CN103869775A - 一种数控机床智能化管理方法 - Google Patents

一种数控机床智能化管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种数控机床智能化管理方法，包括对机床操作权限的管理，机床实时状态监控两方面。所采用的设备包括：控制计算机、西门子PLC、按钮、IC卡读卡器、身份卡、贴条形码的数控机床、条码扫描枪以及数控机床控制器；其中IC卡读卡器及条码扫描枪与控制计算机采用USB通信，控制计算机与西门子PLC采用基于OPC方式的以太网通信，西门子PLC与数控机床控制器之间采用Profibus DP现场总线通信。通过操作权限的管理，确保授权员工才能操作机床，适用于人流量大的学校教学工厂。通过智能化管理方法利用计算机记录机床运行时的状态数据，统计数据精确，为故障诊断提供参考。本发明具有实用性强，易于推广等特点。

Description

一种数控机床智能化管理方法
技术领域
本发明涉及一种数控机床智能化管理的方法，尤其涉及一种采用身份卡控制数控机床伺服使能、机床实时运行状态监控的方法。
背景技术
现代化的机械制造行业大量使用数控机床作为工业母机，但是缺乏有效的机床操作权限管理。目前机床权限主要包括程序编辑权限和参数设置权限，前者以FANUC数控系统为例，可通过机床上的钥匙开关限定加工程序的增加、删除与修改操作，后者以Siemens数控系统为例，通过键入权限密码SUNRISE、CUSTOM等，访问或更改机床数据。但目前还没有对机床的手动与自动运行操作权限加以限制的方法，这已成为现代车间安全管理的一大隐患。数控机床属于贵重的机电设备，一般只有经过特定培训的人员才允许操作机床。通过操作权限的管理，确保授权员工才能操作机床，是智能化车间发展的要求。
此外，数控机床的实际运行时间是衡量设备利用率的重要指标，通过人为方式统计设备使用率具有不精确等缺点。
另外机床操作人员一般不具备数控系统与机床故障诊断的能力，常常因机床维修技术人员不在现场，缺少机床实时状态数据的记录，难以快速定位机床故障，结果延长了维修时间、增加了维修成本，降低了设备的利用率。
发明内容
针对上述问题，申请人经过研究改进，提供一种数控机床智能化管理方法，可实现对机床操作权限的管理，以及机床实时状态的监控。
本发明的技术方案如下：
一种数控机床智能化管理方法，组建数控机床智能化管理系统，所述数控机床智能化管理系统的设备组成包括控制计算机、西门子PLC、按钮、IC卡读卡器、身份卡、贴条形码的数控机床、条码扫描枪以及数控机床控制器；所述控制计算机包含控制软件与后台数据库，所述IC卡读卡器及条码扫描枪与控制计算机采用USB通信，所述控制计算机与西门子PLC采用基于OPC方式的以太网通信，所述西门子PLC与数控机床控制器采用Profibus DP现场总线通信，所述按钮作为断开使能的信号按钮，连接到西门子PLC的输入模块；
所述条码扫描枪读取贴条形码的数控机床的ID号，所述IC卡读卡器从身份卡读入操作员的身份信息并传送至控制计算机，所述控制计算机根据读取的身份信息与机床条码信息，与后台数据库中存储的授权身份信息、机床ID信息比对，如果符合权限要求，所述控制计算机以OPC方式与西门子PLC通信，通过西门子PLC输出使能信号，西门子PLC以Profibus DP现场总线通信方式将使能信号输出至数控机床控制器，所述数控机床控制器接受到使能信号后即正常运行；所述数控机床控制器断电后重新上电或通过连接到西门子PLC的按钮断开机床的使能；
数控机床的实时运行状态由西门子PLC读取，所述控制计算机以OPC方式与西门子PLC通信、间接获取机床的实时运行状态；其中数控机床运行时间、刀具使用时间可自动累加；报警信号位置位时，所述控制计算机操作界面上实时显示报警内容与故障处理方法。
其进一步的技术方案为：所述西门子PLC是指配置有Profibus DP模块或接口，以太网模块或接口的西门子S7300/400PLC。
其进一步的技术方案为：所述数控机床控制器是指能够安装Profibus DP通信板或具有Profibus DP通信口的数控系统。
其进一步的技术方案为：所述Profibus DP现场总线通信中，西门子PLC配置为DP主站、数控机床控制器配置为DP从站。
本发明的有益技术效果是：
本发明通过操作权限的管理，确保授权员工才能操作机床，符合智能化车间发展的要求，尤其适用于人流量大的学校教学工厂。通过智能化管理方法利用计算机记录机床运行时的状态数据，统计数据精确，为故障诊断提供参考。本发明具有实用性强，易于推广等特点。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是西门子PLC与数控机床控制器间的现场总线网络配置图。
图3是数控机床“使能”报警（2050ENALE FIRST）清除时的显示画面。
