20 世紀(jì) 80 年代以來恍肢，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)展剑督，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)體系艳禁，有力地推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展臀胞。作為一個(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”拒惯。在這種嚴(yán)峻形勢下饺饭，我國唯有加快研發(fā)智能制造技術(shù)，提高工業(yè)化水平职车，以此來應(yīng)對傳統(tǒng)優(yōu)勢減弱的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的制造業(yè)技術(shù)正逐步向自動(dòng)化鹊杖、信息化技術(shù)發(fā)展悴灵，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，是企業(yè)生存和發(fā)展的必要途徑骂蓖，所以智能制造被越來越多的國家所提出或?qū)嵤?現(xiàn)代企業(yè)制造車間中絕大部分都是數(shù)控機(jī)床积瞒，但由于現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床種類繁多，并且不具備把內(nèi)部信息自動(dòng)輸出的功能登下，極容易形成“信息孤島”茫孔。因此，對數(shù)控機(jī)床進(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)被芳。通過對數(shù)控機(jī)床信息采集系統(tǒng)的研發(fā)缰贝，將會(huì)促使企業(yè)的辦公、管理和生產(chǎn)趨于自動(dòng)化畔濒、網(wǎng)絡(luò)化和智能化剩晴，從而達(dá)到加強(qiáng)企業(yè)管理、減少工作失誤恬皆、提高工作效率的目的砰声，對數(shù)控機(jī)床利用率的提高、企業(yè)的發(fā)展均有重要意義众附。研究制造設(shè)備數(shù)據(jù)采集在機(jī)床監(jiān)管的自動(dòng)化沉南，信息化和我國制造業(yè)發(fā)展十分重要。

1 刮跟、數(shù)控機(jī)床信息采集系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

目前劣晾，國內(nèi)外主要是針對 SIEMENS 系統(tǒng)和FANUC 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集研究。因?yàn)橄鄬τ谄渌到y(tǒng)而言赠恭，這兩種系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛术拇。

國外一般大型數(shù)控廠商的數(shù)控系統(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)由于數(shù)控系統(tǒng)還不是很成熟，目前的研究還主要集中在對國外數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集上祠烁，常用的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示.

由于機(jī)床的種類非常多发荧，機(jī)床的數(shù)據(jù)采集方法不可能做到完全一致，要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集饰吕，就必須根據(jù)機(jī)床的不同類型設(shè)計(jì)出不同的采集方法刃唤。目前，數(shù)控機(jī)床的主要數(shù)據(jù)采集方式有如下三種白群。其中尚胞，一種是基于標(biāo)準(zhǔn)通信接口的數(shù)據(jù)采集方式，這種方式中帜慢，數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)通信接口主要是 OPC 接口笼裳、RS-232 串口、DNC 接口等接口粱玲。當(dāng)前躬柬，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床都帶有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，計(jì)算機(jī)可以直接通過這些接口與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行信息交換抽减，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù)采集允青。第二種是基于 PLC ( Programmable LogicControl)控制的數(shù)據(jù)采集方式，這種方式中卵沉，對于車間中一些老式的機(jī)床颠锉，本身不含有與外部通訊的接口，只能通過機(jī)床的電器電路以及機(jī)床內(nèi)部的 PLC 進(jìn)行機(jī)床信號的采集史汗。這些信號可以通過外接 PLC足贴、數(shù)據(jù)采集卡等硬件來完成。上述基于數(shù)控機(jī)床電器電路及PLC 的采集方法莱检，在實(shí)際應(yīng)用中并不具有通用性红最。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斗赘，靈活地運(yùn)用拟艳，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)采集方式砍梁，這種方式中悦浙，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)C(jī)床的 I/O 信號進(jìn)行檢測以此實(shí)現(xiàn)對機(jī)床狀態(tài)的監(jiān)控嗤雪。

2 挟七、數(shù)控機(jī)床信息采集主要方式的對比分析

現(xiàn)在國內(nèi)外市場上出現(xiàn)了一些對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的系統(tǒng)。現(xiàn)對這些系統(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)的采集妥析。

