分布式数控系统的处理方法及装置与流程

文档序号:15979253发布日期:2018-11-17 00:07阅读:202来源:国知局

本申请涉及数控机床领域,具体而言,涉及一种分布式数控系统的处理方法及装置。

背景技术

在现有的数控机床加工过程中,从数字化的角度考虑,还存在一定的信息孤岛,现有的数字系统辅助软件,还无法完全实现将设备生产能力、设备即时状态、设备生产计划及合理排产、设备实时生产信息、设备预警诊断及智能维护、程序管理统一集成分析,因此难以构建合理完善的数字化系统。

针对相关技术中难以构建合理完善的数字化系统的问题,目前尚未提出有效的解决方案。



技术实现要素:

本发明实施例提供了一种分布式数控系统的处理方法及装置,以至少解决相关技术中难以构建合理完善的数字化系统的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面,提供了一种分布式数控系统的处理方法,包括:在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息;将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,所述服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器;对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理。

进一步地,所述采集到的数据信息中包括:所述数控机床的标识、所述数控机床的运行状态、所述数控机床的运行时间,对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理包括:基于所述数控机床的标识、所述数控机床的运行状态、所述数控机床的运行时间确定所述分布式数控系统中数控机床的运行状况,其中,所述运行状况至少包括:正常运行状态、关机状态和报警状态;基于所述数控机床的运行状况进行分析,以便调整所述分布式数控系统中数控机床的资源配置。

进一步地,所述采集到的数据信息中包括:所述数控机床的标识、所述数控机床的预计产量、所述数控机床的实际产量、所述数控机床的加工工件周期、所述数控机床的加工工件能耗、所述数控机床的运行时间,对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理包括:对所述数控机床的标识、所述数控机床的预计产量、所述数控机床的实际产量、所述数控机床的加工工件周期、所述数控机床的加工工件能耗、所述数控机床的运行时间进行分析,得到所述分布式数控系统中数控机床的产量状况。

进一步地,在对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理之后,所述方法还包括:确定所述分布式数控系统中数控机床的故障类型及每个故障类型的解决方案;根据所述数控机床的故障类型及每个故障类型的解决方案创建故障维护数据库。

进一步地,所述采集到的数据信息中包括:所述数控机床的目标零部件的参数,对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理包括:对所述数控机床的目标零部件的参数进行分析处理,确定所述目标零部件的性能。

进一步地,所述目标零部件为主轴,对所述数控机床的目标零部件的参数进行分析处理,确定所述目标零部件的性能包括:确定所述主轴的负载取值区间;基于所述主轴的负载取值区间和所述主轴的负载曲线,确定针对所述主轴的预防措施,其中,所述预防措施中包括以下至少之一:检查所述数控机床的加工程序是否合理,检查对所述数控机床操作是否为违规操作,检查所述数控机床的硬件设备是否存在故障几率。

进一步地,对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理之后,所述方法还包括:若确定目标数控机床发生故障,将故障信息通过即时通讯模块推送至维护人员,以便提醒所述维护人员对所述目标数控机床进行维修。

根据本发明实施例的另外一个方面,还提供了一种分布式数控系统的处理装置,包括:采集单元,用于在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息;存储单元,用于将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,所述服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器;分析单元,用于对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理。

进一步地,所述采集到的数据信息中包括:所述数控机床的标识、所述数控机床的运行状态、所述数控机床的运行时间,所述分析单元包括:确定模块,用于基于所述数控机床的标识、所述数控机床的运行状态、所述数控机床的运行时间确定所述分布式数控系统中数控机床的运行状况,其中,所述运行状况至少包括:正常运行状态、关机状态和报警状态;调整模块,用于基于所述数控机床的运行状况进行分析,以便调整所述分布式数控系统中数控机床的资源配置。

进一步地,所述采集到的数据信息中包括:所述数控机床的标识、所述数控机床的预计产量、所述数控机床的实际产量、所述数控机床的加工工件周期、所述数控机床的加工工件能耗、所述数控机床的运行时间,所述分析单元包括:得到模块,用于对所述数控机床的标识、所述数控机床的预计产量、所述数控机床的实际产量、所述数控机床的加工工件周期、所述数控机床的加工工件能耗、所述数控机床的运行时间进行分析,得到所述分布式数控系统中数控机床的产量状况。

根据本发明实施例的另外一个方面,还提供了一种存储介质,存储介质包括存储的程序,其中,程序运行时控制存储介质所在设备执行以下操作:在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息;将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,所述服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器;对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理。

