CN205787863U - 一种数控机床数据采集器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数控机床数据采集器，包括外壳体，外壳体内设有控制电路板，控制电路板上设有数据采集模块、数据处理分析模块以及无线通讯模块，数据处理分析模块连接数据采集模块，数据采集模块连接citizen机床以及brother机床，外壳体上设有RJ45接口，数据处理分析模块通过RJ45接口连接工控机系统，工控机系统连接fanuc机床，数据处理分析模块还通过无线通讯模块连接MES系统，本实用新型结构原理简单、操作方便，能够准确、快速地记录工厂设备相关实时数据，为企业实现精益生产、提高效率实现新一代的“智慧工厂”建立起扎实的数据基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集技术领域，具体为一种数控机床数据采集器。
背景技术
中国机床工业经过近几年的高速发展，已经具备相当规模，产品门类齐全，数控机床的品种从几百种发展到近两千种，全行业开发出一批市场急需的新产品，填补了国内空白。一批高精、高速、高效，一批多坐标、复合、智能型，一批大规格、大吨位、大尺寸的数控机床新产品满足了国家重点用户需要。目前，中国机床工业正在通过调整产业结构、产品结构，提高自主创新能力，转变发展方式，借鉴国际先进制造技术，培育企业搞水平的自主开发和创新能力，以精密、高效、柔性、成套、绿色需求为方向，以改革、改组、改造为动力，购并国际名牌企业和产品，努力提高国产机床市场占有率，不断拓宽机床工具产品的发展空间。
目前CNC机床厂区内的部分设备还都是信息的孤岛，尚未实现全厂设备的全面数据采集，无法及时发现生产管理中的瓶颈问题、优化生产流程。由于工厂中存在着不同厂家、不同时期采购的设备，不仅不同设备直接存在能耗差异，即使是同样的设备，由于不同的班组操作人员，或者是不同的参数设定，也会有能耗的较大差异，所以在整厂设备的互联与能耗管理方面还存在很大的提升空间。
数控机床数据采集器为工厂建立一个全面的、实时的、先进的设备数据(PDA)系统，通过应用先进的软硬件及网络技术，准确、快速地记录工厂设备相关实时数据，为企业实现精益生产、提高效率实现新一代的“智慧工厂”建立起扎实的数据基础。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种数控机床数据采集器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种数控机床数据采集器,包括外壳体，所述外壳体内设有控制电路板，所述控制电路板上设有数据采集模块、数据处理分析模块以及无线通讯模块，所述数据处理分析模块连接数据采集模块，所述数据采集模块连接外部机床，所述外壳体上设有RJ45接口，所述数据处理分析模块通过RJ45接口连接工控机系统，所述工控机系统连接外部机床，所述数据处理分析模块还通过无线通讯模块连接MES系统。
优选的，所述数据采集模块包括硬接线采集单元、通用通讯协议采集单元和自定义协议采集单元。
优选的，所述RJ45接口设置3-5个。
优选的，所述无线通讯模块内设有抗干扰模块，所述抗干扰模块包括三极管A、三极管B、放大器A、放大器B，三极管A的基极连接三极管B的集电极，三极管B的发射极接地，基极连接电阻A和电阻B的节点，电阻B接地，电阻A一端连接三极管A的集电极，三极管A的发射极分别连接电阻D一端、电阻E一端、电阻F一端，电阻D另一端分别连接三极管B集电极和电阻C一端，电阻C另一端接地，电阻E另一端连接电阻G一端，电阻G另一端接入放大器A负极输入端，电阻F另一端接入放大器A正极输入端，电阻I接在放大器A正极输入端和输出端之间，电阻H一端接在放大器A负极输入端，另一端接地，电阻J、电阻K、电阻L、电阻M、放大器B、电容组成电平转换电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型采用硬接线采集、通用通讯协议采集和自定义协议采集三种采集方式，采集范围可以涵盖工厂内的所有CNC机床，即使对于接口不开放是CNC机床，也可以通过硬接线采集到启停，报警状态，并且通过通讯方式能采集到设备所有关键数据，不再手动抄表，节约人力成本。同时人工分析变为自动采集分析，数据更实时、准确；实时且自动生成企业所需要的各类设备参数，提高管理效益。
