20世紀(jì)80年代以來(lái)，眾多國(guó)家都把先進(jìn)制造技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)作為國(guó)家的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)先發(fā)展，涌現(xiàn)出一批有代表性和影響力的制造模式及相關(guān)技術(shù)體系，有力地推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展W。作為_(kāi)個(gè)工業(yè)大國(guó)，我國(guó)的制造業(yè)正面臨來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家加速重振制造業(yè)與發(fā)展中國(guó)家以更低生產(chǎn)成本承接國(guó)際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的“雙向擠壓。在這種嚴(yán)峻形勢(shì)下，我國(guó)唯有加快研發(fā)智能制造技術(shù)，提高工業(yè)化水平，以此來(lái)應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)憂勢(shì)減弱的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的制造業(yè)技術(shù)正逐步向自動(dòng)化、信息化技術(shù)發(fā)展，通過(guò)高新技術(shù)改造制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是企業(yè)生存和發(fā)展的必要途徑，所以智能制造被越來(lái)越多的國(guó)家所提出或?qū)嵤┾含F(xiàn)代企業(yè)制造車(chē)間中絕大部分都是數(shù)控加工中心，但由于現(xiàn)有的數(shù)控加工中心種類(lèi)繁多，并且不具備把內(nèi)部信息自動(dòng)輸出的功能，極容易形成“信息孤島”。因此，對(duì)數(shù)控加工中心進(jìn)行數(shù)據(jù)智能采集是建設(shè)數(shù)字化車(chē)間的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)數(shù)控加工中心信息采集系統(tǒng)的研發(fā)，將會(huì)促使企業(yè)的辦公、管理和生產(chǎn)趨于自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化w,從而達(dá)到加強(qiáng)企業(yè)管理、減少工作失誤、提高工作效率的目的，對(duì)數(shù)控加工中心利用率的提高、企業(yè)的發(fā)展均有重要意義。研究制造設(shè)備數(shù)據(jù)采集在加工中心監(jiān)管的自動(dòng)化，信息化和我國(guó)制造業(yè)發(fā)展十分重要。
1數(shù)控加工中心信息采集系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
目前，國(guó)內(nèi)外主要是針對(duì)SIEMENS系統(tǒng)和FANUC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控加工中心數(shù)據(jù)采集研究。因?yàn)橄鄬?duì)
于其它系統(tǒng)而言，這兩種系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。
國(guó)外_般大型數(shù)控廠商的數(shù)控系統(tǒng)都開(kāi)發(fā)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與之相配套。國(guó)內(nèi)由于數(shù)控系統(tǒng)還不是很成熟，目前的研究還主要集中在對(duì)國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集上，常用的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
由于加工中心的種類(lèi)非常多，加工中心的數(shù)據(jù)采集方法不可能做到完全一致，要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)_的數(shù)據(jù)采集，就必須根據(jù)加工中心的不同類(lèi)型設(shè)計(jì)出不同的采集方法。目前，數(shù)控加工中心的主要數(shù)據(jù)采集方式有如下三種。其中，一種是基于標(biāo)準(zhǔn)通信接口的數(shù)據(jù)采集方式，這種方式中，數(shù)控加工中心的標(biāo)準(zhǔn)通信接口主要是0PC接口、RS-232串口、DNC接口等接口。當(dāng)前，大部分?jǐn)?shù)控加工中心都帶有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，計(jì)算機(jī)可以直接通過(guò)這些接口與數(shù)控加工中心進(jìn)行信息交換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控加工中心的數(shù)
據(jù)采集。第二種是基于PLC ( Programmable LogicControl)控制的數(shù)據(jù)采集方式，這種方式中，對(duì)于車(chē)間中一些老式的加工中心，本身不含有與外部通訊的接口，只能通過(guò)加工中心的電器電路以及加工中心內(nèi)部的PLC進(jìn)行加工中心信號(hào)的采集。這些信號(hào)可以通過(guò)外接PLC、數(shù)據(jù)采集卡等硬件來(lái)完成。上述基于數(shù)控加工中心電器電路及PLC的采集方法，在實(shí)際應(yīng)用中并不具有通用性。在現(xiàn)代企業(yè)車(chē)間，要實(shí)現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須將這些方法綜合起來(lái)，靈活地運(yùn)用，這樣才能真正意義上實(shí)現(xiàn)企業(yè)制造車(chē)間的數(shù)字化。第三種是基于硬件的數(shù)據(jù)采集方式，這種方式中，數(shù)據(jù)是通過(guò)采用數(shù)字量及模擬量的進(jìn)行采集，能夠?qū)庸ぶ行牡?/span>I/O信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)以此實(shí)現(xiàn)對(duì)加工中心狀態(tài)的監(jiān)控。
2數(shù)控加工中心信息采集主要方式的對(duì)比分析
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些對(duì)數(shù)控加工中心進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的系統(tǒng)。現(xiàn)對(duì)這些系統(tǒng)的采集方法進(jìn)行比較常見(jiàn)的數(shù)據(jù)采集軟件普遍都是數(shù)據(jù)采集軟件或系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)軟件來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。
2.1采用標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集方式
0) 基于數(shù)控加工中心的 〇PC (OLE for Process Con-trol) 接口數(shù)據(jù)采集文中英文簡(jiǎn)稱(chēng)格式要 一致。
