數(shù)控加工中心信息智能采集技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)
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,！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)間中絕大部分都是精工加工中心,，但由于現(xiàn)有的精工加工中心種類(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)精工加工中心進(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)精工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)精工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精工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)行精工加工中心數(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_般大型精工廠商的精工系統(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)由于精工系統(tǒng)還不是很成熟，目前的研究還主要集中在對(duì)國(guó)外精工系統(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,，精工加工中心的主要數(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,，精工加工中心的標(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,，大部分精工加工中心都帶有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口,，計(jì)算機(jī)可以直接通過(guò)這些接口與精工加工中心進(jìn)行信息交換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)精工加工中心的數(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,。上述基于精工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)庸ぶ行牡腎/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精工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)精工加工中心進(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) 基于精工加工中心的 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客戶程序與精工設(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的精工加工中心數(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客戶端程序，易控組態(tài)軟件作為OPC服務(wù)器,，實(shí)現(xiàn)了客戶端程序?qū)σ卓?PC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,。@基于精工加工中心的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通訊接口的高檔精工，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)精工加工中心的數(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)精工加工中心的監(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)精工加工中心的運(yùn)行狀態(tài)、完工零件等信息的采集M,。0基于精工加工中心的RS-232串口數(shù)據(jù)采集這種采集方法主要是通過(guò)RS-232串口在精工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。日系精工系統(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)精工設(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,。由于精工加工中心多用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)成為精工加工中心數(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精工加工中心的封閉性，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 采集方式的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)人機(jī)單元沒(méi)有要求,；缺點(diǎn)是需要對(duì)每一臺(tái)加工中心的PLC都比較熟悉，以保證加工中心的正常工作,。而且Siemens和FANUC精工加工中心自帶的信息采集及檢測(cè)軟件價(jià)格相對(duì)昂貴,。 2.3基于精工加工中心的硬件數(shù)據(jù)采集方式 這種數(shù)據(jù)采集方式是通過(guò)采用數(shù)宇量及模擬量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，能夠?qū)庸ぶ行牡腎/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。南京航空航天大學(xué)的徐永樂(lè)精工加工中心信息采集系統(tǒng)以ARM9為硬件平臺(tái),，通過(guò)開(kāi)發(fā)I/O接口電路,，實(shí)現(xiàn)加工中心側(cè)信號(hào)到ARM端信號(hào)的轉(zhuǎn)換[17]。這種采集方式的優(yōu)點(diǎn)是不受系統(tǒng)的限制,，使用范圍廣,；缺點(diǎn)是采集的數(shù)據(jù)少，當(dāng)變動(dòng)程序時(shí),，現(xiàn)場(chǎng)線路也將會(huì)隨之改動(dòng),，較為麻煩。通過(guò)對(duì)上述三種采集方法的介紹可以得知,，每種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn),，但也有其局限性。在選擇方案的時(shí)候必須充分考慮加工中心的型號(hào)與所配有的通信接口以及所需要采集的信號(hào)種類(lèi),。如表1所示是對(duì)上述幾種信息采集方法的比較,。 3精工加工中心信息采集方式的發(fā)展趨勢(shì) 在工業(yè)4.0發(fā)展和《中國(guó)制造2025》的大前景下，國(guó)外很多企業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化車(chē)間管理和加工中心信息采集進(jìn)行了研究開(kāi)發(fā),，如德國(guó)Siemens公司研制的MCIS (Motion Control Information System)運(yùn)動(dòng)控制 信息系統(tǒng)采集軟件[18],丹麥CIMC0公司研制的MDC-Max 6信息采集軟件美國(guó)上升科技公司研制的extremeDNC信息采集軟件™,。相較于國(guó)外的加工中心信息管理系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)在這方面還處于起步階段,我國(guó)市場(chǎng)上較為成熟的加工中心采集系統(tǒng)還較少,，與國(guó)外產(chǎn)品相比仍有許多不足之處,。比較有代表性的有北京機(jī)床研究所研發(fā)的DNC系統(tǒng)，北京蘭光創(chuàng)新科技的CIMC0-DNC系統(tǒng)等,，九思易的自動(dòng)化監(jiān)控與信息管理平臺(tái)等[21],。 德國(guó)工業(yè)4.0等發(fā)展策略推動(dòng)著智能制造，機(jī)械制造技術(shù)等核心產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變革,，影響著制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),，同時(shí)也影響著加工中心信息采集的發(fā)展趨勢(shì),主要發(fā)展趨勢(shì)為： 0)提高精工設(shè)備利用率，減少了精工設(shè)備可加工時(shí)間的相對(duì)浪費(fèi),； ©通過(guò)智能化加工控制,，對(duì)加工過(guò)程中外部變量進(jìn)行采樣監(jiān)控，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)的自動(dòng)修正與補(bǔ)償,。 4結(jié)束語(yǔ)我國(guó)是一個(gè)工業(yè)大國(guó),，加工中心信息采集的發(fā)展對(duì)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。加快推進(jìn)加工中心信息采集技術(shù)的研發(fā)是今后發(fā)展的必然趨勢(shì),。與國(guó)外相比,，我國(guó)現(xiàn)階段成熟的信息采集系統(tǒng)還較少，研制出適合國(guó)情的精工信息采集系統(tǒng),，能實(shí)現(xiàn)資源共享和對(duì)精工設(shè)備的重組,，并能提高精工加工中心使用效率,，這是今后發(fā)展的重要趨勢(shì)。海天精工是一家集銷(xiāo)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(mén)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,！