摘 要

近年来，随着网络技术的飞速发展及广泛应用，网络化已成为数控机床的发展趋势。并为数控机床的运行状态数据远程传输技术的发展提供了坚实的基础。基于WiFi的机床运行状态数据远程传输系统可以实现远程诊断与维护功能，有利于提高生产安全和效率，便于客户对设备进行集中和网络化管理，对现代制造业具有重要意义。本文的主要工作如下：

（1）分析系统功能和性能需求，设计基于WiFi的机床运行状态数据远程传输系统的总体结构和实施方案。

（2）采用MSP430F249单片机和ESP8266模块，设计基于WiFi的机床运行状态数据远程传输系统硬件电路。

（3）利用IAR开发环境，开发基于WiFi的机床运行状态数据远程传输系统软件，并用JTAG仿真器进行调试，验证系统的可行性。

最后，进行多次硬件与软件的调试，数据远程传输系统能够正常通信，运行正常，达到了预期的效果。

关键词：WiFi；远程传输；数控机床；网络化；智能化

Abstract

In recent years, with the rapid development of network technology and the wide application of network has become the development trend of nc machine tools. And for the operation of the nc machine tool data remote transmission technology development provides a solid foundation. Based on machine running condition of the WiFi data remote transmission system can realize remote diagnosis and maintenance function, to improve production safety and efficiency, facilitate customer focus and network management of equipment, is of great significance for the modern manufacturing. In this dissertation, the main work is as follows:

(1) analysis of system function and performance requirements, design based on machine running condition of the WiFi data remote transmission system's overall structure and the implementation plan.

(2) using MSP430F249 microcontroller and ESP8266 module, design based on machine running condition of the WiFi data remote transmission system hardware circuit.

(3) using the IAR development environment, development based on machine running condition of the WiFi data remote transmission system software, using the JTAG emulator for debugging, the feasibility of the authentication system.

In the end, Dozens of times and the system hardware and software debugging, data remote transmission system can normal communication, normal operation, to achieve the desired effect.

Keywords: WiFi , remote transmission, numerical control machine tool, networked, intelligent

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 机床运行状态数据远程传输系统国内外研究现状 1

1.3 论文的课题支撑 2

1.4 论文主要研究内容 2

第2章 基于WiFi的机床运行状态数据远程传输系统的总体方案设计 4

2.1 系统功能及性能需求分析 4

2.1.1 数据远程传输系统的功能需求 4

2.1.2 数据远程传输系统的性能要求 4

2.2 系统经济性分析 5

2.3 数据远程传输系统总体框架 5

2.3.1 数据采集模块 7

2.3.2 数据传输模块 8

2.3.3 数据分析模块 8

2.4 本章小结 8

第3章 基于WiFi的数据通信协议分析 9

3.1 无线传感器网络概述 9

3.1.1 无线传感器网络结构 9

3.1.2 无线传感器网络数据协议设计的约束条件 9

3.2 无线网络的数据通信协议通用化设计要素 10

3.2.1 终端类型定义及编码规则 10

3.2.2 节点地址定义 11

3.2.3 帧格式定义 12

3.2.4 命令格式 12

3.3 本章小结 14

第4章 基于WiFi的机床运行状态数据远程传输系统的硬件电路设计 15

4.1 主控制器单元 15

4.2 ESP8266 WiFi单元分析 17

4.2.1 ESP8266特性 17

4.2.2 ESP8266硬件介绍 17

4.3 单片机最小系统设计 19

4.3.1 时钟电路 19

4.3.2 复位电路 19

4.3.3 最小系统 20

第5章 基于WiFi的机床运行状态数据远程传输系统软件运行与测试 21

第6章 全文总结与展望 24

6.1 全文总结 24

6.2 研究展望 24

参考文献 25

附录A 单片机电路图 26

附录B WiFi数据远程传输系统主程序 27

致 谢 30

绪论

课题研究背景及意义

随着电子技术的飞速发展，信息自动处理、数据处理技术和电子计算机的出现，推动了机床自动化的发展。计算机数字控制机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。控制系统能够精确地处理具有控制编码指令规定的程序，并将其译码，来使机床运动从而加工零件，相比传统机床具有诸多优势，如灵活性好、自动化程度高、精度高、加工工件一致性好等。随着网络技术的迅速发展，Internet技术已经广泛应用于我们日常生活和工业生产中，这为远程数据传输与监测技术的发展带来了便利，通过远程监测，管理者无需亲临现场便可以对机床运行状态进行了解与监督。远程监测结合了计算机网络技术和通信技术，利用Internet为车间内部监测及跨地区监测提供的一种远程监测方法^[1]，因此实现数控机床网络化是未来的重要发展趋势。

经济全球化使制造业的市场竞争变得更加激烈，企业要在市场竞争中生存，不仅要加强技术创新、提高产品质量，而且还要提高产品的使用寿命，并在使用过程中能够提供技术支持服务，对设备提供维护等。经济全球化给海外市场的开拓带来了便利，在市场竞争越来越激烈的今天，海外市场变得尤为重要，而售后服务问题成为海外市场开拓的巨大障碍。如果产品销售到海外，一旦产品出现问题，制造商就必须派技术人员前往海外维修，这给制造商带来了巨大的经济与时间成本^[2]；如果制造商不能立刻派人到现场进行维修，给用户造成了经济损失，那么生产商面临诚信问题，与客户的合作可能就此终止，甚至还要支付一定的经济赔偿。所以售后服务问题导致诸多生产商无法开拓海外市场，失去了很多潜在客户。