CN101403905A

CN101403905A - 机床数据采集系统

Info

Publication number: CN101403905A
Application number: CNA200810217124XA
Authority: CN
Inventors: 杨存元; 高志坚
Original assignee: SHENZHEN ORIENTAL WANGHE INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN ORIENTAL WANGHE INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2009-04-08

Abstract

本发明涉及一种机床数据采集系统，主要包括主控电路、分别与主控电路相电连接的程序存储器和数据存储器，其特征在于，还包括设于至少一个机床上的用于传感该机床动作的传感器，所述传感器与所述主控电路相电连接以将对应机床每完成一次加工的动作信号传送到主控电路。本发明可以实现自动对机床生产数目和生产时间等生产数据进行计数以合理分析安排生产，且能够进行断电保护、响应速度快、体积小、成本低。

Description

机床数据采集系统

技术领域

本发明涉及计数自动化领域的技术，更具体地说，涉及一种机床数据采集系统。

背景技术

当前大多数企业生产数据用人工统计，手工输入，这种方法最大弊病是：费时、数据不准确，统计输入不及时等，严重影响到数据的准确性和及时性。而在自动化生产领域，目前有少数专属国外机床厂商提供自动化生产的数据采集设备。但上述专属设备费用昂贵，只能配套厂商专用软件，且只支持单一的数据库，也不允许二次开发厂商的配套软件，难以对其采集数据进一步信息整理和程序分析，阻碍信息化企业生产中系统整合，对靠依赖国外厂商技术支持的国内企业信息集成造成阻碍。

而国内的大部分制造型中小企业，都还没有普及使用数据自动采集器，将生产中的实时数据收集到商用数据库，个别企业也是依赖昂贵进口设备和软件，任用专业人员来达到此目的，造成人力，经济的浪费。目前市场上机床数据采集器价格昂贵，兼容性差。因此，人们需要一种成本低，无须使用配套软件、统计准确且安装及操作方便的机床数据采集器。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的机床数据采集器需要配套软件、兼容性差且成本高的缺陷，提供一种成本低、体积小、兼容性好的可以自动采集机床数据的机床数据采集系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种机床数据采集系统，包括主控电路、分别与主控电路相电连接的程序存储器和数据存储器，还包括设于至少一个机床上的用于传感该机床动作的传感器，所述传感器与所述主控电路相电连接以将对应机床每完成一次加工的动作信号传送到主控电路。

在本发明所述的机床数据采集系统中，还包括与主控电路相电连接的传感器接口电路、及与主控电路相电连接的继电器输出接口电路，所述传感器通过传感器接口电路与所述主控电路相电连接，所述继电器输出接口电路与机床相连。

在本发明所述的机床数据采集系统中，还包括与所述传感器接口电路相电连接的用于避免电干扰的隔离电源。

在本发明所述的机床数据采集系统中，还包括与主控电路相电连接的用于输出已采集数据的以太网模块，及与所述以太网模块相电连接的网络接口。

在本发明所述的机床数据采集系统中，还包括与主控电路相电连接的用于断电时数据恢复的FLASH存储器。

在本发明所述的机床数据采集系统中，其还包括与所述CPU相连的继电器输出接口电路。

在本发明所述的机床数据采集系统中，其还包括通过接近开关接口电路与CPU相连的隔离电源。

在本发明所述的机床数据采集系统中，其还包括与所述CPU相连的FLASH存储器。

在本发明所述的机床数据采集系统中，还包括与主控电路相电连接的RS232电平转换单元，及与所述RS232电平转换单元相电连接的串行接口。

在本发明所述的机床数据采集系统中，还包括与所述主控电路相电连接的显示器键盘电路。

在本发明所述的机床数据采集系统中，所述主控电路包括时钟芯片、及看门狗电路。

在本发明所述的机床数据采集系统中，所述主控电路的芯片型号为M30802SGP-150、所述继电器输出接口电路中继电器为欧姆龙的OMZ-12Z、所述数据存储器为BS62LV4006型的。

在本发明所述的机床数据采集系统中，还包括用于供电的电源转换电路。

实施本发明的机床数据采集系统，具有以下有益效果：通过主控电路及以太网模块可以自动准确地采集机床生产数据并将其传送到存储器中以进行生产信息的分析，且兼容性好，在突然断电的情况下，已保存的机床数据不会丢失，具有断电保护功能，本数据采集系统还具有体积小、成本低的优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明机床数据采集系统的原理框图；

