数控机床数据采集系统

目前，以用户为导向（Everything for Customer）的服务理念逐渐成为制造企业的发展目标，一方面，企业管理层需要根据制造过程的实时情况来合理分配制造资源，以对市场需求的变化做出快速响应；另一方面，客户需要对订单进行实时跟踪和查询，使其能够根据产品的生产情况及时对决策进行调整。在以用户需求为核心的制造模式下，多品种小批量甚至单件的生产方式致使新产品开发频繁，而产品结构复杂性和品种的多样性加大了制造工艺和流程的复杂性，这就对车间制造系统的运行和管理提出了更高的要求，需要对车间制造过程的可视性方面和车间制造系统的实时性方面进行提升。

现代制造模式以生产效率、产品质量、生产成本等作为衡量企业制造能力和水平的主要标志，然而由于企业规模扩大、技术改造深入和市场竞争加快，造成具有多源异构性、形式多样性、复杂多变性等特征的车间制造过程信息急剧膨胀，再加上传统的企业管理系统无法精细控制到流程复杂、信息纷乱的车间制造过程（特别是包括了设备和人员的车间设备层），使得企业管理层难以准确掌握生产现场的实时情况。现代制造企业的管理信息系统都是建立在自身的复杂性 ，而制造车间作为最重要的信息源头，存在着大量的无序、冗余、残缺、异构信息，要想克服他们之间存在的信息交互的鸿沟，这就对车间制造过程信息的采集和集成提出了更高的要求，需要对车间制造过程的集成性和企业信息系统的交互性方面进行提升。

数控机床作为一种加工精度高、自动化程度好的加工设备，在目前的制造业中得到了越来越广泛的应用，因此离散车间制造设备运行参数采集主要采集的就是数控车间数控机床的运行参数，相关的数据主要有：
①机床开停状态：运行、停机、空闲、报警等；
②机床上零件的加工状态信息：当前加工零件的程序名称、程序启动时间、程序停止时间、当前刀具号、刀具轨迹、工件实际加工时间、当前零件的加工完成量等；
③机床的运行状态：主轴转速、主轴负载、进给速度、机床温度等。
数控机床运行数据采集系统分为三个层次：车间底层、数据层和管理应用层。车间底层指直接参与加工生产的机床端，数据层指车间服务器端对数据的存储和管理层面，而管理应用层指上层管理者对车间的监控和生产的统计分析层面。
管理应用层：与车间数据库连通，对数据采集模块采集到的机床运行参数进行分析处理，为车间管理层之后决策提供依据。通过这些数据可实现车间的数控车间工作的加工工时统计分析和车间的可视化监控。
数据层：通过车间的网络，建立数控机床端与车间服务器之间的实时通讯，并对由车间底层采集到的数据进行存储保护。
车间底层：车间进行加工的数控机床，在机床端安装机床运行参数采集模块，以便实时采集所需要的数据。
目前的数控机床按通信接口的不同可分为无通信接口、串行口和以太网口三种，不同的通信接口决定了数控机床可以有不同的运行参数采集方法。
对于无通信接口的数控机床，由于其落后性，适用的采集方法很少，目前较常用的是利用PLC信号点方法进行采集。
具有串行口的数控机床较先进一些，数据采集方法也较多，目前常用的是镶嵌用户宏指令的方法。宏指令的方法通过纯软件来实现数控机床运行参数的采集，不需要进行硬件方面的设计改造，仅仅需要建立机床与服务器之间的连接。这种方法简单可行，可以实现绝大多数具有串行口的机床的数据采集，但是采集到的数据较为有限。
具有以太网口的数控机床是目前使用广泛的数控机床，由于其强大的功能使得 数据采集 方法也更加多样化。这种机床相当于电脑，通过安装PCI／ISA适配器及标准Ethemet卡就可以实现网络通讯。一般使用基于机床开发商提供的接口进行软件二次开发的方法，这种方法可以采集到的数据种类很多，几乎可以得到任何需要的信息。
 


作者：hzjuxadmin