToString（）;
　　label15.Text = fos.p4.rel.name.ToString（）;
　　label16.Text = fos.p5.rel.name.ToString（）;
　　X_Relative.Text = Convert.ToString（fos.p1.rel.data * Math.Pow（10， -fos.p1.rel.dec））;
　　Z_Relative.Text = Convert.ToString（fos.p2.rel.data * Math.Pow（10， -fos.p2.rel.dec））;
　　//textBox10.Text = Convert.ToString（fos.p3.rel.data * Math.Pow（10， -fos.p3.rel.dec））;
　　C_Relative.Text = Convert.ToString（fos.p4.rel.data * Math.Pow（10， -fos.p4.rel.dec））;
　　V_Relative.Text = Convert.ToString（fos.p5.rel.data * Math.Pow（10， -fos.p5.rel.dec））;
　　//绝对坐标
　　label21.Text = fos.p1.abs.name.ToString（）;
　　label20.Text = fos.p2.abs.name.ToString（）;
　　label18.Text = fos.p4.abs.name.ToString（）;
　　label17.Text = fos.p5.abs.name.ToString（）;
　　X_Absolute.Text = Convert.ToString（fos.p1.abs.data * Math.Pow（10， -fos.p1.abs.dec））;
　　Z_Absolute.Text = Convert.ToString（fos.p2.abs.data * Math.Pow（10， -fos.p2.abs.dec））;
　　C_Absolute.Text = Convert.ToString（fos.p4.abs.data * Math.Pow（10， -fos.p4.abs.dec））;
　　V_Absolute.Text = Convert.ToString（fos.p5.abs.data * Math.Pow（10， -fos.p5.abs.dec））;
　　//机器坐标
　　label26.Text = fos.p1.mach.name.ToString（）;
　　label25.Text = fos.p2.mach.name.ToString（）;
　　//label24.Text = fos.p3.mach.name.ToString（）;
　　label23.Text = fos.p4.mach.name.ToString（）;
　　label22.Text = fos.p5.mach.name.ToString（）;
　　X_Machine.Text = Convert.ToString（fos.p1.mach.data * Math.Pow（10， -fos.p1.mach.dec））;
　　Z_Machine.Text = Convert.ToString（fos.p2.mach.data * Math.Pow（10， -fos.p2.mach.dec））;
　　C_Machine.Text = Convert.ToString（fos.p4.mach.data * Math.Pow（10， -fos.p4.mach.dec））;
　　V_Machine.Text = Convert.ToString（fos.p5.mach.data * Math.Pow（10， -fos.p5.mach.dec））;
　　//剩余移动距离
　　label31.Text = fos.p1.dist.name.ToString（）;
　　label30.Text = fos.p2.dist.name.ToString（）;
　　label28.Text = fos.p4.dist.name.ToString（）;
　　label27.Text = fos.p5.dist.name.ToString（）;
　　X_DistanceToGo.Text = Convert.ToString（fos.p1.dist.data * Math.Pow（10， -fos.p1.dist.dec））;
　　Z_DistanceToGo.Text = Convert.ToString（fos.p2.dist.data * Math.Pow（10， -fos.p2.dist.dec））;
　　C_DistanceToGo.Text = Convert.ToString（fos.p4.dist.data * Math.Pow（10， -fos.p4.dist.dec））;
　　V_DistanceToGo.Text = Convert.ToString（fos.p5.dist.data * Math.Pow（10， -fos.p5.dist.dec））;
　　}
　　}
　　采集主轴转速：我们需要参考说明文档的Function related to controlled axis&spindle_cnc_acts.doc.以下为采集主轴转速的函数参考：
　　采 Fanuc.ODBACT pindle = new Focas1.ODBACT（）;
　　public void get_pindle（）//获取主轴的转速
　　{
　　short num = 32;
　　short ret = Fanuc.cnc_acts（Fanuc.h， pindle）;
　　if （ret == 0）
　　{
　　SpindleSpeed.Text = pindle.data.ToString（）;
　　}
　　}集主轴、伺服轴的负载：参考说明文档：
　　Function related to controlled axis&spindle_cnc_rdspmeter.doc
　　Function related to controlled axis&spindle_cnc_rdsvmeter.doc.参考代码如下：
　　Fanuc.ODBSVLOAD sv = new Focas1.ODBSVLOAD（）;
　　Fanuc.ODBSPLOAD sp = new Focas1.ODBSPLOAD（）;
　　public void get_load（）//主，伺服轴的加载计//测试成功
