專利名稱：一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速、產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)的調(diào)整和升級，數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代企業(yè)大量應(yīng)用， 使制造業(yè)朝著數(shù)字化的方向邁進(jìn)。隨著數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用的逐步成熟，誕生了新型的 機(jī)電一體化產(chǎn)品-數(shù)控機(jī)床。目前，數(shù)控機(jī)床正以其精度高、效率高、操作方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn) 在工廠中廣泛應(yīng)用。與此同時，數(shù)控機(jī)床價格昂貴，同時由于其本身的復(fù)雜性增加了維修的 技術(shù)難度和維修費(fèi)用。尤其是大型數(shù)控機(jī)床，由于其體積龐大，控制點(diǎn)數(shù)多，控制復(fù)雜，輔助 設(shè)備較多，電氣連接線路布線比較分散繁雜，使得故障的查找和排除變得十分困難，對一部 分安裝后位置比較隱蔽的設(shè)備或信號點(diǎn)，往往需要將部分部件或罩殼等拆開檢測，需要花 費(fèi)大量的人力和物力。傳統(tǒng)的大型數(shù)控機(jī)床，由于其體積巨大，如果要對機(jī)床的一些狀態(tài)信號，設(shè)備信 號，以及來自伺服驅(qū)動裝置的鈕矩等信息進(jìn)行監(jiān)測，需要增加一套額外的監(jiān)測裝置。目前，市場上所采用的數(shù)控系統(tǒng)大部分均屬于專用的系統(tǒng)，其開放性較差，用戶不 能或者很少能對系統(tǒng)進(jìn)行適合自己的修改和配置，如果要對機(jī)床進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，一般需要 采用額外的監(jiān)控裝置，使得成本大量上升，所設(shè)的監(jiān)控裝置需要額外布線，使得機(jī)床線路更 加復(fù)雜。而且，所采用的機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)裝置無法與數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)整合，降低了監(jiān)控的便利 性，且操作不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及方法，它能夠大大減少監(jiān)控 時的布線，并且快速有效的為排除機(jī)床出現(xiàn)的故障提供參考，操作方便，結(jié)構(gòu)簡單。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是本發(fā)明之一的一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝于機(jī)床操作臺的數(shù)控系統(tǒng)， 所述數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)對機(jī)床床體的若干個對象進(jìn)行監(jiān)控，其中，所述數(shù)控機(jī)床狀態(tài) 監(jiān)控系統(tǒng)還包括采集所述若干個對象數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)采集模塊，每一數(shù)據(jù)采集模塊的網(wǎng)口 均采用網(wǎng)線通過以太網(wǎng)與所述的數(shù)控系統(tǒng)相連，該數(shù)控系統(tǒng)與以太網(wǎng)之間連接有一交換 機(jī)，所述的每一數(shù)據(jù)采集模塊分別設(shè)置有不同的IP地址，所述的數(shù)控系統(tǒng)包括一數(shù)控系統(tǒng) 本體以及與該數(shù)控系統(tǒng)本體相連的通訊模塊、發(fā)送模塊、讀取模塊以及顯示模塊，所述的通 訊模塊、發(fā)送模塊、讀取模塊和顯示模塊依次相連，其中所述的通訊模塊與所述的交換機(jī)相連，完成與數(shù)據(jù)采集模塊的通訊；所述的發(fā)送模塊根據(jù)不同的IP地址發(fā)送相應(yīng)的命令給連于以太網(wǎng)上的相應(yīng)的數(shù) 據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)命令返回相應(yīng)的采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容；所述的讀取模塊讀取數(shù)據(jù)采集模塊所返回的數(shù)據(jù)內(nèi)容，進(jìn)行相應(yīng)的分析及處理后 輸出給所述的顯示模塊；
所述的顯示模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容的實時顯示。上述的數(shù)據(jù)機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述的機(jī)床床體所需監(jiān)控的若干對象包括 機(jī)床的電機(jī)載荷、機(jī)床模擬量信號和機(jī)床數(shù)字量信號。上述的數(shù)據(jù)機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述的電機(jī)載荷包括與伺服驅(qū)動器相連的 伺服電機(jī)。