根据本发明实施例的另外一个方面,还提供了一种处理器,处理器用于运行程序,其中,程序运行时执行以下操作:在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息;将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,所述服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器;对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理。

在本发明实施例中,在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息;将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器;对存储在服务器中的数据信息进行分析处理,实现了通过opcua协议采集数控机床的数据信息的目的,进而解决了相关技术中难以构建合理完善的数字化系统的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1是根据本发明实施例提供的分布式数控系统的处理方法的流程图;

图2是根据发明优选实施例提供的基于opcua的数控机床dnc系统结构示意图;以及

图3是根据本发明实施例提供的分布式数控系统的处理装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例,还提供了一种分布式数控系统的处理方法的方法实施例,需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本申请实施例提供的分布式数控系统的处理方法的流程图,如图1所示,该方法包括如下步骤:

步骤s102,在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息。

需要说明的是,采集到的数据信息中可以包括:数控机床的标识、数控机床的运行状态、数控机床的运行时间。

还需要说明的是,采集到的数据信息中还可以包括:数控机床的标识、数控机床的预计产量、数控机床的实际产量、数控机床的加工工件周期、数控机床的加工工件能耗、数控机床的运行时间、数控机床的目标零部件的参数。

步骤s104,将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器。

步骤s106,对存储在服务器中的数据信息进行分析处理。

需要说明的是,对存储在服务器中的数据信息进行分析处理可以包括:基于数控机床的标识、数控机床的运行状态、数控机床的运行时间确定分布式数控系统中数控机床的运行状况,其中,运行状况至少可以包括:正常运行状态、关机状态和报警状态;基于数控机床的运行状况进行分析,以便调整分布式数控系统中数控机床的资源配置。

还需要说明的是,对存储在服务器中的数据信息进行分析处理还可以包括:对数控机床的标识、数控机床的预计产量、数控机床的实际产量、数控机床的加工工件周期、数控机床的加工工件能耗、数控机床的运行时间进行分析,得到分布式数控系统中数控机床的产量状况。对数控机床的目标零部件的参数进行分析处理,确定目标零部件的性能。

其中,目标零部件为主轴,对数控机床的目标零部件的参数进行分析处理,确定目标零部件的性能包括:确定主轴的负载取值区间;基于主轴的负载取值区间和主轴的负载曲线,确定针对主轴的预防措施,其中,预防措施中可以包括以下至少之一:检查数控机床的加工程序是否合理,检查对数控机床操作是否为违规操作,检查数控机床的硬件设备是否存在故障几率。

通过上述步骤,在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息;将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,服务器可以为以下至少之一:应用服务器、数据服务器;对存储在服务器中的数据信息进行分析处理,实现了通过opcua协议采集数控机床的数据信息的目的,进而解决了相关技术中难以构建合理完善的数字化系统的技术问题。

作为一种可选的实施例,在对存储在服务器中的数据信息进行分析处理之后,方法还包括:确定分布式数控系统中数控机床的故障类型及每个故障类型的解决方案;根据数控机床的故障类型及每个故障类型的解决方案创建故障维护数据库。

作为一种可选的实施例,对存储在服务器中的数据信息进行分析处理之后,方法还包括:若确定目标数控机床发生故障,将故障信息通过即时通讯模块推送至维护人员,以便提醒维护人员对目标数控机床进行维修。

本发明还提供了一种优选实施例,该优选实施例提供了基于opcua的数控机床dnc系统结构示意图。

图2是根据本发明优选实施例的基于opcua的数控机床分布式dnc系统结构示意图。如图2所示。具体说明如下。

基于opcua的数控机床dnc系统:借助工厂以太网,通过opcua协议实现底层设备数据稳定可靠的采集,并在业务逻辑层对数据分类、分析及建立相应的数学模型,实现对数控机床全方位,多维度的数字化分析展示和管理,促进数控机床综合使用效益的最大化,该系统的具体工作流程如下:

如图2所示架构图,在数控机床数据获取阶段,系统通过编写opcuaclient与分别与数控机床中的opcua服务器建立通信和数据交互机制,获取数控机床主轴信息,其中主轴信息包括:负载信息、转速信息、倍率信息;进给信息包括:进给值、进给倍率;正在加工工件信息包括:加工程序名、加工时间、加工数量等;电机信息包括:电机的电流、电机的电压、电机的温度、电机的最大扭矩等;驱动信息包括:转矩、温度、电流、负载率、有效功率等;刀具信息包括:刀长、正在使用刀具号、刀具寿命、刀具使用时长、刀具预警值等,等基础信息;在数据存储阶段,如图2所示,从保障系统运行高可靠性、稳定性、缓解数据存储压力方面考虑,建立一主一备制的应用服务器和数据服务器分别实现数据分析处理和数据存储,保证系统底层设备数据采集、存储及分析的有效运行。

