智能制造车间中数控机床数据采集与监控系统研究与开发

发布时间：2020-11-05 05:40

【摘要】：智能制造作为新一代制造系统发展方向,已经成为了当前的研究热点,数控机床作为离散型制造企业中最核心的制造设备,对其进行数据采集和监控管理是智能制造车间的重要组成部分,对提高企业生产效率,消除信息孤岛有着重要的意义。本文针对企业制造车间中数控机床数据采集与监控存在的问题,研究开发了智能制造车间中数控机床数据采集与监控系统。论文主要研究成果如下:(1)根据系统需求,确定了机床数据采集方式和系统网络连接方式,设计了数控机床数据采集与监控系统框架和功能模块,提出了系统关键技术。(2)研究了数控机床数据采集与存储功能。基于MTConnect协议建立了设备信息模型,提出了基于FOCAS的数据采集方法并完成了数据采集适配器与客户端开发,设计了系统数据库结构,实现了对数控机床的数据采集和存储管理。(3)研究了车间数控加工任务监控功能。考虑了数控加工任务各种不确定因素,建立了车间数控加工任务的层次面向对象Petri网模型,提出了基于NC程序解析的数控程序加工时间计算方法,根据机床故障信息确定了机床预防性维护周期,实现了数控加工任务工时预测。提出了基于车间实时信息的加工任务进度监控方法,实现了对任务实时完成情况的监控。(4)基于VS2013开发环境、Qt应用程序框架和SQL Server2012数据库,开发了数控机床数据采集与监控原型系统,并在车间中对系统进行了实例验证,证明了系统的有效性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659;TP274.2;TP277
【图文】：

数控车床 卧式加工中心 车间工控机 模具加工中数控铣床图 2-1 系统网络连接方式架构床数据采集与监控系统总体架构可分为：硬件层、数据层，如图 2-2 所示，具体包括：：硬件层是系统运行的最基础物理硬件支撑，主要包括网等网络设备，将数控机床通过以太网口接入到车间以数据传输。：数据层是整个系统实现的数据基础，涵盖了数据采集对机床数据采集通信采用 MTConnect 协议，通过数控系床的数据采集，数据存储包括了对整个系统的机床实时数据进行存储和管理。：技术层是整个系统实现的技术基础，系统主要涉及的

本地适配器附加数据采集器网络适配器图 3-1 MTConnect 整体架构（1）设备（Device）：设备指车间中需要进行数据采集的设备，其类型可以是机床，也可以是工业机器人、AGV、传感器等任何具有数据源的设备。（2）适配器（Adapter）：适配器是指能够从设备数据源采集数据并能把数据转MTConnect 定义的数据格式的软件或硬件。它主要起数据收集与转化的作用，能够同类型的数据源数据转为 MTConnect 标准格式，然后发送给代理。适配器与代理数输通过 Socket 进行实现，适配器向代理发送的数据采用简单的报文形式，内容包括戳、数据名称及数据值。如果设备本身就使用 MTConnect 作为其通信标准则不需要适配器。适配器并不是标准化的，根据其数据采集方式可分为本地适配器，附加适和网络适配器三种类型，本地适配器指机床本身支持 MTConnect 数据采集协议，将器集成到了机床中，能够直接通过机床适配器进行数据采集；附加适配器指机床本支持 MTConnect 数据采集，通过附加数据采集器作为适配器进行数据采集；网络适是指机床本身支持网络数据采集模式，通过网络进行远程数据采集并将其

图 3-5 MTConnectDevices 模型的 XML 描述本系统对主轴和 X、Y、Z 轴的 XML 描述如图 3-6 所示，轴类部件是数控机床信型最重要的组成部分，主轴数据项包括主轴转速(S1speed)与主轴负载(S1load)，X据项包括 X 轴绝对坐标(Xabspos)、相对坐标(Xrelpos)、剩余进给量(Xdistogo)及 X服负载(Xload)，Y、Z 轴同 X 轴类似。
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本文编号：2871205