　　{
　　short a = 6;//伺服轴的数量
　　short ret = Fanuc.cnc_rdsvmeter（Fanuc.h， ref a， sv）;
　　short ret2 = Fanuc.cnc_rdspmeter（Fanuc.h， 1， ref a， sp）;
　　if （ret == 0 && ret2 == 0）
　　{
　　SpindleLoad.Text =Convert.ToString（sp.spload1.spload.data）;
　　sv1_Load.Text = Convert.ToString（sv.svload1.data）; //伺服轴1负载
　　sv2_Load.Text = Convert.ToString（sv.svload2.data）; //伺服轴2负载
　　sv3_Load.Text = Convert.ToString（sv.svload3.data）; //伺服轴3负载
　　sv4_Load.Text = Convert.ToString（sv.svload4.data）; //伺服轴4负载
　　}
　　采集主轴名称：参考说明文档的
　　Function related to controlled axis&spindle_cnc_rdspdlname.doc。参考代码如下：
　　//获取主轴名称
　　Fanuc.ODBEXAXISNAME spindlename = new Focas1.ODBEXAXISNAME（）;
　　public void get_spindlename（）
　　{
　　short data_num = 32;
　　short ret = Focas1.cnc_exaxisname（Fanuc.h，1，ref data_num， spindlename）;
　　if（ret==0）
　　{
　　Spindle_Name.Text = spindlename.axname1;
　　}
　　采集实际进给速度：参考说明文档的
　　Function related to controlled axis&spindle_cnc_actf.doc。参考代码如下：
　　Focas1.ODBACT odbact = new Focas1.ODBACT（）;
　　public void get_actfeed（） {
　　short ret = Focas1.cnc_actf（Fanuc.h，odbact）;
　　if （ret == 0）
　　{
　　RelFeedRate.Text = Convert.ToString（odbact.data）;
　　}
　　}
　　获取机床的状态：参考说明文档的 Function related to others_cnc_statinfo.doc。参考代码如下：
　　//机床状态
　　Fanuc.ODBST obst = new Focas1.ODBST（）;
　　public void get_state（）//获取机器的状态
　　{
　　Fanuc.cnc_statinfo（Fanuc.h， obst）;
　　cnc_status.Text = Convert.ToString（obst.run）;//0停止，1待机，开动
　　Alarm_Status.Text = Convert.ToString（obst.alarm）;//0没有警报，1表示有警报
　　RunningMode.Text = Convert.ToString（obst.tmmode）;
　　}
　　获取主程序号、正在运行的程序号：参考说明文档的
　　Function related to CNC program_cnc_rdprgnum.doc。参考代码如下：
　　Fanuc.ODBPRO pro = new Fanuc.ODBPRO（）;
　　public void get_program（）
　　{
　　short ret = Focas1.cnc_rdprgnum（Fanuc.h， pro）;
　　if （ret == 0）
　　{
　　CurrentRunningProgramNumber.Text = Convert.ToString（pro.data）;
　　MainProgramNumber.Text = Convert.ToString（pro.mdata）;
　　//}
　　}
　　获取报警类型：参考说明文档的Function related to others_cnc_alarm2.doc。参考代码如下：
　　获取报警类型
　　public void get_alarmtype（） {
　　int alarm = 0;
　　short ret = Focas1.cnc_alarm2（Fanuc.h，out alarm）;
　　if （ret == 0）
　　{
　　switch （alarm）
　　{
　　case 0：
　　listBox3.Items.Add（“Parameter switch on （SW）”）;
　　Global.AlarmType = “Parameter switch on （SW）”;
　　break;
　　case 1：
　　listBox3.Items.Add（“Power off parameter set （PW）”）;
　　Global.AlarmType = “Power off parameter set （PW）”;
　　break;
　　case 2：
　　listBox3.Items.Add（“I/O error （IO）”）;
　　Global.AlarmType = “I/O error （IO）”;
　　break;
　　case 3：
　　listBox3.Items.Add（“Foreground P/S （PS）”）;
　　Global.AlarmType = “Foreground P/S （PS）”;
　　break;
　　case 4：
　　listBox3.Items.Add（“Overtravel，External data”）;
　　Global.AlarmType = “Overtravel，External data”;
　　break;
　　case 5：
　　listBox3.Items.Add（“Overheat alarm”）;
　　Global.AlarmType = “Overheat alarm”;
　　break;
　　case 6：
　　listBox3.Items.Add（“Servo alarm”）;