图2是本发明机床数据采集系统的结构框图；

图3是本发明机床数据采集系统的安装系统图。

具体实施方式

参见图1至图3所示，图1是本发明机床数据采集系统的原理框图。本发明提供的机床数据采集系统主要包括包括主控电路、分别与主控电路相电连接的程序存储器和数据存储器，还包括设于至少一个机床上的用于传感该机床动作的传感器，所述传感器与所述主控电路相电连接以将对应机床每完成一次加工的动作信号传送到主控电路。

图2是本发明机床数据采集系统的结构框图；图3是本发明机床数据采集系统的安装系统图。主控电路(MCU)通过传感器采集机床数据，且MCU通过存储器存储采集于机床的数据，再将该数据通过以太网传输给PC机。设于机床上的传感器可为接近开关，当机床开始动作时，其通过接近开关产生脉冲，通过传感器接口电路与传感器相连的主控电路识别此脉冲并记录机床的生产数据，该生产数据存储于存储器，存储器包括数据存储器及FLASH存储器，该生产数据存储于数据存储器，同时在FLASH存储器中进行备份以在外部电源断电后重新上电时恢复数据。

本发明的工作原理如下：

数据采集器的主控电路包含了时钟芯片、通用I/O接口(GPIO)、以及看门狗电路。除上述之外，主控电路还外接RS232电平转换单元U12、程序存储器U11、数据存储器U13、以太网模块M1、显示器电路等。

主控电路：

其用于协调其它所有部件的工作，其完成程序的执行、和信号的分析处理等操作；由于数据采集系统工作的环境的恶劣性，主控电路采用的是M30802SGP-150芯片，其抗干扰性能优良，芯片本身带有看门狗电路。因此，即使系统受到外界干扰造成程序跑飞或者死机时候，它能自行重启并恢复，这对于机床不间断工作的场合非常有利。

程序存储器：

存储主控电路运行所需要的程序，包括需要显示的字符和点阵字符等；其采用的是MX29LV040。

数据存储器：

存储系统工作所需要的临时数据，如主控电路运行的中间变量等；同时其主要作用是存储从上位机发送下来的各种表格数据等以下达生产计划等内容。数据存储器采用的是BS62LV4006型的。

FLASH存储器：

用于保证系统断电后的数据恢复，数据采集器在正常运行的时候，临时数据均保存于数据存储器中，同时在此FLASH芯片中也有备份。在外部电源断电后重新上电时，系统会比较数据存储器和此FLASH存储器的内容是否一致，否则将数据从FLASH中重新拷贝到数据存储器中。因此，其保证数据采集系统采集的数据在断电后可靠的进行数据恢复。其可采用AT24C16型号的。

继电器输出接口电路：

输出控制机床电源启动回路的触点信号，其包括两个结点信号，一个为常开，一个为常闭，为了保障数据采集器及机床持续工作的可靠性，其采用欧姆龙的OMZ-12Z，其默认为常闭状态。

传感器接口电路：

其将主控电路与机床的接近开关相连，接近开关输出的脉冲信号通过其输入到主控电路。该脉冲信号理论上为24V。为了避免强电或强干扰信号串入后接触影响主控电路，传感器接口电路同时与隔离电源相连以保证采集器内部的器件。机床的计数信号为接近开关输出的直流12V、直流24V脉冲或者PLC输出的开关信号或者是编码器输出的直流24V信号，以上每一个信号都表示机器生产一个零件，本采集器记录以上脉冲数作为生产的零件数。

电源转换电路：

用于把外部的AC220V转换为+24V；把+24V转换为+5V，+3.3V，+12V等；+5V用于主控电路工作，LCD背光等；+3.3V用于SRAM，ROM，FLASH等逻辑IC供电；+12V用于继电器线圈供电；系统中还包括光电隔离部分所需要的+12V电源等；

RS232电平转换单元U12为串行口电平转换器件，其用以TTL电平与RS232电平互转，RS232电平转换单元U12还与串行接口CN9相连、程序存储器U11用以存放数据采集器的控制程序、数据存储器U13用以存放数据采集器工作期间需要保存的数据、以太网模块M1用以进行数据及指令的传输，以太网模块M1还与网络接口CN10相连，显示器电路用来驱动LCD显示器。

主控电路还与复位电路相连，主控电路与FLASH存储器U1相连，其还与继电器输出接口电路相连，主控电路还通过接近开关接口电路与隔离电源相连，当外部不提供接开关的电源时，主板提供一组隔离电源给接近开关。

下面结合图3再对本发明的一优选实施例进行详细描述。图3是本发明机床数据采集系统的安装系统图。

为了实现生产数据采集，可以为每一台机床设备配置一数据采集器。采集器按时序采集机床完成的生产数目及生产时间等机床数据。采集器具备通信功能，可将机床数据发送到数据库服务器上，再通过服务器将机床数据下传给PC机，则远程用户可在PC机上得知机床生产数据。