本發(fā)明之二的一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，系統(tǒng)包括與數(shù)控系統(tǒng)通過 交換機(jī)相連的數(shù)據(jù)采集模塊，每一數(shù)據(jù)采集模塊分別設(shè)置有不同的IP地址，其中，包括以 下步驟初始化步驟，包括界面的圖形、數(shù)據(jù)信息顯示的處理；通訊步驟，打開TCP端口，并嘗試與數(shù)據(jù)采集模塊建立TCP連接，中間如果網(wǎng)絡(luò)存 在故障，或者設(shè)備未就緒而出現(xiàn)異常情況，則顯示出錯信息，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，直到建立 正常的TCP連接；發(fā)送步驟，根據(jù)不同的IP地址發(fā)送相應(yīng)的命令給相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采 集模塊根據(jù)命令返回相應(yīng)的采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容；讀取步驟，讀取發(fā)送步驟中數(shù)據(jù)采集模塊返回的數(shù)據(jù)內(nèi)容，即監(jiān)控值；顯示步驟，將讀取到的監(jiān)控值實時的顯示出來。上述的數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其中，所述的顯示步驟中，顯示的方式 包括數(shù)字，圖表，狀態(tài)，動畫。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用研華公司ADAM系列數(shù)據(jù)采集模塊，通過TCP/IP 協(xié)議，可實時采集數(shù)控機(jī)床的一些狀態(tài)信號，設(shè)備信號，以及來自伺服驅(qū)動裝置的扭矩等信 息，并將這些信息采用網(wǎng)絡(luò)的形式發(fā)送給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)控系統(tǒng)之間只要一 根網(wǎng)線連接，大大減少布線，能夠快速有效的為排除機(jī)床出現(xiàn)的故障提供參考，并實現(xiàn)采集 監(jiān)控系統(tǒng)與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的完全集成嵌入，界面友好，操作方便，監(jiān)測數(shù)據(jù)實時直觀，通過 快速有效的檢查出故障點(diǎn)，可以大大減少其停機(jī)檢修時間，實現(xiàn)了實時監(jiān)控、實時故障診斷 和故障報警等功能，將設(shè)備運(yùn)行維護(hù)人員從大量繁瑣的工作中解放出來，增強(qiáng)監(jiān)控管理的 靈活性和可控性。能及時診斷數(shù)控機(jī)床的故障，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，大大減少了因故障帶來的各種 不良影響，有效地減少了故障引起的待機(jī)時間。


圖1是本發(fā)明之一的一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明運(yùn)行于SE開放式數(shù)控系統(tǒng)上，SE開放式數(shù)控系統(tǒng)是上海電氣中央研究院 引進(jìn)德國技術(shù)后，所開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)基于PC平臺，具有 開放的接口，可以非常方便的對其進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)用戶的需求，開發(fā)新的功能并嵌入其 中，不斷豐富擴(kuò)展其功能，滿足不同用戶的需求。請參閱圖1，圖中示出了本發(fā)明的一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對機(jī)床床體 (圖中未示出)的若干個對象進(jìn)行監(jiān)控，它包括安裝于機(jī)床操作臺(圖中未示出)的數(shù)控系統(tǒng)1，還包括采集若干個對象數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)采集模塊3，每一數(shù)據(jù)采集模塊3的網(wǎng)口(圖 中未示出)均采用網(wǎng)線通過以太網(wǎng)6與數(shù)控系統(tǒng)1相連，該數(shù)控系統(tǒng)1與以太網(wǎng)6之間連 接有一交換機(jī)2。每一數(shù)據(jù)采集模塊3分別設(shè)置有不同的IP地址，數(shù)控系統(tǒng)1包括一數(shù)控 機(jī)床本體11以及與該數(shù)控機(jī)床本體11相連的通訊模塊12、發(fā)送模塊13、讀取模塊14以及 顯示模塊15，通訊模塊12、發(fā)送模塊13、讀取模塊14和顯示模塊15依次相連，其中通訊模塊12與交換機(jī)2相連，完成與數(shù)據(jù)采集模塊3的通訊；發(fā)送模塊13根據(jù)不同的IP地址發(fā)送相應(yīng)的命令給連于以太網(wǎng)6上的相應(yīng)的數(shù)據(jù) 采集模塊3，該數(shù)據(jù)采集模塊3根據(jù)命令返回相應(yīng)的采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容；讀取模塊14讀取數(shù)據(jù)采集模塊3所返回的數(shù)據(jù)內(nèi)容，進(jìn)行相應(yīng)的分析及處理后輸 出給顯示模塊15，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能；顯示模塊15實現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容的實時顯示。本發(fā)明中的數(shù)控系統(tǒng)1除完成原有的機(jī)床運(yùn)動控制，邏輯控制外，還需要通過以 太網(wǎng)6與數(shù)據(jù)采集模塊3通訊，并將采集到的數(shù)據(jù)信息實時顯示在畫面中。