2.1 采用標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集方式

(1)基于數(shù)控機(jī)床的 OPC(OLE for Process Con-trol)接口數(shù)據(jù)采集文中英文簡稱格式要一致相贺。

西門子系列的高檔系統(tǒng)和 FANUC 系統(tǒng)都可以通過采用 OPC 的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集轻欣。巴西圣保羅大學(xué)基于機(jī)床 OPC 接口，實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的狀態(tài)信息采集遠(yuǎn)程訪問肃弟。德國約翰內(nèi)斯·海德漢博士公司研制的 Heidenhain 系統(tǒng)中大部分采用以太網(wǎng)對 OPC 接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集玷室。中國科學(xué)院大學(xué)的王帥采用多線程與 OPC 技術(shù)作為信息采集的手段，在建立 OPC 客戶程序與數(shù)控設(shè)備的 DCOM 通訊連接的基礎(chǔ)上對服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集笤受。在采集中只需對 OPC 接口及采集軟件做相應(yīng)的配置即可穷缤，而無需額外添加硬件設(shè)備，并且這種方式能采集到機(jī)床幾乎所有的狀態(tài)信息箩兽。浙江大學(xué)付林云研發(fā)的基于 OPC 的數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)津肛，通過機(jī)床以太網(wǎng)口采集機(jī)床信息。南京工程學(xué)院李亞鵬通過利用 C# 編寫 OPC 客戶端程序汗贫，易控組態(tài)軟件作為 OPC 服務(wù)器身坐，實(shí)現(xiàn)了客戶端程序?qū)σ卓?OPC 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)采集芳绩。這種采集方式的優(yōu)點(diǎn)是采集到數(shù)據(jù)比較多掀亥，缺點(diǎn)是對機(jī)床配置要求比較高，老式機(jī)床會(huì)受到限制妥色。

(2)基于數(shù)控機(jī)床的 DNC 接口數(shù)據(jù)采集

這種采集方法主要是通過對機(jī)床系統(tǒng)或者電氣電路的特定部位設(shè)置采集點(diǎn)，測試出控制電路的電壓信號遏片，通過對照檢測電壓信號的變化锉窑，實(shí)現(xiàn)機(jī)床狀態(tài)數(shù)據(jù)采集的功能。對于自帶 DNC 通訊接口的高檔數(shù)控辫慎，通過在 DNC 接口外接數(shù)據(jù)采集卡并運(yùn)行相應(yīng)的軟件袁朗，實(shí)現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù)采集功能。通過這種類型的 DNC 外接口叶偶，還可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)床加工信息的實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程控制跃渠，并可以實(shí)時(shí)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度锯运、刀具使用壽命等信息進(jìn)行采集沛四。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)對數(shù)控機(jī)床的監(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)上蛔颖。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)了對數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)糊晋、完工零件等信息的采集。

(3)基于數(shù)控機(jī)床的 RS-232 串口數(shù)據(jù)采集

這種采集方法主要是通過 RS-232 串口在數(shù)控機(jī)床的控制程序里加入特定的宏程序指令政拾，通過對返回的狀態(tài)信息际器，如機(jī)床刀具坐標(biāo)、加工狀態(tài)贸桶、主軸轉(zhuǎn)速舅逸、進(jìn)給速度等信息的實(shí)時(shí)采集桌肴。日系數(shù)控系統(tǒng)，如 MAZAK 琉历，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)采集坠七，均能采集比較多的數(shù)據(jù)。大多支持串口編寫宏程序善已，因而可使用宏程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集灼捂。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)是適用于老式的機(jī)床;缺點(diǎn)是機(jī)床輸出的數(shù)據(jù)類型有限换团，想要對操作狀態(tài)悉稠，監(jiān)控等信息輸出較為困難，尤其是當(dāng)機(jī)床處在非加工狀態(tài)時(shí)艘包，就不能采集到機(jī)床狀態(tài)信號的猛。其次，機(jī)床輸出數(shù)據(jù)有延時(shí)想虎，不能夠?qū)崟r(shí)顯示機(jī)床的運(yùn)作狀態(tài)卦尊。并且，采集需要要在加工程序中加入采集指令桶悍，程序編制復(fù)雜乐跺、較為麻煩。因此讼逐，宏程序數(shù)據(jù)采集一般只運(yùn)用于老式機(jī)床數(shù)據(jù)采集症忽。

2.2 采用 PLC 控制方式對機(jī)床的數(shù)據(jù)采集方式

這種采集方式主要是通過機(jī)床的電器電路以及機(jī)床內(nèi)部的 PLC 進(jìn)行機(jī)床信號的采集。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 & StatusManage-ment)凸翩。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集牙晰，并在分析管理之后，將信息存儲(chǔ)在 Access 肪麦，SQL 和Oracle 等數(shù)據(jù)庫中较谣，能通過數(shù)控設(shè)備 PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，Siemens孩最、Fanuc趾赡、Heidenhain 等多種型號控制系統(tǒng)均可被采集。

