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(nèi)容都PDF格式顯示,，如未有顯示請(qǐng)刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,，手機(jī)瀏覽可能無(wú)法正常使用！0. 引言隨著計(jì)算機(jī)以及信息技術(shù)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(guān)鍵支撐要素之一是生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù),。精工加工中心作為一種重要的生產(chǎn)設(shè)備,，其功率數(shù)據(jù)可以用于監(jiān)控加工中心的運(yùn)行狀態(tài),，分析加工中心的加工過(guò)程，統(tǒng)計(jì)加工中心的利用率等,，對(duì)于生產(chǎn)自動(dòng)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(chǎn)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(duì)象西門子840D精工系統(tǒng)是一種先進(jìn)的開放的精工系統(tǒng)，目前對(duì)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(guò)精工系統(tǒng)提供的接口來(lái)讀取精工系統(tǒng)內(nèi)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(dòng)小,、安全性高,、數(shù)據(jù)精度高等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)現(xiàn),。1. 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)西門子840D精工系統(tǒng)由NCK+PLC+ PC三級(jí)結(jié)構(gòu)組成,。其中NCK (Numeric Control Kernel)是精工加工的核心模塊，包括聯(lián)動(dòng),、插補(bǔ)等核心功能,，實(shí)時(shí)性最高。PLC負(fù)責(zé)外圍控制功能,，如刀庫(kù),、切削液等輔助功能的控制，實(shí)時(shí)性較高,。PC部分是基于Windows操作系統(tǒng)的工控機(jī),，主要負(fù)責(zé)前面板的顯示和操作，用于人機(jī)交互功能,，實(shí)時(shí)性較低,。3個(gè)部分通過(guò)MPI總線連接，實(shí)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(wú)法直接與其通信,，但通過(guò)PLC可以訪問(wèn)到NCK中的狀態(tài)變量,。因此可以通過(guò)在PLC上編程來(lái)獲得加工中心的功率數(shù)據(jù)，再通過(guò)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(shí)又有兩種方案,，第一種是通過(guò)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(jī)，但需要在PLC上加裝額外的通信模塊,。第二種是通過(guò)PLC自帶的模擬量輸出接口將功率數(shù)據(jù)以模擬信號(hào)輸出,，再在工控機(jī)一側(cè)通過(guò)AD采集卡將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。由于筆者所面臨的精工系統(tǒng)PLC上并沒(méi)有現(xiàn)成的數(shù)字通信模塊,，故此采用了方案二,。整個(gè)系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)(1) PLC端實(shí)現(xiàn)840D系統(tǒng)中NCK與PLC之間的數(shù)據(jù)交互是通過(guò)數(shù)據(jù)塊DB進(jìn)行的,，包括加工中心功率數(shù)據(jù)在內(nèi)的NC變置都存儲(chǔ)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(shè)置 $MA_DRI VE_SI GNAL_TRACKI NG=1,。$AA_LOAD[axis] Load;負(fù)載百分比$AA_TORQUE[axis];力矩SAA—F^OWERfaxis】；功率$AA_CURR[axis];電流(2) 上位機(jī)端實(shí)現(xiàn)上位機(jī)為一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī),，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(jī)安裝了 A/D采集卡。采集卡型號(hào)為ADLink公司的DAQ-2000數(shù)據(jù)采集卡,，通過(guò)PCI總線與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交互,。采集卡提供了配套的驅(qū)動(dòng)程序以及開發(fā)軟件包，并且提供SDK (SoftwareDevelopment Kit)函數(shù)接口,，通過(guò)按一定的順序調(diào)用這些函數(shù)接口,，即可實(shí)現(xiàn)將模擬置輸入轉(zhuǎn)化為數(shù)字置輸出功能。表1中列出了部分關(guān)鍵函數(shù)及其說(shuō)明,。通過(guò)周期性調(diào)用采集函數(shù),，并將采集到的電壓值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的功率值，可獲得精工加工中心的實(shí)時(shí)功率數(shù)據(jù) 3. 試驗(yàn)驗(yàn)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(shí)時(shí)顯示加工中心功率數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)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(jìn)行試驗(yàn),，圖2是該過(guò)程的功率變化曲線^其中橫軸代表采樣時(shí)間序列，縱軸代表機(jī)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(shí)正在進(jìn)行啄孔式加工,，即鉆一定深度后退刀再下鉆,，如此反復(fù)直至鉆透。理論上當(dāng)鉆頭尚未與工件接觸時(shí),，加工中心輸出功率較低,，曲線應(yīng)表現(xiàn)為波谷；當(dāng)鉆頭與工件接觸后,，主軸負(fù)載增大,，轉(zhuǎn)矩增加，機(jī)床輸出功率較高,，曲線應(yīng)表現(xiàn)為波峰,。通過(guò)目測(cè)，加工中心的 鉆孔動(dòng)作與功率曲線的波動(dòng)變化能夠吻合,。通過(guò)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(diào)同步，再一次驗(yàn)證功率監(jiān)控的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性,。結(jié)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(guò)精工系統(tǒng)內(nèi)部PLC采集機(jī)床功率數(shù)據(jù),，再通過(guò)數(shù)字―模擬—數(shù)字的轉(zhuǎn)換過(guò)程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)加工中心功率數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集,。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了加工中心功率在線監(jiān)控系統(tǒng)，并通過(guò)深孔加工試驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性,。海天精工是一家集銷售,、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心,、鉆攻中心,、龍門加工中心、雕銑機(jī),、石墨機(jī),、五軸加工中心、立式加工中心,、臥式加工中心等,。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省寧波市，目前其生產(chǎn)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(wù),！聲明：本站文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò),，所有內(nèi)容不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任,！