機(jī)床床體所需監(jiān)控的若干對象包括機(jī)床的電機(jī)載荷、機(jī)床模擬量信號和機(jī)床數(shù)字 量信號，其中電機(jī)載荷包括與伺服驅(qū)動器5相連的伺服電機(jī)4 ；數(shù)據(jù)采集模塊3的模擬量采集機(jī)床相關(guān)軸伺服驅(qū)動器5輸出的電流電壓，并實時 監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)該電流電壓值出現(xiàn)異常，立即通知數(shù)控系統(tǒng)1，并給出提示，通知設(shè)備檢修人 員處理，平時狀態(tài)下設(shè)備維護(hù)人員可根據(jù)所采集的數(shù)值來觀察各軸電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)存在負(fù)載 過大的情況，并可觀察相應(yīng)電機(jī)出現(xiàn)故障的報警歷史記錄；數(shù)據(jù)采集模塊3采集的機(jī)床模擬量信號可為液位信號，油溫信號等，數(shù)據(jù)采集模 塊3對這些信號進(jìn)行實時監(jiān)測，如有超出異常的信號，則立刻在數(shù)控界面中給出提示，由相 應(yīng)的人員進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)采集模塊3采集的機(jī)床數(shù)字量信號，能夠完成數(shù)字量信號的采集和控制，如 機(jī)床各類設(shè)備開關(guān)的信號狀態(tài)等。雖然部分信號狀態(tài)可以由機(jī)床原有的PLC來進(jìn)行讀取，但是由于大型機(jī)床體積龐 大，現(xiàn)場布線復(fù)雜，而且布線經(jīng)常需要在機(jī)床床體間穿行，十分不便，而將此類信號全部連 接到數(shù)據(jù)采集模塊3，再由數(shù)據(jù)采集模塊3通過一根網(wǎng)線經(jīng)以太網(wǎng)6將信號送往數(shù)控系統(tǒng) 1，可以大大節(jié)約布線成本，也使設(shè)備的維護(hù)變得更簡單。本發(fā)明中，數(shù)據(jù)采集模塊3采用研華公司的ADAM-6000系列以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊， 該公司的ADAM-6000系列智能型Khernet I/O數(shù)據(jù)采集模塊，采用基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)采集模式，提供模擬量輸入及輸出，數(shù)字量輸入及輸出，繼電器輸出及定時模塊，它支持 TCP/IP 及 UDP overlO/lOOMbps Ethernet Networks，支持 Modbus 協(xié)議。本發(fā)明之二的一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，系統(tǒng)包括與數(shù)控系統(tǒng)通過 交換機(jī)相連的數(shù)據(jù)采集模塊，每一數(shù)據(jù)采集模塊分別設(shè)置有不同的IP地址，方法包括以下 步驟初始化步驟，包括界面的圖形、數(shù)據(jù)信息顯示的處理；通訊步驟，打開TCP端口，并嘗試與數(shù)據(jù)采集模塊建立TCP連接，中間如果網(wǎng)絡(luò)存 在故障，或者設(shè)備未就緒而出現(xiàn)異常情況，則顯示出錯信息，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，直到建立正常的TCP連接；發(fā)送步驟，根據(jù)不同的IP地址發(fā)送相應(yīng)的命令給相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采 集模塊根據(jù)命令返回相應(yīng)的采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容；讀取步驟，讀取發(fā)送步驟中數(shù)據(jù)采集模塊返回的數(shù)據(jù)內(nèi)容，即監(jiān)控值；顯示步驟，將讀取到的監(jiān)控值實時的顯示出來。工作原理首先完成數(shù)據(jù)的初始化，包括界面的圖形、數(shù)據(jù)信息顯示的處理，之后 開始打開TCP端口，并嘗試與數(shù)據(jù)采集模塊建立TCP連接，中間如果網(wǎng)絡(luò)存在故障，或者設(shè) 備未就緒等出現(xiàn)異常情況，則顯示出錯信息，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。如果與模塊建立了正常的 TCP連接，則開始讀取數(shù)據(jù)值，并實時用數(shù)字，圖表，狀態(tài)，動畫等不同方法顯示在監(jiān)控界面 上，不斷刷新。部分采集到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析處理，對于異常的情況，給出報警信息，自動 做好記錄，可供用戶隨時查看。綜上所述，本發(fā)明可實現(xiàn)如下功能(1)對機(jī)床的電機(jī)載荷進(jìn)行實時監(jiān)控。對超過電機(jī)額定載荷90%以上的情況做記 錄，已備對機(jī)床維修及維護(hù)作為參考。對超過額定載荷的情況作出相應(yīng)的處理，給出報警。 對長時間工作在高載荷狀態(tài)的電機(jī)給出維護(hù)信息。2)對機(jī)床的數(shù)字量信號狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，并做故障記錄。對于存在故障的信號， 用不同的顏色區(qū)分，以便維修檢查參考，快速查找定位發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。并可對部分設(shè)備進(jìn)行控 制。3)對機(jī)床的液位、油溫、氣壓等信息進(jìn)行監(jiān)測，動態(tài)地反映工作時液位、油溫、氣壓 等的工作情況。對于低液位和高油溫、低氣壓等異常信息給出提示報警。4)實時地反映報警信息。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時，報警窗口自動彈出，并可查詢歷史
