数控机床状态数据实时采集与监视系统的研究开发

论文摘要

生产现场信息的实时采集、传输、处理和分析是现代制造企业进行快速决策与响应的基础。随着制造自动化和企业信息化的发展,企业对自动采集制造信息的需求越来越强烈,但常常因数控机床的多样性、异构性以及数控系统不开放,使得企业难以实时采集数控机床的现场数据。因此,研究数控机床状态数据的采集具有重要的现实意义。论文首先从信息采集的角度分析了数控机床的机床本体、PLC和CNC之间关系,研究了基于数控机床标准通信接口、基于机床PLC、基于机床电气电路三种数据采集方法的实现技术与优缺点。然后,详细研究了一种基于机床电气电路进行机床数据采集的实现技术——基于外接PLC的采集方法,分析了该方法的实现过程,研究了可从不同OPC服务器读取数据的通用OPC客户端。在此基础上,设计了具有基于数控机床串口和基于外接PLC两种采集功能的机床数据采集与监视系统（NC-SCADA）总体结构,研究了系统实现的若干关键技术,开发与实现了NC-SCADA系统,并在马钢车轮公司的数控生产线上得到成功应用。该系统具有通用、可扩展和可重用的特点。最后,对全文进行总结,并对进一步工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数据实时采集与监视技术简介
• 1.3 数据实时采集与监视技术的研究现状、存在问题和发展趋势
• 1.3.1 数控机床数据采集的研究现状
• 1.3.2 数控机床数据采集面临的问题
• 1.3.3 数控机床数据采集系统的发展趋势
• 1.4 论文研究的意义及主要内容
• 第二章 数控机床的数据采集方法的研究
• 2.1 机床数控系统结构与数据传递分析
• 2.1.1 数控系统的组成
• 2.1.2 PLC、CNC 和机床本体的关系
• 2.1.3 PLC、CNC 和机床本体之间的信息交换
• 2.2 数控机床的数据采集方法研究
• 2.2.1 PLC 与数控机床外围电气电路的关系
• 2.2.2 基于数控机床标准通信接口的数据采集方法
• 2.2.3 基于数控机床PLC 的数据采集方法
• 2.2.4 基于数控机床电气电路的数据采集方法
• 2.3 数控机床数据采集方法的分析比较
• 2.4 机床数据实时采集与监视系统的总体设计
• 2.4.1 系统的方案和结构
• 2.4.2 NC-SCADA 系统所采集的信息
• 第三章 NC-SCADA 系统的若干关键技术研究
• 3.1 宏指令采集
• 3.1.1 宏指令说明
• 3.1.2 FANUC、HASS 和三菱数控系统的数据采集
• 3.1.3 Siemens 数控系统的数据采集
• 3.1.4 特点和适用范围
• 3.2 数控机床电气电路信号的提取
• 3.2.1 M、S、T 指令信号的提取
• 3.2.2 机床操作面板输入信号的提取
• 3.2.3 传感器反馈信号的提取
• 3.3 异构数控系统的统一数据采集方法研究
• 3.3.1 OPC 数据访问规范
• 3.3.2 基于OPC 的机床数据采集方法
• 3.4 大量实时数据的存储和处理
• 3.4.1 大量实时数据的存储性能分析
• 3.4.2 实时采集数据的处理与应用
• 第四章 基于外接PLC 的数据采集方法
• 4.1 总体结构
• 4.2 外接PLC 和数控机床的通信
• 4.3 外接PLC 和数据采集计算机的通信
• 4.3.1 外接PLC 与OPC 服务器的通信
• 4.3.2 OPC 服务器与OPC 客户端的通信
• 4.4 通用OPC 客户端的设计
• 4.4.1 通用客户端开发方法研究
• 4.4.2 通用OPC 客户端的设计
• 第五章 NC-SCADA 系统的设计开发及其应用
• 5.1 系统功能设计
• 5.2 系统开发
• 5.2.1 基于串口的数据采集方法的实现
• 5.2.2 通用OPC 客户端关键技术的实现
• 5.2.3 线程设计
• 5.2.4 历史数据统计与查询实现
• 5.3 系统应用分析
• 5.3.1 系统应用背景
• 5.3.2 系统应用方案
• 5.3.3 系统应用效果
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研工作