　　Global.AlarmType = “Servo alarm”;
　　break;
　　case 8：
　　listBox3.Items.Add（“Data I/O error”）;
　　Global.AlarmType = “Data I/O error”;
　　break;
　　case 9：
　　listBox3.Items.Add（“Spindle alarm”）;
　　Global.AlarmType = “Spindle alarm”;
　　break;
　　case 10：
　　listBox3.Items.Add（“Other alarm（DS）”）;
　　Global.AlarmType = “Other alarm（DS）”;
　　break;
　　case 11：
　　listBox3.Items.Add（“Alarm concerning Malfunction prevent functions （IE）”）;
　　Global.AlarmType = “Alarm concerning Malfunction prevent functions （IE）”;
　　break;
　　case 12：
　　listBox3.Items.Add（“Background P/S （BG）”）;
　　Global.AlarmType = “Background P/S （BG）”;
　　break;
　　case 13：
　　listBox3.Items.Add（“Syncronized error （SN）”）;
　　Global.AlarmType = “Syncronized error （SN）”;
　　break;
　　case 14：
　　listBox3.Items.Add（“reserved”）;
　　Global.AlarmType = “reserved”;
　　break;
　　case 15：
　　listBox3.Items.Add（“External alarm message”）;
　　Global.AlarmType = “External alarm message”;
　　break;
　　case 16：
　　listBox3.Items.Add（“reserved”）;
　　Global.AlarmType = “reserved”;
　　break;
　　case 17：
　　listBox3.Items.Add（“reserved”）;
　　Global.AlarmType = “reserved”;
　　break;
　　case 18：
　　listBox3.Items.Add（“reserved”）;
　　Global.AlarmType = “reserved”;
　　break;
　　case 19：
　　listBox3.Items.Add（“PMC error （PC）”）;
　　Global.AlarmType = “PMC error （PC）”;
　　break;
　　default：
　　listBox3.Items.Add（“No Alarm”）;
　　Global.AlarmType = “No Alarm”;
　　break;
　　}
　　}
　　}
　　获取报警类型：参考说明文档的Function related to others_cnc_rdalmmsg2.doc。参考代码如下：
　　Fanuc.ODBALMMSG2 msg = new Focas1.ODBALMMSG2（）;
　　public void get_message（）
　　{
　　short b = 8;
　　short ret = Fanuc.cnc_rdalmmsg2（Fanuc.h， -1， ref b， msg）;
　　string str1 = “msg”;
　　System.Type type = msg.GetType（）;
　　if （ret == 0）
　　{
　　for （int i = 1; i 《 3; i++）
　　{
　　str1 = “msg” + i;
　　object obj = type.GetField（str1）.GetValue（msg）;
　　System.Type type1 = obj.GetType（）;
　　AlarmNumber.Text = Convert.ToString（type1.GetField（“alm_no”）.GetValue（obj））;
　　listBox4.Items.Add（type1.GetField（“alm_msg”）.GetValue（obj）.ToString（））;
　　Global.AlarmMessage = type1.GetField（“alm_msg”）.GetValue（obj）.ToString（）;
　　}
　　}
　　}
　　获取循环时间：这个API采FOCAS说明文档中没有找到，但是在XML所提供的API Help中有介绍，这里我参考api help的介绍和对机床的一些基本了解写了一下采集循环时间的函数，可供参考，代码如下：
　　public void get_circleTime（）
　　{
　　Fanuc.IODBPSD_1 param6757 = new Fanuc.IODBPSD_1（）;
　　Fanuc.IODBPSD_1 param6758 = new Fanuc.IODBPSD_1（）;
　　short ret = Fanuc.cnc_rdparam（Fanuc.h， 6757， 0， 8， param6757）;
　　if （ret == 0）
　　{
　　int circlingTimeSec = param6757.ldata / 1000;
　　ret = Fanuc.cnc_rdparam（Fanuc.h， 6758， 0， 8， param6758）;
　　if （ret == 0）
　　{
　　int circlingTimeMin = param6758.ldata;
　　int workingTime = circlingTimeMin * 60 + circlingTimeSec;
　　CirclingTime.Text = Convert.ToString（workingTime） + “秒”;
　　}
　　}
　　}
　　这里需要注意的是Fanuc.cnc_rdparam这个函数中的第二个参数要明白其含义，它代表的是机床PARAMETER参数表的序号，如下图所示，编号6757和6758表示的是循环时间，其中6757存储的值单位是ms，6758存储的值单位是min。