(2)本实用新型能够为MES系统提供基础数据平台，通过数控机床数据采集器实时采集机床工作状态及生产任务信息，可实时获取机床的状态信息。为及时、准确制定和调整生产任务，合理安排机床作业提供决策依据，优化处理生产任务，提高数控机床有效工作时间，进而提高数控机床的利用率。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的抗干扰模块原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种数控机床数据采集器,包括外壳体1，所述外壳体1内设有控制电路板2，所述控制电路板2上设有数据采集模块3、数据处理分析模块4以及无线通讯模块5，所述数据处理分析模块4连接数据采集模块3，所述数据采集模块3连接citizen机床6以及brother机床7，所述外壳体1上设有RJ45接口8，RJ45接口8设置3-5个，所述数据处理分析模块4通过RJ45接口8连接工控机系统9，所述工控机系统9连接fanuc机床10，所述数据处理分析模块4还通过无线通讯模块5连接MES系统11，本实用新型的数据处理分析模块有两个功能:A、整理数据：CNC机床采集的原始数据需要整理才能发送给MES系统，同时MES系统也会发指令进行交互，这就要求数控机床数据采集器成为数据中转站；B、由于不可避免地存在通讯延迟或中断等问题，需要建立一块数据缓冲区，采用队列的形式存储。本实用新型的工控机系统是开放性系统，通过模块化设计实现其他功能的拓展，如工厂设备数据采集系统(如其他工厂设备的实时生产数据，报警数据等)、状态监控系统、楼宇自动化系统、制造执行系统(MES)等；另外工控机系统包括有PC机，且PC机采用采用优化的散热，低功耗处理器，宽温工业级组件等措施，采用无风扇设计，并在最严苛环境下测试通过，具备防震功能，适用于机器与工厂的“拿来即用”定制的PC，具备客户自定义标签，自定义软件外观，驱动预装，个性化BIOS设置，第三方卡预装等特征。
本实施例中，数据采集模块3包括硬接线采集单元12、通用通讯协议采集单元13和自定义协议采集单元14，其中，硬接线采集单元：通过硬接线方式实现的采集，可以采集的量相对有限，适合封闭的设备，只能采集启停，报警状态，无法采集报警编号，倍率值等；通用通讯协议采集单元：数控机床数据采集器的处理器支持Tcp/ip，ModbusTcp，ftp等协议，对于支持其中一种协议的CNC机床，可以直接通信获取数据。CNC厂家一般都自定义了握手规则，需要根据厂家给出的通讯手册，解析获取所有我们需要监视的数据，开发工作量较大；自定义协议采集单元：某一类CNC机床虽然号称开放接口，但没有给出通讯协议和握手规格，也没有通讯手册，但给出基于某个开发平台的动态链接库。这种情况下，只能基于这个开发平台来获取数据，这并不一定数控机床数据采集器的处理器兼容。所以为了获取数据，不仅需要解析握手规则，还需要跨平台传输数据。工作量较大，工作难度也很大，本实用新型采用硬接线采集、通用通讯协议采集和自定义协议采集三种采集方式，采集范围可以涵盖工厂内的所有CNC机床，即使对于接口不开放是CNC机床，也可以通过硬接线采集到启停，报警状态，并且通过通讯方式能采集到设备所有关键数据，不再手动抄表，节约人力成本。同时人工分析变为自动采集分析，数据更实时、准确；实时且自动生成企业所需要的各类设备参数，提高管理效益。
