[發明專利]一種基于網絡架構的在線監測數控系統

有效

• 申請號: 201010180487.8
• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號: CN101834762A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 王太勇;蔣永翔;劉路;蔣大勇;寧倩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L29/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本發明屬于制造業的數控系統技術領域，特別是涉及數控系統的在線監測、故障診斷、智能控制及網絡化遠程維護。

背景技術

先進制造技術領域對制造質量要求的提高，使作為高精數字化加工基礎的在線監測、狀態辨識及智能控制技術凸顯其重要性。在數控系統上搭建在線監測軟、硬件平臺，是進行多種加工物理狀態預警、控制，進而實現機床整機性能維護的基礎。目前現有的在線監測診斷系統，包括可實現機床電氣系統、開關量類型故障檢測的西門子ePS[1]，FANUC?18i系列[2]以及如瑞士Kistler公司的切削力監測[3]，德國ARTIS的刀具監控[4]等面向單項功能部件的監測診斷系統。其存在的主要問題有，傳統的在線監測設備存在由于體積制約導致的安裝復雜性和設備外置性特點，而定制的專用嵌入式監測模塊又存在研發周期長、開放性差和監測功能單一等缺陷，難以適應高檔數控系統開放式架構和功能模塊可重構的發展需求。針對上述問題，具有機床整機故障的多物理信息狀態預警功能，同時兼具可重構性和開放性的功能模塊化嵌入式智能測控系統的開發，是國內外數控機床故障診斷領域亟待解決的關鍵技術之一。

[1].ePS?Network?Services，SIEMENS，www.automation.siemens.com/SIEMENS網站.

[2].16i/18i/21i遠程及故障診斷系統，www.bj-fanuc.com.cn/發那科網站.

[3].Kistler切削工具監測，www.kistler.com/cn_cn-cn/441_CuttingToolMonitoring/Cutting-Tool-Monitoring.html/Kistler刀具監測網站.

[4].SINUMERIK?810D?powerline，www.automation.siemens.com/SIEMENS網站.

發明內容

基于上述現有技術存在的缺陷，本發明提出了一種基于網絡構建的在線監測數控系統，通過開發通用接口，在開放式數控系統構架與模塊化可重構嵌入式監測單元信息無縫交互的基礎上，基于網絡構建出具有在機監測和智能維護功能的數控機床整機系統，一體化地實現了高檔數控機床的狀態可顯示、故障可診斷、性能可預報、遠程可監控的嵌入式狀態監測診斷系統。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于網絡架構的在線監測數控系統，包括數控機床、嵌入式在線監測單元、遠程故障診斷中心以及標準接口，其中，所述嵌入式在線監測單元具有單獨的中央處理器獨立設置于該系統中，該單元包括PC/104總線、信號調理模塊、數據采集卡和系統在線監測模塊：

所述信號調理模塊，用于進行傳感器輸出電壓、電流的放大和濾波運算，以滿足輸出模擬信號的降噪精度及A/D采集芯片的要求；

所述數據采集卡，用于實現多通道電壓和電流的A/D數據轉換；

所述系統在線監測模塊，用于對A/D采集到的數字信號進行實時顯示和相應故障診斷算法下的報警和在線監測)；以及

所述嵌入式在線監測單元與所述數控機床通過TDNC-Connect傳輸協議提供的標準化接口構建弱耦合連接的數據傳輸；所述在線監測單元通過標準接口和遠程故障診斷中心連接，采用TDNC-Connect傳輸協議進行故障數據傳輸；以及所述數控機床與所述遠程故障診斷中心通過標準接口實現連接，采用TDNC-Connect傳輸協議實現信息交互；

所述嵌入式在線監測單元可采用以太網(Ethernet)數控系統現場總線、Internet網絡、USB及串口等多種連接方式與數控系統的連接；··

所述嵌入式在線監測單元同時適用于DSP主處理芯片和FPGA協處理器的雙CPU結構嵌入式監測單元；··

該系統還包括上位機，將故障診斷、智能維護的大量任務交由上位機實現，彌補了在線監測單元運行處理能力的限制。