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)瀏覽可能無法正常使用！20世紀(jì)80年代以來，眾多國家都把先進(jìn)制造技術(shù)的研究和開發(fā)作為國家的關(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_個(gè)工業(yè)大國，我國的制造業(yè)正面臨來自發(fā)達(dá)國家加速重振制造業(yè)與發(fā)展中國家以更低生產(chǎn)成本承接國際產(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越多的國家所提出或?qū)嵤┾含F(xiàn)代企業(yè)制造車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)字化車間的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對(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。國外_般大型精工廠商的精工系統(tǒng)都開發(fā)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與之相配套。國內(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)可以通過外接PLC、數(shù)據(jù)采集卡等硬件來完成。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，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)?，F(xiàn)對(duì)這些系統(tǒng)的采集方法進(jìn)行比較常見的數(shù)據(jù)采集軟件普遍都是數(shù)據(jù)采集軟件或系統(tǒng)二次開發(fā)軟件來進(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)采集文中英文簡稱格式要 一致。西門子系列的高檔系統(tǒng)和FANUC系統(tǒng)都可以通過采用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。德國約翰內(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)院李亞鵬通過利用C#編寫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。通過這種類型的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)武國峰通過外接數(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)庫中，能通過精工設(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)研究方向中國計(jì)量學(xué)院的王國強(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)的徐永樂精工加工中心信息采集系統(tǒng)以ARM9為硬件平臺(tái)，通過開發(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。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《中國制造2025》的大前景下，國外很多企業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化車間管理和加工中心信息采集進(jìn)行了研究開發(fā)，如德國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信息采集軟件美國上升科技公司研制的extremeDNC信息采集軟件™。相較于國外的加工中心信息管理系統(tǒng)，國內(nèi)在這方面還處于起步階段,我國市場(chǎng)上較為成熟的加工中心采集系統(tǒng)還較少，與國外產(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)； ©通過智能化加工控制，對(duì)加工過程中外部變量進(jìn)行采樣監(jiān)控，以此來實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)的自動(dòng)修正與補(bǔ)償。 4結(jié)束語我國是一個(gè)工業(yè)大國，加工中心信息采集的發(fā)展對(duì)我國工業(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)。與國外相比，我國現(xiàn)階段成熟的信息采集系統(tǒng)還較少，研制出適合國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！