840D數(shù)控系統(tǒng)的加工中心功率在線監(jiān)控方法研究
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試,，手機瀏覽可能無法正常使用,！0. 引言隨著計算機以及信息技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造行業(yè)正在逐步向信息化,、智能化發(fā)展,，而制造業(yè)信息化的關鍵支撐要素之一是生產設備的實時狀態(tài)數(shù)據(jù),。精工加工中心作為一種重要的生產設備，其功率數(shù)據(jù)可以用于監(jiān)控加工中心的運行狀態(tài),，分析加工中心的加工過程,，統(tǒng)計加工中心的利用率等，對于生產自動化有著十分重要的意義,。由于精工系統(tǒng)的多樣性,，不同廠家提供的加工中心通信接口和協(xié)議各不相同，由此產生了各種不同的加工中心功率數(shù)據(jù)采集方案,。本文的研究對象西門子840D精工系統(tǒng)是一種先進的開放的精工系統(tǒng),，目前對其功率采集主要有兩種方案，一是基于硬件接線方式的電氣法,，另一種是基于數(shù)字通信方式的通信法,。通信法是利用840D精工系統(tǒng)的開放性，通過精工系統(tǒng)提供的接口來讀取精工系統(tǒng)內部變量的采集方法,。相比于硬件接線的電氣法,，通信法具有硬件改動小、安全性高,、數(shù)據(jù)精度高等優(yōu)點,。本文所研究的加工中心功率在線監(jiān)控方法即基于通信法實現(xiàn)。1. 系統(tǒng)方案設計西門子840D精工系統(tǒng)由NCK+PLC+ PC三級結構組成,。其中NCK (Numeric Control Kernel)是精工加工的核心模塊,，包括聯(lián)動、插補等核心功能,，實時性最高,。PLC負責外圍控制功能，如刀庫,、切削液等輔助功能的控制,，實時性較高。PC部分是基于Windows操作系統(tǒng)的工控機,，主要負責前面板的顯示和操作,，用于人機交互功能，實時性較低,。3個部分通過MPI總線連接,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。作為精工系統(tǒng)的核心,，840D的NCK部分是封閉的,，用戶無法直接與其通信，但通過PLC可以訪問到NCK中的狀態(tài)變量,。因此可以通過在PLC上編程來獲得加工中心的功率數(shù)據(jù),，再通過某種方式將讀取到的數(shù)據(jù)傳遞給監(jiān)控系統(tǒng),。本文中的功率數(shù)據(jù)采集方案即是基于此原理。在PLC獲取了功率數(shù)據(jù)以后,，還需要將其傳遞給監(jiān)控系統(tǒng),。此時又有兩種方案，第一種是通過數(shù)字通信接口將PLC中的功率數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)的工控機,，但需要在PLC上加裝額外的通信模塊,。第二種是通過PLC自帶的模擬量輸出接口將功率數(shù)據(jù)以模擬信號輸出，再在工控機一側通過AD采集卡將其轉換為數(shù)字信號,。由于筆者所面臨的精工系統(tǒng)PLC上并沒有現(xiàn)成的數(shù)字通信模塊,，故此采用了方案二。整個系統(tǒng)的原理結構如圖1所示,。2.系統(tǒng)實現(xiàn)(1) PLC端實現(xiàn)840D系統(tǒng)中NCK與PLC之間的數(shù)據(jù)交互是通過數(shù)據(jù)塊DB進行的,，包括加工中心功率數(shù)據(jù)在內的NC變置都存儲在NCK數(shù)據(jù)塊，840D系統(tǒng)提供了讀取NC變量的功能塊FB2,。FB2是PLC基本用戶功能塊,，用于從NCK讀取NC變量。具體方式是：用FB2讀出以下變量,，再用模擬童模塊輸出,。讀變量需要設置 $MA_DRI VE_SI GNAL_TRACKI NG=1。$AA_LOAD[axis] Load;負載百分比$AA_TORQUE[axis];力矩SAA—F^OWERfaxis】,；功率$AA_CURR[axis];電流(2) 上位機端實現(xiàn)上位機為一臺工業(yè)控制計算機，為了能夠從PLC中讀取到模擬電壓形式的功率數(shù)據(jù),，在上位機安裝了 A/D采集卡,。采集卡型號為ADLink公司的DAQ-2000數(shù)據(jù)采集卡，通過PCI總線與PC機實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交互,。采集卡提供了配套的驅動程序以及開發(fā)軟件包,，并且提供SDK (SoftwareDevelopment Kit)函數(shù)接口，通過按一定的順序調用這些函數(shù)接口,，即可實現(xiàn)將模擬置輸入轉化為數(shù)字置輸出功能,。表1中列出了部分關鍵函數(shù)及其說明。通過周期性調用采集函數(shù),，并將采集到的電壓值轉換為對應的功率值,，可獲得精工加工中心的實時功率數(shù)據(jù) 3. 試驗驗證為了讓用戶直觀地觀察到加工中心功率變化規(guī)律，本文開發(fā)了可視化的功率監(jiān)控系統(tǒng),，以功率曲線的形式實時顯示加工中心功率數(shù)據(jù),。為了驗證加工中心功率監(jiān)控系統(tǒng)的功能，本文選取了 一組典型的深孔加工工況進行試驗,，圖2是該過程的功率變化曲線^其中橫軸代表采樣時間序列,，縱軸代表機床主軸電流,，功率可由電流換算得出。從圖2中可以直觀地看出,，功率曲線表現(xiàn)為較為規(guī)律的波峰和波谷,，而加工中心此時正在進行啄孔式加工，即鉆一定深度后退刀再下鉆,，如此反復直至鉆透,。理論上當鉆頭尚未與工件接觸時，加工中心輸出功率較低,，曲線應表現(xiàn)為波谷,；當鉆頭與工件接觸后，主軸負載增大,，轉矩增加,，機床輸出功率較高，曲線應表現(xiàn)為波峰,。通過目測,，加工中心的 鉆孔動作與功率曲線的波動變化能夠吻合。通過分析精工加工程序代碼,，發(fā)現(xiàn)精工程序也與功率曲線步調同步,，再一次驗證功率監(jiān)控的實時性與準確性。結論本文研究了一種基于840D精工系統(tǒng)的加工中心功率采集方法,，利用840D系統(tǒng)的開放性,，通過精工系統(tǒng)內部PLC采集機床功率數(shù)據(jù)，再通過數(shù)字―模擬—數(shù)字的轉換過程實現(xiàn)計算機對加工中心功率數(shù)據(jù)的實時采集,。在此基礎上開發(fā)了加工中心功率在線監(jiān)控系統(tǒng),，并通過深孔加工試驗驗證了系統(tǒng)的實時性與準確性。海天精工是一家集銷售,、應用及服務于一體的公司,。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心,、龍門加工中心,、雕銑機、石墨機,、五軸加工中心,、立式加工中心、臥式加工中心等,。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市,，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心,、盡力,、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網(wǎng)絡,，所有內容不代表本站觀點,，本站不承擔任何法律責任！