發(fā)布時間：2021-07-24 18:47

　　數(shù)控加工中心是離散型制造企業(yè)最關(guān)鍵的加工設(shè)備之一,設(shè)備狀態(tài)關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)。本文針對加工中心采集參數(shù)多,硬件采集價格昂貴、監(jiān)測狀態(tài)參數(shù)單一、監(jiān)測系統(tǒng)拓展性差、開放程度低,難以滿足現(xiàn)有信息化發(fā)展和合理資源調(diào)度的問題,設(shè)計并研發(fā)了一套數(shù)控加工中心狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng),基于NI-cDAQ和OPC UA技術(shù),并結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實現(xiàn)了對數(shù)控加工中心的實時監(jiān)測和狀態(tài)評估,以促進制造企業(yè)的優(yōu)化調(diào)度,在縮短產(chǎn)品研制周期、降低資源能源消耗、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量等方面發(fā)揮重大作用。設(shè)計的加工中心狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)以工程應(yīng)用為目標,主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:（1）查閱相關(guān)的國內(nèi)外資料和文獻,調(diào)研了加工中心狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展與研究現(xiàn)狀。通過對比分析,總結(jié)了不同類型的狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)的優(yōu)勢及應(yīng)用,針對現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題給出了具體解決方案。（2）通過分析數(shù)控加工中心的軟硬件組成,對加工中心的機床數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)劃分定義和數(shù)據(jù)交換分析,確定了對數(shù)控加工中心的采集方案為OPC UA,并簡要闡述了OPC UA技術(shù)的建模及其優(yōu)勢,為后續(xù)數(shù)據(jù)采集進行準備工作。（3）針對加工中心的刀具... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MES系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4種機床制造商遠程監(jiān)控和維護客戶機床的監(jiān)測系統(tǒng)（RMMS），移動電話網(wǎng)絡(luò)將一組機床連接到制造商服務(wù)器，進而實現(xiàn)數(shù)控機床的實時監(jiān)測與維護[8]，同時該學(xué)者還提出了一種對數(shù)控機床PLC的監(jiān)控系統(tǒng)，獲取了數(shù)控機床緊急停車和刀具的運動狀況等信息[9]。國外系統(tǒng)多為利用網(wǎng)絡(luò)手段進行狀態(tài)監(jiān)測與評估，圖1.2為國外典型的數(shù)控加工中心監(jiān)測系統(tǒng)KyaTera[10]。圖1.2國外典型數(shù)控機床監(jiān)測系統(tǒng)KyaTeraFig1.2ForeigntypicalCNCmachinetoolmonitoringsystem1.3.2國內(nèi)數(shù)控加工中心監(jiān)測與評估系統(tǒng)研究現(xiàn)狀相對于西方發(fā)達國家，國內(nèi)對數(shù)控機床監(jiān)測系統(tǒng)的研究起步較晚，研究人員主要集中在高校與科研機構(gòu)。沈陽機床廠利用i5智能數(shù)控系統(tǒng)將加工信息進行實時傳遞和機床數(shù)據(jù)交換，可為用戶提供智能加工方案，并能夠?qū)⒓庸み^程自動校正、自動診斷以及智能管理與控制等。西南交通大學(xué)的趙敏開發(fā)了一種監(jiān)測與診斷系統(tǒng)實現(xiàn)了對數(shù)控機床的智能監(jiān)測與診斷[11]；西安交通大學(xué)周玉清提出了一種新的獲取機床動態(tài)性能參數(shù)方法，利用機床內(nèi)置傳感器信號并結(jié)合轉(zhuǎn)矩、位置、速度等數(shù)據(jù)信息對數(shù)控機床進行故障診斷。華中科大的吳傳海采用VC和LabVIEW混合編程的方式實現(xiàn)了機床振動與溫度信號的監(jiān)測與基本分析[12]。河北工業(yè)大學(xué)楊澤青率先提出了元胞組態(tài)協(xié)同的監(jiān)控方法，針對監(jiān)測系統(tǒng)這類復(fù)雜系統(tǒng)的動態(tài)、復(fù)雜、多變、不確定性以及協(xié)同工作等特點，將復(fù)雜系統(tǒng)理論應(yīng)用于高速數(shù)控車削加工中心動態(tài)性能監(jiān)控領(lǐng)域[13]。李華志提出了一種基于遠程服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)的數(shù)控機床故障診斷系統(tǒng)，利用CAN總線實現(xiàn)對車間內(nèi)多臺數(shù)控車床的在線監(jiān)控，并能夠提供故障預(yù)警和顯示記錄等功能[14]。國內(nèi)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)多采用嵌入式硬件設(shè)備進行采集，圖1.3展示了國內(nèi)典型