西門(mén)子系列的高檔系統(tǒng)和FANUC系統(tǒng)都可以通過(guò)采用0PC的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。巴西圣保羅大學(xué)基于加工中心0PC接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工中心的狀態(tài)信息采集及遠(yuǎn)程訪問(wèn)。德國(guó)約翰內(nèi)斯•海德漢博士公司研制的Heidenhain系統(tǒng)中大部分米用以太網(wǎng)對(duì)0PC接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集％中國(guó)科學(xué)院大學(xué)的王帥采用多線程與0PC技術(shù)作為信息采集的手段，在建立0PC客戶(hù)程序與數(shù)控設(shè)備的DCOM通訊連接的基礎(chǔ)上對(duì)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集p]。在采集中只需對(duì)0PC接口及采集軟件做相應(yīng)的配置即可，而無(wú)需額外添加硬件設(shè)備，并且這種方式能采集到加工中心幾乎所有的狀態(tài)信息。浙江大學(xué)付林云研發(fā)的基于0PC的數(shù)控加工中心數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過(guò)加工中心以太網(wǎng)口采集加工中心信息I南京工程學(xué)院李亞鵬通過(guò)利用C#編寫(xiě)0PC客戶(hù)端程序，易控組態(tài)軟件作為OPC服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了客戶(hù)端程序?qū)σ卓?/span>0PC服務(wù)器的訪問(wèn)并且獲取了服務(wù)器中的數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集I這種采集方式的優(yōu)點(diǎn)是米集到數(shù)據(jù)比較多，缺點(diǎn)是對(duì)加工中心配置要求比較高，老式加工中心會(huì)受到限制。
@基于數(shù)控加工中心的DNC接口數(shù)據(jù)采集
這種采集方法主要是通過(guò)對(duì)加工中心系統(tǒng)或者電氣電路的特定部位設(shè)置采集點(diǎn)，測(cè)試出控制電路的電壓信號(hào)，通過(guò)對(duì)照檢測(cè)電壓信號(hào)的變化，實(shí)現(xiàn)加工中心狀態(tài)數(shù)據(jù)采集的功能。對(duì)于自帶DNC通訊接口的高檔數(shù)控，通過(guò)在DNC接口外接數(shù)據(jù)采集卡并運(yùn)行相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控加工中心的數(shù)據(jù)采集功能。通過(guò)這種類(lèi)型的DNC外接口，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加工中心加工信息的實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程控制，并可以實(shí)時(shí)加工中心主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、刀具使用壽命等信息進(jìn)行采集。日本mori-seiki 公司研制的 MORI-NET Global Edition 信息采集軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)控加工中心的監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制等^并把各種加工信息及采集的輔助信息能夠分享或者上傳至網(wǎng)上剛。南京航空航天大學(xué)武國(guó)峰通過(guò)外接數(shù)據(jù)采集卡的方式利用DNC實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)控加工中心的運(yùn)行狀態(tài)、完工零件等信息的采集M。
0基于數(shù)控加工中心的RS-232串口數(shù)據(jù)采集
這種采集方法主要是通過(guò)RS-232串口在數(shù)控加工中心的控制程序里加入特定的宏程序指令，通過(guò)對(duì)返回的狀態(tài)信息，如加工中心刀具坐標(biāo)、加工狀態(tài)、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等信息的實(shí)時(shí)采集。日系數(shù)控系統(tǒng)，如MAZAK ,三菱M70系列等采用系統(tǒng)廠商的數(shù)據(jù)采集軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，均能采集比較多的數(shù)據(jù)[12]。大多支持串口編寫(xiě)宏程序，因而可使用宏程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。北京華洋宏軟件公司研制的DNC-NET軟件。該采集方式的優(yōu)點(diǎn)是適用于老式的加工中心;缺點(diǎn)是加工中心輸出的數(shù)據(jù)類(lèi)型有限，想要對(duì)操作狀態(tài)，監(jiān)控等信息輸出較為困難，尤其是當(dāng)加工中心處在非加工狀態(tài)時(shí),就不能采集到加工中心狀態(tài)信號(hào)。其次，加工中心輸出數(shù)據(jù)有延時(shí)，不能夠?qū)崟r(shí)顯示加工中心的運(yùn)作狀態(tài)。并且，采集需要要在加工程序中加入采集指令,程序編制復(fù)雜、較為麻煩„因此，宏程序數(shù)據(jù)采集一般只運(yùn)用于老式加工中心數(shù)據(jù)采集間。
2.2采用PLC控制方式對(duì)加工中心的數(shù)據(jù)采集方式
這種采集方式主要是通過(guò)加工中心的電器電路以及加工中心內(nèi)部的PLC進(jìn)行加工中心信號(hào)的采集。如美國(guó)Predator Software 軟件技術(shù)公司研發(fā)的蓋勒普系統(tǒng)MDC ^Manufacturing Data Collection & Status Manage-men$ 該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，
并在分析管理之后，將信息存儲(chǔ)在 Access , SQL和Oracle等數(shù)據(jù)庫(kù)中，能通過(guò)數(shù)控設(shè)備PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，Siemens、Fanuc、Heidenhain等多種型號(hào)控制系統(tǒng)均可被采集。
由于數(shù)控加工中心多用PLC控制，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)快捷、高效的時(shí)代下,PC-PLC網(wǎng)絡(luò)成為數(shù)控加工中心數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的一個(gè)研究方向中國(guó)計(jì)量學(xué)院的王國(guó)強(qiáng)利用SieniensPLC設(shè)計(jì)監(jiān)管加工中心運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工中心信息采集但是由于數(shù)控加工中心的封閉性，為保證機(jī)床的正常工作需要熟悉每一臺(tái)加工中心的PLC.實(shí)際應(yīng)用中將很難直接從PLC讀取加工中心的各種信息，這種
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