CN102799159A - 一种数控加工状态监控系统 - Google Patents

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黄文斌
滕诣迪
戚湧
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Nanjing University of Science and Technology Changshu Research Institute Co Ltd
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Nanjing University of Science and Technology Changshu Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种数控加工状态监控系统，系统硬件主要包括：监控计算机（1）、PROFIBUS总线（2）、PROFIBUS-RS232/485总线桥（3）、数据采集模块（4），根据PROFIBUS总线的长度还可以包括中继器（5）。采用远程数据采集模块采集状态信号，系统通过PROFIBUS总线连接各台数控设备，完成采集模块采集到的数据信息的传输，利用PROFIBUS-RS232/485总线桥与现场设备数据采集模块相连，并通过总线适配卡连接上位监控计算机，监控计算上运行组态软件MCGS，对采集到的数据信息进行处理。系统对生产设备排故维修提供比较切实可行的便利手段，自动实现了生产产量统计，提高了车间生产管理的自动化程度，减少了操作人员的劳动强度。

Description

一种数控加工状态监控系统
技术领域
本发明属于智能监控技术领域，更具体涉及一种数控加工状态监控系统。 
背景技术
在现代机械制造系统中，数控机床是数控技术在工业生产中的典型应用，也是现代化制造业的主要特征，已经并在继续产生着巨大的经济和社会效益。数控机床是计算机辅助设计与制造、分布式控制、柔性制造系统、计算机集成制造系统等现代制造系统的基础。 
数控加工技术可有效解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，充分适应现代化生产的需要。由数控设备组成的机加车间是一种多层次结构、多职能部门的复杂制造环境，即要求具有工厂级生产计划的全面性，又要求具有车间级生产计划的详细性和合理性，一般要涉及车间生产任务管理、资源管理、计划管理、质量管理、生产过程监控、物料传送和统计报告等职能，其最明显的不足是车间各职能部门的信息、生产数据具有局限性，缺乏全面性、准确性、一致性和实时性；车间各职能部门间的工作未能形成系统、合理规范的机制，协调困难；计划及生产管理具有非柔性特征，响应慢，同时作业调度带有盲目性。在高度自动化、高度复杂化、高度集成化的现代加工过程中，监测现场数控设备的运行状态是制定生产作业计划的基础，可以实时获取现场设备的运行状态，如机床运行与停止、故障报警、数字控制程序的调用等，并向管理者提供翔实的数据，如机床设备的实际利用率、加工工件数量等，辅助其正确制定生产作业计划。 
对数控机床的运行状态进行监测，对运行过程中出现的故障进行早期的预报并采取相应的措施可以避免或减少故障的发生，从而降低生产成本、节约能源、提高生产效率，具有很高的收益/投资比，将会带来巨大的经济和社会效益。因此，加强设备的状态监测、对出现的故障进行早期预报并采取相应的控制措施以保证设备的安全、可靠地运行，尤其是在设备日益复杂化、集成化的今天，是一个十分迫切的任务。所以，为保证现代机械制造系统中的自动加工设备与工件的安全，避免重大事故，提高生产率和机床利用率，对数控加工设备的运行状态信息进行监测就显得相当重要。 
目前，对数控机械设备运行状态的监测主要是以简单信号分析手段为基础，利用一般的信号采集硬件模块和计算机技术完成监测任务。其特点为实时性不强，稳定性差，监测系统自身的规模不大，构架不合理，对数据库这个信息化关键的技术采用不深入，对日臻完善的网络技术和软件技术利用不够。 
发明内容
本发明目的是设计一种数控加工状态监控系统，包括如下功能和特性： 
1. 能够正确识别运行的不同阶段，设备运行包括启动、运行、停机三个阶段，报告运行的状态，管理设备数据信息，调节采集和存数策略，自动适应设备的实际情况并进行有效监测。
2. 可以接入计算机网络。 
3. 系统运行稳定、可靠，避免系统瘫痪、数据丢失、漏采误报。 
4. 设备状态数据的组织、管理和传输规范，且数据可共享。 
5. 系统易用和易维护，尽量减少现场的软、硬件维护。 
本发明所采取的技术方案为：采用了现场总线技术和组态控制技术对数控加工设备状态进行有效地监测。 
