数控机床的远程监控技术研究

论文摘要

随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性变革,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究,提出了全新的制造模式。在现代制造系统中,利用现有的网络技术实现对作为制造系统自动化装备的数控机床进行远程监控、远程故障诊断等,对现代网络化制造和远程设备维修有着重要的意义。跟着这一趋势,目前数控系统也正在由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。本课题主要研究数控机床远程加工控制技术的实现,同时对数控机床的信号进行远程监测掌握机床的状态,以确保数控机床远程加工控制的顺利进行,另通过对测得的信号进行分析可判断机床是否存在故障。本课题的研究内容：1.数控机床的加工技术：数控编程和数控机床操作。2.数控机床远程加工控制技术：对封闭式和开放式两种不同类型数控系统的数控机床分别加以分析,提出其各自实现远程加工控制的方案。①封闭式数控系统的数控机床,其输出接口为RS-232不支持远距离传输,论文中采用Nport5110串口联网设备使数控系统联网完成远程调用NC程序的任务；②开放式数控系统的数控机床,配备支持图形化界面、有网线输出接口的PC,采用远程控制软件实现了远程数控系统界面的调用及数控机床远程加工。3.数控机床信号的远程监测：利用Labview软件编写了具有机床振动及噪声信号测试分析的虚拟仪器,该虚拟仪器可对数控机床的信号进行现场实时监测,在远端的控制电脑上运行远程监控软件对虚拟仪器进行实时远程监控。4.为了使数控机床远程监控系统更加安全和完善,本论文对数控机床远程监控系统实现过程中遇到的网络安全问题和网络延时问题进行了研究并作了简要的论述。本课题实验过程中实现了：1.数控机床典型零件的加工；2.对封闭式数控系统的数控机床实现了服务器与客户机之间的数据通讯,完成了远程数控程序的调用；3.对于开放式数控系统的数控机床,通过模拟仿真与真实加工过程的对比,确认模拟仿真可以真实反映数控机床的工作情况。通过模拟仿真,实现了数控系统界面的远程调用及控制,证实该远程控制方法是可行的；4.设计了机床振动及噪声信号测量分析的虚拟仪器,实现对数控机床加工过程中振动及噪声信号的远程实时监测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 数控机床远程监控的目的与意义
• 1.2 数控机床远程监控技术的国内外发展现状
• 1.2.1 国外的发展现状
• 1.2.2 国内的发展现状
• 1.3 本论文研究的主要内容
• 第二章 远程监控技术相关的基本理论
• 2.1 计算机网络的基本理论
• 2.1.1 网络互联设备
• 2.1.2 网络拓扑结构
• 2.1.3 网络协议
• 2.2 数控机床远程监控系统的基本理论
• 2.2.1 数控机床远程监控系统的功能
• 2.2.2 数控机床远程监控系统的研究要求
• 2.3 数控机床远程监控系统的软件支持
• 2.3.1 软件开发环境的选择
• 2.3.2 远程监控软件的功能分析
• 2.3.3 远程监控软件的实现基础
• 2.4 本章小结
• 第三章 数控机床远程加工控制技术的研究
• 3.1 数控机床远程加工控制的实现方案
• 3.1.1 封闭式数控系统远程加工控制的实现方案
• 3.1.2 开放式数控系统远程加工控制的实现方案
• 3.2 数控机床远程加工控制的实验部分
• 3.2.1 典型零件的设计及其数控程序的生成
• 3.2.2 华中ZJK7532A-Ⅰ型数控铣床远程加工控制的研究
• 3.2.3 开放式数控系统机床远程加工控制的仿真实验
• 3.3 本章小结
• 第四章 数控机床信号远程监测技术的研究
• 4.1 虚拟仪器概述
• 4.1.1 虚拟仪器的概念
• 4.1.2 虚拟仪器的硬件系统
• 4.1.3 虚拟仪器的软件系统
• 4.1.4 虚拟仪器的开发系统
• 4.1.5 虚拟仪器的数据采集
• 4.1.6 网络化虚拟仪器的介绍
• 4.2 华中ZJK7532A-Ⅰ型数控铣床信号的测试方案
• 4.2.1 测试内容的确定
• 4.2.2 测试部位的选择
• 4.2.3 传感器的选择
• 4.2.4 虚拟式振动噪声测量的硬件系统
• 4.3 虚拟式振动噪声测量仪的设计及使用
• 4.3.1 开发平台LABIVEW简介
• 4.3.2 虚拟式振动噪声测量仪的主要功能及数学模型
• 4.3.3 虚拟式振动噪声测量仪
• 4.3.4 振动与噪声信号的测量实验
• 4.4 虚拟式振动噪声测量仪的远程监控
• 4.4.1 DATASOCKET的介绍
• 4.4.2 LABVIEW程序的远程动态监视
• 4.4.3 LABVIEW程序的远程动态控制
• 4.4.4 虚拟式振动噪声测量仪的远程监控
• 4.5 本章小结
• 第五章 数控机床远程监控过程中遇到的问题
• 5.1 网络安全问题
• 5.1.1 安全存取控制模式
• 5.1.2 采用虚拟专用网
• 5.2 网络延时问题
• 5.2.1 网络延时产生的原因
• 5.2.2 网络延时的解决
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 总结
• 6.2 有待于进一步解决的问题
• 6.3 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士论文期间发表论文目录）
• 附录B （典型零件的数控加工程序）