第一章緒論5圖1.3國內(nèi)典型數(shù)控機床監(jiān)測系統(tǒng)Fig1.3TypicalvehicletestingsysteminChina綜合以上文獻和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展可知，數(shù)控加工中心的狀態(tài)監(jiān)測已經(jīng)從最初的外接傳感器進行數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)向利用數(shù)控加工中心內(nèi)置傳感器和外部嵌入式設(shè)備相結(jié)合進行數(shù)據(jù)采集的方式過渡，且隨著數(shù)控加工中心的智能化程度提升，內(nèi)置傳感器的種類數(shù)量也在不斷完善，加工參數(shù)采集的體系也更加完整。但由于不同機床制造商的數(shù)控系統(tǒng)存在封閉性以及通訊接口的差異，導(dǎo)致目前不同數(shù)控加工中心狀態(tài)監(jiān)測方案無法通用。1.3.3數(shù)控加工中心狀態(tài)監(jiān)測與評估技術(shù)研究現(xiàn)狀數(shù)控加工中心的智能化導(dǎo)致機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性大大增加，狀態(tài)監(jiān)測與評估難度也越來越高，根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及參考文獻，現(xiàn)有狀態(tài)監(jiān)測與評估技術(shù)可以歸納為基于機床內(nèi)置接口、基于PLC接口以及基于外接硬件三類。（1）基于機床內(nèi)置接口數(shù)據(jù)采集方案數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置接口主要有三種，機床OPC接口、DNC接口、RS-232串口等。OPC(OLEforProcessControl)是基于微軟的OLE/COM技術(shù)實現(xiàn)的用于規(guī)范硬件驅(qū)動程序與應(yīng)用軟件之間接口的一種工業(yè)標準。DNC（DistributedNumericalControl）分布式數(shù)字控制接口。計算機可以直接通過內(nèi)置接口與數(shù)控加工中心進行數(shù)據(jù)通訊，從而實現(xiàn)對數(shù)控加工中心的數(shù)據(jù)采集。針對OPC接口而言，西門子系列的高檔系統(tǒng)和FANUC系統(tǒng)都提供OPC接口以供數(shù)據(jù)采集，巴西圣保羅開發(fā)的KyaTera系統(tǒng)也是基于該接口實現(xiàn)，該系統(tǒng)可行性高，穩(wěn)定性好，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控加工中心的遠程訪問和數(shù)據(jù)采集。德國約翰內(nèi)斯·海德漢博士公司研制的Heidenhain系統(tǒng)中利用OPC接口能夠采集參數(shù)數(shù)控加工中心的操作信息、機床運行狀態(tài)、主軸運轉(zhuǎn)時間、機床使用效率、機床

【參考文獻】：
期刊論文
[1]OPC UA在城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通中的應(yīng)用研究[J]. 陳海歡.  鐵路計算機應(yīng)用. 2019(02)
[2]基于OPC UA技術(shù)的質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 金希,張為民,費麗娜,Jürgen Fleischer,羅亮.  機械制造. 2018(11)
[3]基于時間——高斯混合模型的刀具磨損預(yù)測[J]. 黃文,魯娟,馬俊燕,李康,廖小平,周剛.  工具技術(shù). 2018(10)
[4]基于HBase與OPC UA技術(shù)的工業(yè)云架構(gòu)研究[J]. 雷振伍,達呼.  工業(yè)控制計算機. 2018(08)
[5]基于MF-DFA特征和LS-SVM算法的刀具磨損狀態(tài)識別[J]. 關(guān)山,龐弘陽,宋偉杰,康振興.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2018(14)
[6]數(shù)控機床信息智能采集技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢[J]. 王龍,王云霞,蔣麒麟,李亞鵬.  裝備制造技術(shù). 2016(12)
[7]基于普通銑床數(shù)控化的S7-300 PLC遠程監(jiān)控和故障診斷系統(tǒng)設(shè)計[J]. 李茜,王延年.  工業(yè)儀表與自動化裝置. 2015(02)
[8]基于ZigBee和RFID的CNC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 劉忠凱,段富海.  制造技術(shù)與機床. 2015(04)
[9]基于IFIX的運動控制系統(tǒng)SCADA軟件設(shè)計[J]. 樓建明,廖遠江,馬濤,張萱.  計算機仿真. 2014(05)
[10]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)控機床運行監(jiān)視預(yù)警系統(tǒng)研究[J]. 王國強,張根保,陳家焱,洪濤.  計算機應(yīng)用研究. 2013(12)

博士論文
[1]基于隱馬爾可夫模型的微銑削刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測與過程優(yōu)化[D]. 劉同舜.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[2]基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的高速數(shù)控加工裝備動靜態(tài)特性監(jiān)控技術(shù)研究[D]. 楊澤青.河北工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于OPC UA的數(shù)控機床遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究[D]. 謝春秋.蘭州理工大學(xué) 2017
[2]基于數(shù)控設(shè)備的遠程維護系統(tǒng)研究[D]. 馬駿.北京郵電大學(xué) 2017
[3]面向工業(yè)4.0的機床管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 王帥.中國科學(xué)院研究生院(沈陽計算技術(shù)研究所) 2016
[4]基于OPC的數(shù)控加工單元數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究[D]. 趙旭東.電子科技大學(xué) 2015
[5]刀具磨損狀態(tài)識別及預(yù)測研究[D]. 劉然.西南交通大學(xué) 2014
[6]基于西門子840D的數(shù)控機床生產(chǎn)過程狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 張高尉.天津大學(xué) 2014
[7]基于OPC DA 3.0的OPC服務(wù)器與客戶端的研究與實現(xiàn)[D]. 望荊沙.西安電子科技大學(xué) 2012
[8]數(shù)控機床智能化狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)[D]. 趙敏.西南交通大學(xué) 2011
[9]基于混合編程技術(shù)的機床動態(tài)測試分析儀的軟件系統(tǒng)開發(fā)[D]. 吳傳海.華中科技大學(xué) 2011
[10]MES中數(shù)控車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[D]. 付林云.浙江大學(xué) 2008



本文編號：3301218