數控加工中心信息智能采集技術的現狀與趨勢
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！20世紀80年代以來，眾多國家都把先進制造技術的研究和開發作為國家的關鍵技術進行優先發展，涌現出一批有代表性和影響力的制造模式及相關技術體系，有力地推動了制造業的發展W。作為_個工業大國，我國的制造業正面臨來自發達國家加速重振制造業與發展中國家以更低生產成本承接國際產業轉移的“雙向擠壓。在這種嚴峻形勢下，我國唯有加快研發智能制造技術，提高工業化水平，以此來應對傳統憂勢減弱的挑戰。傳統的制造業技術正逐步向自動化、信息化技術發展，通過高新技術改造制造業是現代制造業發展的必然趨勢，是企業生存和發展的必要途徑，所以智能制造被越來越多的國家所提出或實施夂現代企業制造車間中絕大部分都是精工加工中心，但由于現有的精工加工中心種類繁多，并且不具備把內部信息自動輸出的功能，極容易形成“信息孤島”。因此，對精工加工中心進行數據智能采集是建設數字化車間的一個關鍵環節。通過對精工加工中心信息采集系統的研發，將會促使企業的辦公、管理和生產趨于自動化、網絡化和智能化w,從而達到加強企業管理、減少工作失誤、提高工作效率的目的，對精工加工中心利用率的提高、企業的發展均有重要意義。研究制造設備數據采集在加工中心監管的自動化，信息化和我國制造業發展十分重要。1精工加工中心信息采集系統研究現狀目前，國內外主要是針對SIEMENS系統和FANUC系統進行精工加工中心數據采集研究。因為相對于其它系統而言，這兩種系統在實際生產中應用最為廣泛。國外_般大型精工廠商的精工系統都開發有相應的數據采集系統與之相配套。國內由于精工系統還不是很成熟，目前的研究還主要集中在對國外精工系統的數據采集上，常用的系統整體結構如圖1所示。由于加工中心的種類非常多，加工中心的數據采集方法不可能做到完全一致，要實現統_的數據采集，就必須根據加工中心的不同類型設計出不同的采集方法。目前，精工加工中心的主要數據采集方式有如下三種。其中，一種是基于標準通信接口的數據采集方式，這種方式中，精工加工中心的標準通信接口主要是0PC接口、RS-232串口、DNC接口等接口。當前，大部分精工加工中心都帶有標準的通信接口，計算機可以直接通過這些接口與精工加工中心進行信息交換，從而實現對精工加工中心的數 據采集。第二種是基于PLC ( Programmable LogicControl)控制的數據采集方式，這種方式中，對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部的PLC進行加工中心信號的采集。這些信號可以通過外接PLC、數據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，在實際應用中并不具有通用性。在現代企業車間，要實現完整的數據采集系統必須將這些方法綜合起來，靈活地運用，這樣才能真正意義上實現企業制造車間的數字化。第三種是基于硬件的數據采集方式，這種方式中，數據是通過采用數字量及模擬量的進行采集，能夠對加工中心的I/O信號進行檢測以此實現對加工中心狀態的監控。2精工加工中心信息采集主要方式的對比分析現在國內外市場上出現了一些對精工加工中心進行數據采集和監控的系統。現對這些系統的采集方法進行比較常見的數據采集軟件普遍都是數據采集軟件或系統二次開發軟件來進行數據的采集。2.1采用標準通信接口進行數據采集方式0) 基于精工加工中心的 〇PC (OLE for Process Con-trol) 接口數據采集文中英文簡稱格式要 一致。西門子系列的高檔系統和FANUC系統都可以通過采用0PC的方式進行數據采集。巴西圣保羅大學基于加工中心0PC接口，實現對加工中心的狀態信息采集及遠程訪問。德國約翰內斯•海德漢博士公司研制的Heidenhain系統中大部分米用以太網對0PC接口進行數據采集％中國科學院大學的王帥采用多線程與0PC技術作為信息采集的手段，在建立0PC客戶程序與精工設備的DCOM通訊連接的基礎上對服務器進行數據采集p]。在采集中只需對0PC接口及采集軟件做相應的配置即可，而無需額外添加硬件設備，并且這種方式能采集到加工中心幾乎所有的狀態信息。浙江大學付林云研發的基于0PC的精工加工中心數據采集系統，通過加工中心以太網口采集加工中心信息I南京工程學院李亞鵬通過利用C#編寫0PC客戶端程序，易控組態軟件作為OPC服務器，實現了客戶端程序對易控0PC服務器的訪問并且獲取了服務器中的數據,從而實現了數據的實時采集I這種采集方式的優點是米集到數據比較多，缺點是對加工中心配置要求比較高，老式加工中心會受到限制。@基于精工加工中心的DNC接口數據采集這種采集方法主要是通過對加工中心系統或者電氣電路的特定部位設置采集點，測試出控制電路的電壓信號，通過對照檢測電壓信號的變化，實現加工中心狀態數據采集的功能。對于自帶DNC通訊接口的高檔精工，通過在DNC接口外接數據采集卡并運行相應的軟件，實現對精工加工中心的數據采集功能。通過這種類型的DNC外接口，還可以實現對加工中心加工信息的實時采集和遠程控制，并可以實時加工中心主軸轉速、進給速度、刀具使用壽命等信息進行采集。