图4是数控机床出现“使能”报警（2050ENALE FIRST）时的显示画面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，本发明数控机床智能化管理方法中所采用的设备包括：贴条形码的数控机床1、IC卡读卡器2、身份卡3、条码扫描枪4、控制计算机5（含控制软件与后台数据库）、按钮6、西门子PLC7、数控机床控制器8；其中IC卡读卡器2及条码扫描枪4与控制计算机5采用USB通信，控制计算机5与西门子PLC7采用基于OPC方式的以太网通信，西门子PLC7与数控机床控制器8之间采用Profibus DP现场总线通信。
所述西门子PLC是指配置有Profibus DP模块或接口，以太网模块或接口的西门子S7300/400PLC。所述数控机床控制器是指能够安装Profibus DP通信板或具有Profibus DP通信口的数控系统。所述Profibus DP现场总线通信中，西门子PLC配置为DP主站、机床控制器配置为DP从站。所述按钮作为“断开使能”的信号按钮，连接到西门子PLC的输入模块。
本发明采用条码扫描枪4读贴条形码的数控机床1的ID号，操作员的身份信息由IC卡读卡器2从身份卡3读入并传送至控制计算机5，再与后台数据库授权身份信息、机床ID信息比对，若持有身份卡3的操作员具有本机床的操作权限，控制计算机5以OPC方式置位西门子PLC7的“使能触发”项，而西门子PLC7经由配置的接口区将使能信号输出至数控机床控制器8（图2所示），数控机床控制器8接受到使能脉冲信号后自保持，同时清除“ENABLEFIRST”的报警信号（图3所示），至此机床即可正常运行。数控机床控制器8断电后重新上电或通过连接到西门子PLC7的按钮6可断开机床使能，使能断开后机床将出现“ENABLE FIRST”报警信号（图4所示）。
机床实时运行状态由西门子PLC7读取，控制计算机5以OPC方式与西门子PLC7通信、间接获取机床的实时运行状态。以FANUC数控系统为例，为了获取机床主轴转速、进给轴速度、伺服负载、主轴负载等实时状态数据，通过修改数控机床PMC梯形图程序，具体应用窗口功能指令WINDR，将功能代码n（例如：n为50时将读机床的主轴转速）设置在断电保持的数据区Dm（m为首址）中，实时状态数据D（m+10）通过Profibus DP通信传送至西门子PLC7的输入映像区IWx，控制计算机5则通过OPC方式读取并加以显示。为了实现机床远程监控与故障诊断功能，将机床运行状态、刀具号、程序号、报警信息等传送至西门子PLC7与数控机床控制器8通信接口区，机床侧为Rn信号、西门子PLC7侧为Im信号。机床报警信号位若置位（置‘1’），计算机操作界面上将实时显示报警内容与故障处理方法，报警内容与故障处理方法保存在控制计算机5的后台数据库中。机床运行时间、刀具使用时间则由控制计算机5软件自动累加，作为设备使用绩效考核与刀具更换的依据。
本发明具有实用性强，易于推广等特点。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种数控机床智能化管理方法，其特征在于：组建数控机床智能化管理系统，所述数控机床智能化管理系统的设备组成包括控制计算机、西门子PLC、按钮、IC卡读卡器、身份卡、贴条形码的数控机床、条码扫描枪以及数控机床控制器；所述控制计算机包含控制软件与后台数据库，所述IC卡读卡器及条码扫描枪与控制计算机采用USB通信，所述控制计算机与西门子PLC采用基于OPC方式的以太网通信，所述西门子PLC与数控机床控制器采用Profibus DP现场总线通信，所述按钮作为断开使能的信号按钮，连接到西门子PLC的输入模块；
所述条码扫描枪读取贴条形码的数控机床的ID号，所述IC卡读卡器从身份卡读入操作员的身份信息并传送至控制计算机，所述控制计算机根据读取的身份信息与机床条码信息，与后台数据库中存储的授权身份信息、机床ID信息比对，如果符合权限要求，所述控制计算机以OPC方式与西门子PLC通信，通过西门子PLC输出使能信号，西门子PLC以Profibus DP现场总线通信方式将使能信号输出至数控机床控制器，所述数控机床控制器接受到使能信号后即正常运行；所述数控机床控制器断电后重新上电或通过连接到西门子PLC的按钮断开机床的使能；
数控机床的实时运行状态由西门子PLC读取，所述控制计算机以OPC方式与西门子PLC通信、间接获取机床的实时运行状态；其中数控机床运行时间、刀具使用时间可自动累加；报警信号位置位时，所述控制计算机操作界面上实时显示报警内容与故障处理方法。
2.根据权利要求1所述数控机床智能化管理方法，其特征在于：所述西门子PLC是指配置有Profibus DP模块或接口，以太网模块或接口的西门子S7300/400PLC。
3.根据权利要求1所述数控机床智能化管理方法，其特征在于：所述数控机床控制器是指能够安装Profibus DP通信板或具有Profibus DP通信口的数控系统。
4.根据权利要求1所述数控机床智能化管理方法，其特征在于：所述Profibus DP现场总线通信中，西门子PLC配置为DP主站、数控机床控制器配置为DP从站。
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