由于數(shù)控機(jī)床多用 PLC 控制耙肖，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)快捷仰铃、高效的時(shí)代下，PC-PLC 網(wǎng)絡(luò)成為數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的一個(gè)研究方向授瘦。中國計(jì)量學(xué)院的王國強(qiáng)利用 Siemens PLC 設(shè)計(jì)監(jiān)管機(jī)床運(yùn)行醋界，實(shí)現(xiàn)對機(jī)床信息采集。但是由于數(shù)控機(jī)床的封閉性提完，為保證機(jī)床的正常工作需要熟悉每一臺機(jī)床的 PLC. 實(shí)際應(yīng)用中將很難直接從 PLC 讀取機(jī)床的各種信息形纺，這種采集方式的優(yōu)點(diǎn)是對人機(jī)單元沒有要求;缺點(diǎn)是需要對每一臺機(jī)床的 PLC 都比較熟悉丘侠，以保證機(jī)床的正常工作。而且 Siemens 和 FANUC 數(shù)控機(jī)床自帶的信息采集及檢測軟件價(jià)格相對昂貴逐样。

2.3 基于數(shù)控機(jī)床的硬件數(shù)據(jù)采集方式

這種數(shù)據(jù)采集方式是通過采用數(shù)字量及模擬量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集蜗字，能夠?qū)C(jī)床的 I/O 信號進(jìn)行檢測以此實(shí)現(xiàn)對機(jī)床狀態(tài)的監(jiān)控。南京航空航天大學(xué)的徐永樂數(shù)控機(jī)床信息采集系統(tǒng)以 ARM9 為硬件平臺脂新，通過開發(fā) I/O 接口電路挪捕，實(shí)現(xiàn)機(jī)床側(cè)信號到 ARM 端信號的轉(zhuǎn)換。這種采集方式的優(yōu)點(diǎn)是不受系統(tǒng)的限制争便，使用范圍廣;缺點(diǎn)是采集的數(shù)據(jù)少级零，當(dāng)變動(dòng)程序時(shí)，現(xiàn)場線路也將會(huì)隨之改動(dòng)滞乙，較為麻煩淤汽。

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(yōu)點(diǎn)脱处，但也有其局限性卸能。在選擇方案的時(shí)候必須充分考慮機(jī)床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 忍抗、數(shù)控機(jī)床信息采集方式的發(fā)展趨勢

在工業(yè) 4.0 發(fā)展和 《中國制造 2025》 的大前景下延坡，國外很多企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)化車間管理和機(jī)床信息采集進(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)采集軟件付厦，丹麥 CIMCO 公司研制的 MDC-Max 6 信息采集軟件漫从，美國上升科技公司研制的extreme DNC 信息采集軟件。相較于國外的機(jī)床信息管理系統(tǒng)纳倒，國內(nèi)在這方面還處于起步階段，我國市場上較為成熟的機(jī)床采集系統(tǒng)還較少幸持，與國外產(chǎn)品相比仍有許多不足之處苟暗。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CIMCO-DNC 系統(tǒng)等川砌，九思易的自動(dòng)化監(jiān)控與信息管理平臺等韭寸。

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)展變革荆隘，影響著制造業(yè)的發(fā)展趨勢恩伺，同時(shí)也影響著機(jī)床信息采集的發(fā)展趨勢，主要發(fā)展趨勢為：

(1)提高數(shù)控設(shè)備利用率椰拒，減少了數(shù)控設(shè)備可加工時(shí)間的相對浪費(fèi);

(2)通過智能化加工控制晶渠，對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)償燃观。

4褒脯、 結(jié)束語

我國是一個(gè)工業(yè)大國便瑟，機(jī)床信息采集的發(fā)展對我國工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。加快推進(jìn)機(jī)床信息采集技術(shù)的研發(fā)是今后發(fā)展的必然趨勢番川。與國外相比到涂，我國現(xiàn)階段成熟的信息采集系統(tǒng)還較少，研制出適合國情的數(shù)控信息采集系統(tǒng)颁督，能實(shí)現(xiàn)資源共享和對數(shù)控設(shè)備的重組践啄，并能提高數(shù)控機(jī)床使用效率，這是今后發(fā)展的重要趨勢沉御。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)小愚，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)漂手，也不構(gòu)成任何其他建議涤朴。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳曼散，對此類作品本站僅提供交流平臺茁升，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻污兄、圖片鹰泡、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時(shí)間告知午四，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容叛冠，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn支礼。