开放式数控系统数据通讯管理与状态监测技术研究

论文摘要

在现代制造领域,数控技术正向着柔性化、智能化和网络化方向发展。这些发展趋势要求数控系统要沿着从专用封闭式结构向通用开放式结构、从单一功能向集成功能、从被动受控向主动智能以及从孤立控制向网络互联四个主导方向发展。本文是在开放结构数控平台上,充分利用开放式数控系统可重用以及可重配置的柔性特征,将数据库管理、监控诊断和网络模块融入到数控系统的结构体系内,满足智能化和网络化的要求。1)嵌入式数据库在数控系统中的应用。复杂的数控系统需要设定大量的参数,这些参数的正确配置是机床正常运行的前提条件。针对目前数控加工系统普遍采用文本文件的格式存储管理数据方式上存在的问题,本文提出了在数控系统中采用基于Access数据库管理各类数据的全新技术解决方案。结果表明,嵌入式数控系统的数据库管理方式实现了对大量参数的有效管理,极大地改善了系统的性能。2)数控系统中集成数据通讯单元和状态监测单元,网络通讯与状态监测是形成具备智能功能数控系统的重要前提,是实现远程制造、远程诊断的必要条件。考虑到大多数数控系统只提供串口通讯方式,使机床的各种软硬件信息的传输受到距离和速度的限制,因此本系统在原有的串口接口前提下,增加了USB口和网口,并在软件开发中实现了基于RS232协议、USB协议、TCP/IP协议和FTP协议的四种通讯手段。同时基于多CPU策略在系统中集成了状态监测单元,可以实现由数控系统单独完成数控加工过程控制与机床状态监测的双重任务。经过现场试验,验证了方案的可行性以及系统对现场信息获取和信息传输的便捷性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 开放式数控系统研究现状
• 1.2.2 数控系统中参数配置模块化管理的研究现状
• 1.2.3 机床通讯技术的研究现状
• 1.2.4 机床状态监测技术研究现状
• 1.3 课题主要研究内容
• 第二章 面向开放式数控系统的参数管理
• 2.1 开放式数控系统
• 2.2 参数概述
• 2.2.1 参数的定义
• 2.2.2 参数的作用
• 2.3 基于数据库的参数管理
• 2.3.1 数据库管理的优点
• 2.3.2 参数管理系统功能设计
• 2.3.3 参数管理系统的后台数据库设计
• 2.3.4 在系统中加载数据库
• 2.4 本章小结
• 第三章 开放式数控系统的数据通讯技术研究
• 3.1 数据通信概述
• 3.2 通讯模块的总体设计
• 3.3 串行通讯技术
• 3.3.1 串行通讯简述
• 3.3.2 串行通讯接口
• 3.3.3 串行通讯的软件实现
• 3.3.4 串口通讯应用实例
• 3.4 基于USB 通讯技术
• 3.5 基于TCP/IP 协议的通讯技术
• 3.5.1 TCP/IP 网络模型和协议特点
• 3.5.2 基于Winsock 的Client/Server 网络编程实现
• 3.5.3 应用实例
• 3.6 基于FTP 协议的网络通讯技术
• 3.7 本章小结
• 第四章 开放式数控系统的状态监测技术研究
• 4.1 机床状态监测与故障诊断技术
• 4.2 监测系统的硬件搭建
• 4.2.1 传感器类型选择
• 4.2.2 采集卡类型选择
• 4.3 机床状态的实时监测
• 4.3.1 数据采集
• 4.3.2 状态信号实时监测
• 4.4 机床状态的远程诊断
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