系统硬件结构如附图1所示，包括监控计算机1、PROFIBUS总线2、PROFIBUS- RS232/485总线桥3、数据采集模块4，根据PROFIBUS总线的长度还可以包括中继器5。 
采用远程数据采集模块采集状态信号，系统通过PROFIBUS总线连接各台数控设备，完成采集模块采集到的数据信息的传输，利用PROFIBUS-RS232/485总线桥与现场设备数据采集模块相连，并通过总线适配卡连接上位监控计算机，并将其状态信息传输到监控计算机上。 
PROFIBUS总线采用网络体系结构，具有物理层、数据链路层和应用层的三层协议。流量控制和差错控制放在数据链路层执行，而报文的可靠传输可以放在数据链路层或者应用层执行。 
监控计算上运行组态软件MCGS，对采集到的数据信息进行处理。运行组态软件中的三种基本类型的构件，即设备构件、动画构件、策略构件完成MCGS系统设备驱动、动画显示和流程控制等工作，对采集到的设备状态信息进行处理，完成显示、报警、统计和报表打印输出等功能。 
本发明产生的有益效果： 
1. 系统对生产设备排故维修提供比较切实可行的便利手段，只要生产设备有故障发生，系统都能比较准确、迅速地确定故障具体位置或方位，缩短了故障查找和排故时间。
2. 系统实现了生产产量统计，代替了过去需要很多时间的手工抄报统计工作，提高了车间生产管理的自动化程度，减少了操作人员的劳动强度。 
3. 系统利用现场总线实现现场设备与上位机的连接，利用上位计算机友好的人机接口，丰富的应用软件实现了完善的工艺、生产过程管理及监控、数据处理及存储功能。 
附图说明
附图1为数控加工状态监控系统的结构示意图 
 具体实施方式
实施例一： 
数据采集模块采用研华ADAM5052。
从现场采集到的各个数据信息传输到计算机中后，要进行统计分析，并以一定的格式将数据记录显示和打印出来，即数据报表。 
系统可以对数据库中的数据进行相应的处理。数据处理的形式分为：数据前处理，主要是量程的转换和查表、工程计算等；实时数据处理，主要在运行策略中进行，编辑必要的脚本程序定时器、计数器等；数据后处理，主要对工程的历史数据进行处理。在工程运行的过程中，数据库将现行数据不断地存储在数据库中，作为原始数据的依据，用户可以进行报表输出和曲线输出。利用“存盘数据处理”、“存盘数据提取”、“存盘数据浏览”、“历史表格”等构件，对历史数据在输出之前进行修改、删改、添加、查询处理，从而得到理想的数据。 
报警处理功能，要针对不同的报警信号进行预先的定义。报警属性主要是针对开关量、数值量、事件量等。 
对于开关量的报警方式，可以是开关量报警、开关量跳变报警和开关量正负跳变的报警，报警参数可以是数值1或0，也可以是变量的正负跳变沿。 
对于数值量，报警方式有上限报警、下限报警，上上限报警、下下限报警、上偏差报警、下偏差报警。报警的产生、通知和存储由实时数据库自动完成，而报警动作的响应，则根据系统需要，在报警策略中组态完成。 
报表输出与曲线显示功能，根据实际需要按一定的格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来。这些报表可以是实时的数据报表、历史报表数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结。 

Claims (3)

1.一种数控加工状态监控系统，其特征在于系统硬件主要包括：监控计算机（1）、PROFIBUS总线（2）、PROFIBUS-RS232/485总线桥（3）、数据采集模块（4），根据PROFIBUS总线的长度还可以包括中继器（5），数据采集模块采集状态信号，系统通过PROFIBUS总线连接各台数控设备，完成采集模块采集到的数据信息的传输，利用PROFIBUS-RS232/485总线桥与现场设备数据采集模块相连，并通过总线适配卡连接上位监控计算机。
2.根据权利要求1所述的数控加工状态监控系统，其特征在于：PROFIBUS总线采用网络体系结构，具有物理层、数据链路层和应用层的三层协议，流量控制和差错控制放在数据链路层执行，而报文的可靠传输可以放在数据链路层或者应用层执行。
3.根据权利要求1所述的数控加工状态监控系统，其特征在于：监控计算上运行组态软件MCGS，对采集到的数据信息进行处理，运行组态软件中的三种基本类型的构件，即设备构件、动画构件、策略构件完成MCGS系统设备驱动、动画显示和流程控制等工作，对采集到的设备状态信息进行处理，完成显示、报警、统计和报表打印输出。
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Date Code Title Description
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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