報警信息。以上結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上 述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本 發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝于機(jī)床操作臺的數(shù)控系統(tǒng)，所述數(shù)控機(jī)床狀 態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)對機(jī)床床體的若干個對象進(jìn)行監(jiān)控，其特征在于，所述數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng) 還包括采集所述若干個對象數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)采集模塊，每一數(shù)據(jù)采集模塊的網(wǎng)口均采用網(wǎng) 線通過以太網(wǎng)與所述的數(shù)控系統(tǒng)相連，該數(shù)控系統(tǒng)與以太網(wǎng)之間連接有一交換機(jī)，所述的 每一數(shù)據(jù)采集模塊分別設(shè)置有不同的IP地址，所述的數(shù)控系統(tǒng)包括一數(shù)控系統(tǒng)本體以及 與該數(shù)控系統(tǒng)本體相連的通訊模塊、發(fā)送模塊、讀取模塊以及顯示模塊，所述的通訊模塊、 發(fā)送模塊、讀取模塊和顯示模塊依次相連，其中所述的通訊模塊與所述的交換機(jī)相連，完成與數(shù)據(jù)采集模塊的通訊；所述的發(fā)送模塊根據(jù)不同的IP地址發(fā)送相應(yīng)的命令給連于以太網(wǎng)上的相應(yīng)的數(shù)據(jù)采 集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)命令返回相應(yīng)的采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容；所述的讀取模塊讀取數(shù)據(jù)采集模塊所返回的數(shù)據(jù)內(nèi)容，進(jìn)行相應(yīng)的分析及處理后輸出 給所述的顯示模塊；所述的顯示模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容的實時顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的機(jī)床床體所需 監(jiān)控的若干對象包括機(jī)床的電機(jī)載荷、機(jī)床模擬量信號和機(jī)床數(shù)字量信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的電機(jī)載荷包括 與伺服驅(qū)動器相連的伺服電機(jī)。
4.一種如權(quán)利要求1的數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，系統(tǒng)包括與數(shù)控系統(tǒng)通過 交換機(jī)相連的數(shù)據(jù)采集模塊，每一數(shù)據(jù)采集模塊分別設(shè)置有不同的IP地址，其特征在于， 包括以下步驟初始化步驟，包括界面的圖形、數(shù)據(jù)信息顯示的處理；通訊步驟，打開TCP端口，并嘗試與數(shù)據(jù)采集模塊建立TCP連接，中間如果網(wǎng)絡(luò)存在故 障，或者設(shè)備未就緒而出現(xiàn)異常情況，則顯示出錯信息，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，直到建立正常 的TCP連接；發(fā)送步驟，根據(jù)不同的IP地址發(fā)送相應(yīng)的命令給相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模 塊根據(jù)命令返回相應(yīng)的采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容；讀取步驟，讀取發(fā)送步驟中數(shù)據(jù)采集模塊返回的數(shù)據(jù)內(nèi)容，即監(jiān)控值；顯示步驟，將讀取到的監(jiān)控值實時的顯示出來。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于，所述的顯 示步驟中，顯示的方式包括數(shù)字，圖表，狀態(tài)，動畫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括數(shù)控系統(tǒng)，還包括若干個數(shù)據(jù)采集模塊，每一數(shù)據(jù)采集模塊的網(wǎng)口均采用網(wǎng)線通過以太網(wǎng)與所述的數(shù)控系統(tǒng)相連，該數(shù)控系統(tǒng)與以太網(wǎng)之間連接有一交換機(jī)，每一數(shù)據(jù)采集模塊分別設(shè)置有不同的IP地址，數(shù)控系統(tǒng)包括一數(shù)控系統(tǒng)本體以及與該數(shù)控系統(tǒng)本體相連的通訊模塊、發(fā)送模塊、讀取模塊以及顯示模塊，所述的通訊模塊、發(fā)送模塊、讀取模塊和顯示模塊依次相連；方法包括初始化步驟、通訊步驟、發(fā)送步驟、讀取步驟、顯示步驟。本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)控系統(tǒng)之間只要一根網(wǎng)線連接，大大減少布線，并且還能夠快速有效的為排除機(jī)床出現(xiàn)的故障提供參考。
文檔編號G05B19/406GK102087516SQ20091019994
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者周吉, 尹冠群, 徐志明, 楊家榮, 王昌富, 王浩林, 程松, 董瑞剛 申請人:上海電氣集團(tuán)股份有限公司