如图2所示架构图,本系统在实现数控机床dnc系统基础功能:人员管理、远程监控、程序管理、设备管理、生产管理、质量管理、统计报表、能耗管理及即时通讯外,以批量数控机床数据为支撑,建立设备运行状况分析、产能分析、程序运行状况分析、设备智能诊断等智能分析模型。

设备运行状况分析:基于数据服务器中存储的实时数据,从设备id、设备运行状态、时间等维度分析,得出从系统开始运行截至目前从单一设备到总体设备正常运行、关机、报警三种运行状况所占的比例,根据比例可推断得出但不限于以下结论:

(1)全部运行数据中,正常运行与报警状态基本相等,说明机床运行状态不良。

(2)机床处理关机状态占比虽不多,但应进一步分析关机原因,以便及时调整生产计划,合理配置资源。

(3)以月为单位综合分析,个别月份设备运行状况数据量波动较大,应进一步核实生产安排计划是否合理。

(4)以月为单位综合分析,个别月份报警数量较多,超出与其他几个月报警数量平均值,应进一步核实原因。

产能分析:基于数据服务器中存储的实时数据,从设备id、设备预计产量、设备实际产量、加工工件周期、加工工件能耗、时间等维度分析,得出从系统开始运行截至目前从单一设备到总体设备产量信息及相互间所占比例分析,根据比例可推断得出但不限于以下结论:

(1)总体设备对比中,产量与加工程序分布不均匀,集中在某几台设备,应核实生产安排是否合理。

(2)在同一类型设备上加工相同数量同一批次待加工工件时,单个加工周期、加工的总周期、总能耗存在明显差异,应进一步核实原因。

(3)以月为单位综合分析,个别月份设备故障率及oee存在较大波动,应进一步核实原因。

(4)单台机床的程序报警率从0%-100%都有覆盖,应针对高报警率的加工程序进行详细分析。

(5)机床加工程序记录数统计,分析得出使用频率较高的机加工程序。

设备智能诊断:基于数据服务器中存储的实时数据,对设备关键参数监测分析,并建立机床维护专家库,包含机床常见故障和对应解决措施,实现机床智能诊断和预防性维护。

(1)设备关键部件(轴、电机、驱动等)的关键参数(电压、电流、温度、有效功率、负载等)监测分析,以主轴为例:机床主轴负载取值区间为0-100,结合反映主轴性能趋势发展的机床主轴负载曲线,基本集中在0-10的区间内,若历史记录中,机床加工过程中主轴负载有较高频率或长时间处于0-10区间外,则应针对出现频次和时间做出相应的预防措施及自检,比如检查加工程序编写是否合理,机床操作工是否违规操作,设备硬件是否存在故障隐患等等。

(2)建立机床诊断专家库,当分布式dnc系统检测到突发故障时,根据库中预先存储的故障解决方案,进行针对性处理。

(3)提供机床故障处理录入外部接口,不断完善机床诊断专家库,并对历史维修记录进行统计,得出维修次数较多的机床部件。

(4)当故障发生时,本系统可将故障信息通过“即时通讯”模块自动推送至相关干系人(车间负责人、设备管理者、设备维修者等)。

此外,本系统具有良好的扩展性,通过webservice接口,可实现与制造企业生产过程执行系统mes、进阶生产规划及排程系统aps等系统的对接及良好协同。

与现有的数控技术相比较,通过上述基于opcua的数控机床dnc系统可以实现以下益处:1)通过opcua实现数控机床设备数据稳定采集功能;2)数控机床全方位,多维度的数字化分析展示,实现数控机床管理的数字化、智能化以及透明化,解决数控机床设备信息孤岛问题;3)数控机床大数据智能分析:通过设备整体运行及生产信息分析、设备智能诊断及预防性维护为数控机床管理提供科学性决策信息;4)系统协同:本系统以webservice接口形式根据需求可实现与mes、aps等系统的对接,实现不同系统间协同工作。

一种基于opcua的数控机床dnc系统:通过采用安全可靠、可扩展、跨平台且支持丰富的信息建模技术的opcua实现底层设备数据采集,业务逻辑层实现数据分类、数据分析及数学模型建立,实现数控机床远程监控、设备管理、效率分析、预警诊断、程序管理以及即时通讯等功能。通过该系统对数控机床全方位,多维度的数字化分析展示,实现数控机床管理的数字化、智能化以及透明化,解决数控机床设备信息孤岛问题。