日本mori-seiki 公司研制的 MORI-NET Global Edition 信息采集軟件能夠實現對精工加工中心的監控及遠程控制等^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上剛。南京航空航天大學武國峰通過外接數據采集卡的方式利用DNC實現了對精工加工中心的運行狀態、完工零件等信息的采集M。0基于精工加工中心的RS-232串口數據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，通過對返回的狀態信息，如加工中心刀具坐標、加工狀態、主軸轉速、進給速度等信息的實時采集。日系精工系統，如MAZAK ,三菱M70系列等采用系統廠商的數據采集軟件進行數據采集，均能采集比較多的數據[12]。大多支持串口編寫宏程序，因而可使用宏程序進行數據的采集。北京華洋宏軟件公司研制的DNC-NET軟件。該采集方式的優點是適用于老式的加工中心;缺點是加工中心輸出的數據類型有限，想要對操作狀態，監控等信息輸出較為困難，尤其是當加工中心處在非加工狀態時,就不能采集到加工中心狀態信號。其次，加工中心輸出數據有延時，不能夠實時顯示加工中心的運作狀態。并且，采集需要要在加工程序中加入采集指令,程序編制復雜、較為麻煩„因此，宏程序數據采集一般只運用于老式加工中心數據采集間。2.2采用PLC控制方式對加工中心的數據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部的PLC進行加工中心信號的采集。如美國Predator Software 軟件技術公司研發的蓋勒普系統MDC ^Manufacturing Data Collection & Status Manage-men$ 該系統能夠實現對現場數據進行實時采集，并在分析管理之后，將信息存儲在 Access , SQL和Oracle等數據庫中，能通過精工設備PLC進行數據采集，Siemens、Fanuc、Heidenhain等多種型號控制系統均可被采集。由于精工加工中心多用PLC控制，在計算機網絡快捷、高效的時代下,PC-PLC網絡成為精工加工中心數據采集與監控的一個研究方向中國計量學院的王國強利用SieniensPLC設計監管加工中心運行，實現對加工中心信息采集但是由于精工加工中心的封閉性，為保證機床的正常工作需要熟悉每一臺加工中心的PLC.實際應用中將很難直接從PLC讀取加工中心的各種信息，這種 采集方式的優點是對人機單元沒有要求；缺點是需要對每一臺加工中心的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軟件價格相對昂貴。 2.3基于精工加工中心的硬件數據采集方式 這種數據采集方式是通過采用數宇量及模擬量的數據進行采集，能夠對加工中心的I/O信號進行檢測以此實現對加工中心狀態的監控。南京航空航天大學的徐永樂精工加工中心信息采集系統以ARM9為硬件平臺，通過開發I/O接口電路，實現加工中心側信號到ARM端信號的轉換[17]。這種采集方式的優點是不受系統的限制，使用范圍廣；缺點是采集的數據少，當變動程序時，現場線路也將會隨之改動，較為麻煩。通過對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點，但也有其局限性。在選擇方案的時候必須充分考慮加工中心的型號與所配有的通信接口以及所需要采集的信號種類。如表1所示是對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展趨勢 在工業4.0發展和《中國制造2025》的大前景下，國外很多企業對網絡化車間管理和加工中心信息采集進行了研究開發，如德國Siemens公司研制的MCIS (Motion Control Information System)運動控制 信息系統采集軟件[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，國內在這方面還處于起步階段,我國市場上較為成熟的加工中心采集系統還較少，與國外產品相比仍有許多不足之處。比較有代表性的有北京機床研究所研發的DNC系統，北京蘭光創新科技的CIMC0-DNC系統等，九思易的自動化監控與信息管理平臺等[21]。 德國工業4.0等發展策略推動著智能制造，機械制造技術等核心產業的發展變革，影響著制造業的發展趨勢，同時也影響著加工中心信息采集的發展趨勢,主要發展趨勢為： 0)提高精工設備利用率，減少了精工設備可加工時間的相對浪費； ©通過智能化加工控制，對加工過程中外部變量進行采樣監控，以此來實現加工參數的自動修正與補償。 4結束語我國是一個工業大國，加工中心信息采集的發展對我國工業的發展有著重要的意義。加快推進加工中心信息采集技術的研發是今后發展的必然趨勢。與國外相比，我國現階段成熟的信息采集系統還較少，研制出適合國情的精工信息采集系統，能實現資源共享和對精工設備的重組，并能提高精工加工中心使用效率，這是今后發展的重要趨勢。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：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！