本实施例中，无线通讯模块5内设有抗干扰模块15，抗干扰模块15包括三极管A 1b、三极管B 2b、放大器A 1c、放大器B 2c，三极管A 1b的基极连接三极管B 2b的集电极，三极管B 2b的发射极接地，基极连接电阻A 1a和电阻B 2a的节点，电阻B 2a接地，电阻A 1a一端连接三极管A 1b的集电极，三极管A 1b的发射极分别连接电阻D 4a一端、电阻E 5a一端、电阻F 6a一端，电阻D 4a另一端分别连接三极管B 2b集电极和电阻C 3a一端，电阻C 3a另一端接地，电阻E 5a另一端连接电阻G 7a一端，电阻G 7a另一端接入放大器A 1c负极输入端，电阻F 6a另一端接入放大器A 1c正极输入端，电阻I 9a接在放大器A 1c正极输入端和输出端之间，电阻H 8a一端接在放大器A 1c负极输入端，另一端接地，电阻J 10a、电阻K 11a、电阻L12a、电阻M 13a、放大器B 2c、电容1d组成电平转换电路，采用的抗干扰模块，抗干扰能力强，能够提高信号传输的稳定性和传输效率，进一步提高了数据采集效率。
本实用新型能够实现生产设备横向、纵向的实时数据采集，发现瓶颈问题，优化生产流程。通过数控机床数据采集器的实时采集，企业可以高效的发现能耗控制最优的设备以及发现某设备最佳的工艺参数，使原来存在凭借经验设定的生产模式，提升了能够沉淀和存储最佳工艺参数的学习型系统，提高设备的生产效率；通常我们可以通过横向即不同厂家间的能耗数据的对比，来发现最佳的设备厂家；或者还可以通过同样一台设备，不同工艺参数下所消耗的能耗的对比，来获得最佳的设定参数；通过这样的手段，也能够及时的发现一些能耗异常设备，并能够及时对其进行调整和分析，使之达到最佳的使用效率；对于一些出现故障的设备，也可以通过分析系统自动记录下来的前后一段时间的能源数据和操作来分析故障的原因；本实用新型能够为MES系统提供基础数据平台，通过数控机床数据采集器实时采集机床工作状态及生产任务信息，可实时获取机床的状态信息。为及时、准确制定和调整生产任务，合理安排机床作业提供决策依据，优化处理生产任务，提高数控机床有效工作时间，进而提高数控机床的利用率。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种数控机床数据采集器,包括外壳体，其特征在于：所述外壳体内设有控制电路板，所述控制电路板上设有数据采集模块、数据处理分析模块以及无线通讯模块，所述数据处理分析模块连接数据采集模块，所述数据采集模块连接外部机床，所述外壳体上设有RJ45接口，所述数据处理分析模块通过RJ45接口连接工控机系统，所述工控机系统连接外部机床，所述数据处理分析模块还通过无线通讯模块连接MES系统。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床数据采集器，其特征在于：所述数据采集模块包括硬接线采集单元、通用通讯协议采集单元和自定义协议采集单元。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床数据采集器，其特征在于：所述RJ45接口设置3-5个。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床数据采集器，其特征在于：所述无线通讯模块内设有抗干扰模块，所述抗干扰模块包括三极管A、三极管B、放大器A、放大器B，三极管A的基极连接三极管B的集电极，三极管B的发射极接地，基极连接电阻A和电阻B的节点，电阻B接地，电阻A一端连接三极管A的集电极，三极管A的发射极分别连接电阻D一端、电阻E一端、电阻F一端，电阻D另一端分别连接三极管B集电极和电阻C一端，电阻C另一端接地，电阻E另一端连接电阻G一端，电阻G另一端接入放大器A负极输入端，电阻F另一端接入放大器A正极输入端，电阻I接在放大器A正极输入端和输出端之间，电阻H一端接在放大器A负极输入端，另一端接地，电阻J、电阻K、电阻L、电阻M、放大器B、电容组成电平转换电路。
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| CN106444631A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-02-22 | 重庆大学 | 基于本体的智能机床运行状态信息采集平台及方法 |
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2016
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