通过易于配置和使用的opcua协议实现数控机床数据采集,且opcua支持跨平台操作,集成前期opc所有功能,在协议和应用层还集成安全功能,可实现信息加密、互访认证及安全监听,保证底层设备数据采集的稳定性和可靠性。实现数控机床dnc系统基础功能:远程监控、程序管理、设备管理、生产管理、质量管理、统计报表、能耗管理及即时通讯。以大批量数控机床数据为支撑,建立设备运行状况分析、产能分析、程序运行状况分析、设备生产能力及生产安排合理性分析、设备智能诊断等智能分析模型。

根据本发明实施例,还提供了一种分布式数控系统的处理的装置实施例,需要说明的是,该分布式数控系统的处理装置可以用于执行本发明实施例中的分布式数控系统的处理方法,也即本发明实施例中的分布式数控系统的处理方法可以在该分布式数控系统的处理装置中执行。

图3是根据本发明实施例的分布式数控系统的处理装置的示意图。如图3所示,该装置包括:采集单元31、存储单元33以及分析单元33。具体说明如下。

采集单元31,用于在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息。

需要说明的是,采集到的数据信息中可以包括:数控机床的标识、数控机床的运行状态、数控机床的运行时间。

还需要说明的是,采集到的数据信息中还可以包括:数控机床的标识、数控机床的预计产量、数控机床的实际产量、数控机床的加工工件周期、数控机床的加工工件能耗、数控机床的运行时间、数控机床的目标零部件的参数。

存储单元33,用于将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器。

分析单元35,用于对存储在服务器中的数据信息进行分析处理。

需要说明的是,分析单元可以包括:确定模块,用于基于数控机床的标识、数控机床的运行状态、数控机床的运行时间确定分布式数控系统中数控机床的运行状况,其中,运行状况至少包括:正常运行状态、关机状态和报警状态;调整模块,用于基于数控机床的运行状况进行分析,以便调整分布式数控系统中数控机床的资源配置。

还需要说明的是,分析单元可以包括:得到模块,用于对数控机床的标识、数控机床的预计产量、数控机床的实际产量、数控机床的加工工件周期、数控机床的加工工件能耗、数控机床的运行时间进行分析,得到分布式数控系统中数控机床的产量状况。确定模块,用于对数控机床的目标零部件的参数进行分析处理,确定目标零部件的性能。

其中,上述确定模块可以包括:第一确定子模块,用于目标零部件为主轴,对所述数控机床的目标零部件的参数进行分析处理,确定所述主轴的负载取值区间;第二确定子模块,用于基于所述主轴的负载取值区间和所述主轴的负载曲线,确定针对所述主轴的预防措施,其中,所述预防措施中包括以下至少之一:检查所述数控机床的加工程序是否合理,检查对所述数控机床操作是否为违规操作,检查所述数控机床的硬件设备是否存在故障几率。

通过上述装置,采集单元31在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息;存储单元33将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器;分析单元35对存储在服务器中的数据信息进行分析处理,实现了通过opcua协议采集数控机床的数据信息的目的,进而解决了相关技术中难以构建合理完善的数字化系统的技术问题。

作为一种可选的实施例,上述装置还可以包括:确定单元,用于在对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理之后,确定所述分布式数控系统中数控机床的故障类型及每个故障类型的解决方案;处理单元,用于根据所述数控机床的故障类型及每个故障类型的解决方案创建故障维护数据库。

作为一种可选的实施例,上述装置还可以包括:提醒单元,用于对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理之后,若确定目标数控机床发生故障,将故障信息通过即时通讯模块推送至维护人员,以便提醒所述维护人员对所述目标数控机床进行维修。

根据本发明实施例的另外一个方面,还提供了一种存储介质,存储介质包括存储的程序,其中,程序运行时控制存储介质所在设备执行以下操作:在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息;将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,所述服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器;对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理。

根据本发明实施例的另外一个方面,还提供了一种处理器,处理器用于运行程序,其中,程序运行时执行以下操作:在分布式数控系统中采用opcua协议采集数控机床的数据信息;将采集到的数据信息存储在服务器中,其中,所述服务器为以下至少之一:应用服务器、数据服务器;对存储在所述服务器中的数据信息进行分析处理。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:u盘、只读存储器(rom,read-onlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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