采集器可以完成以下几部分功能：数据采集，实现机床动作次数的时序采集，机床每完成一个产品的加工生产，则将该完成加工的动作信号通过传感器传感给主控电路。同时，其通过主控电路的时钟可采集到机床完成所记录数目产品的生产加工时间；数据通信，实现车间机床数据到远程数据库服务器的上传以及远程数据库服务器数据到现场设备及用户端PC的下载，机床数据可被远程用户在PC端下载到，从而利用分析该数据；键盘输入，实现现场操作员输入设备编号等有关交互操作；液晶显示，显示当前设备生产运行状态或键盘操作状态。数据采集器还提供一组干接点，该接点信号通断可控制机床的启停回路，进而控制机床的开停。

数据采集器直接安装在机床上，机床的计数信号接入本发明机床数据采集系统的输入端，即将机床的接近开关产生的计数脉冲推动中间继电器，中间继电器触点翻转信号为数据采集器提供计数信号。继电器输出接口接入计数设备的控制电路，网络接口接入以太网，同时可以与数据库相连。数据库可以为ERP系统数据库。数据采集器就可采集到机床生产数据，如生产的时间、生产数目等数据。由于采集器里内置有以太网模块，通过以太网模块可以定时上传生产数据到数据库PC服务器里，也可以通过以太网模块将ERP系统数据库下达的生产指令下达给机床，如生产计划、领料状况、完成时间等，同时CPU可以根据采集到的生产数据计算出计数设备的运行情况以了解生产情况，如实际产量、计划的完成状况、材料消耗、设备状态、停机原因、设备停机率等，并通过显示器电路驱动LCD显示器将这些数据显示出来。比如，可以通过车间PC的显示器显示出来，这样可以方便设备系统的各级管理人员通过以太网随时了解被测机床的工作状态，并及时作出决策。

本数据采集器可以自动采集生产数据，不需人工记录生产数据，节省了时间、人力。也无需再配备其它的软件，其将采集到的数据存储在数据存储器中，利用以太网可以随时上传数据，也可以将数据显示在显示器上以便了解生产情况，灵活处理生产过程。即使在突然断电的情况下，数据采集器采集的生产数据通过FLASH存储器可以形成断电保护。

本发明提供的数据采集系统通用性强。在整个生产过程中，可以通过远程管理用户端下发生产计划到采集器，机床等生产设备根据采集器接收到的计划进行生产，机器生产过程中的生产信号被采集器采集到，并通过以太网上传到数据库进行管理分析。因此本发明可以在无须再使用配套软件的情况下自动采集数据、兼容性好、成本低、且体积小。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1、一种机床数据采集系统，包括主控电路、分别与主控电路相电连接的程序存储器和数据存储器，其特征在于，还包括设于至少一个机床上的用于传感该机床动作的传感器，所述传感器与所述主控电路相电连接以将对应机床每完成一次加工的动作信号传送到主控电路。

2、根据权利要求1所述的机床数据采集系统，其特征在于，还包括与主控电路相电连接的传感器接口电路、及与主控电路相电连接的继电器输出接口电路，所述传感器通过传感器接口电路与所述主控电路相电连接，所述继电器输出接口电路与机床相连。

3、根据权利要求2所述的机床数据采集系统，其特征在于，还包括与所述传感器接口电路相电连接的用于避免电干扰的隔离电源。

4、根据权利要求1所述的机床数据采集系统，其特征在于，还包括与主控电路相电连接的用于输出已采集数据的以太网模块，及与所述以太网模块相电连接的网络接口。

5、根据权利要求1所述的机床数据采集系统，其特征在于，还包括与主控电路相电连接的用于断电时数据恢复的FLASH存储器。

6、根据权利要求1所述的机床数据采集系统，其特征在于，还包括与主控电路相电连接的RS232电平转换单元，及与所述RS232电平转换单元相电连接的串行接口。

7、根据权利要求1所述的机床数据采集系统，其特征在于，还包括与所述主控电路相电连接的显示器键盘电路。

8、根据权利要求1所述的机床数据采集系统，其特征在于，所述主控电路包括时钟芯片、及看门狗电路。

9、根据权利要求1至8任一项所述的机床数据采集系统，其特征在于，所述主控电路的芯片型号为M30802SGP-150、所述继电器输出接口电路中继电器为欧姆龙的OMZ-12Z、所述数据存储器为BS62LV4006型的。

10、根据权利要求1至8任一项所述的机床数据采集系统，其特征在于，还包括用于供电的电源转换电路。