一种数控装备监测系统的制作方法

本实用新型涉及远程监测的技术领域，尤其涉及到一种数控装备监测系统。

背景技术：

数控装备工作的异常状态指某些参数偏离了正常的范围，如振动过大、异常温升、转速异常等，它将导致加工质量下降，甚至产生安全事故等严重后果，所以对数控装备作业过程进行监测十分必要。在一些大型装备的加工现场，如船舶、水电、核电等，由于大型装备已完成预制构件的装配，不可能通过重新拆装进行定心、调平以及校准测量等操作，只能根据需求利用专用装备进行现场加工作业。但现场数控专机由于频繁安装拆卸和人工调试的影响，导致加工质量不能保证，须对整个现场加工系统进行实时监测。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数控装备监测系统，实现了对大型工程现场作业的数控装备的实时监测，保证大型工程现场作业过程的可靠性、安全性、高效性。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：包括现场数据采集单元、监测数据处理单元、监测数据传输单元、现场数据中控单元以及远程信息管理单元；其中，所述现场数据采集单元与监测数据处理单元连接，监测数据传输单元连接于监测数据处理单元和现场数据中控单元之间；现场数据采集单元采集到的监测信号通过监测数据处理单元后，以特定通信协议经过监测数据传输单元进入现场数据中控单元；远程信息管理单元与该现场数据中控单元网络连接；现场数据中控单元通过网络将所监测的单台现场作业数控装备运行情况信息传输给远程信息管理单元。

进一步地，现场数据采集单元包括PLC数据采集传感器组、数控系统测控组以及夜视补光摄像头；所述监测数据处理单元包括下位PLC及其模块和下位数控装置；其中，下位PLC及其模块与PLC数据采集传感器组连接；下位数控装置与数控系统测控组连接，控制现场作业数控装备加工，采集并处理数控系统测控组传输来的监测信号。

进一步地，PLC数据采集传感器组包括倾角传感器、位移传感器、温度传感器、振动传感器和噪声传感器；所述数控系统测控组包括数控多轴伺服控制系统、构成闭环控制的反馈光栅尺和反馈磁栅尺、对刀仪和寻边器等测量单元、原点、限位、手轮等控制位、换刀、润滑、冷却等控制阀。

进一步地，夜视补光摄像头为网络传输摄像头。

进一步地，下位PLC及其模块包含PLC主机、数字量采集模块、模拟量采集模块、RS232/485控制模块和网络通信模块；其中，数字量采集模块、模拟量采集模块、RS232/485控制模块和网络通信模块分别与PLC主机连接。

进一步地，监测数据传输单元为监测数据处理单元与现场数据中控单元之间的连接硬件与通信协议，连接硬件全部为工程级超五类网线，下位PLC及其模块通过网络通信模块以Modbus TCP/ProfiBus协议与上位工业控制计算机通信，下位数控装置通过调用动态链接库(Calling DLL)/ProfiBus/CAN协议与上位工业控制计算机通信，夜视补光摄像头通过网线以RTSP/RTP/RTCP/HTTP/UDP/TCP协议与上位工业控制计算机通信，通信协议包含但不限于上述协议。

进一步地，现场数据中控单元为上位工业控制计算机，具有监测数据管理、实时画面监视、工艺信息管理、加工质量测评四大功能。

进一步地，远程信息管理单元为监测系统远程终端计算机。

进一步地，倾角传感器用于监视和测量现场作业数控装备机械本体安装、调整、加工过程中的平面度和底面倾斜情况；位移传感器用于监视和测量现场作业数控装备机械本体调整、加工过程中相对于基准的移动量和振动情况；温度传感器用于监视和测量现场作业数控装备电机、主轴、刀具和工件加工位置等的温度和温升情况；振动传感器用于监视和测量现场作业数控装备加工过程中主轴或关键旋转构件的振动情况；噪声传感器用于监视和测量现场作业数控装备加工过程中的噪声水平和现场环境的噪声水平；数控多轴伺服控制系统用于现场作业数控装备的执行系统；反馈光栅尺和反馈磁栅尺用于为现场作业数控装备的闭环控制提供反馈信号；对刀仪、寻边器等测量单元、原点、限位、手轮等控制位、换刀、润滑、冷却等控制阀作用于现场作业数控装备的重要构成部分；夜视补光摄像头用于实时监视现场作业环境情况和数控装备加工过程中工件加工位置情况。

与现有技术相比，本方案原理如下：

现场数据采集单元采集到的监测信号通过监测数据处理单元后，以特定通信协议经过监测数据传输单元进入现场数据中控单元；现场数据中控单元通过网络将所监测的单台现场作业数控装备运行情况信息传输给远程信息管理单元。该过程中，既能使技术人员通过现场数据中控单元负责单台装备的监测数据管理、实时画面监视、工艺信息管理、加工质量测评，又能使现场所有装备的现场数据中控单元信息通过网络传输到远程信息管理单元进行集中管控与大数据分析。

与现有技术相比，本方案具有如下优点：

1、实现了对整个现场加工系统内众多现场作业数控装备的实时监测，降低了生产成本，提高了产品质量，保证了大型装备现场作业过程的可靠性、安全性、高效性。

2、采用“分散采集、集中监测、远程控制”的设计思想，避免了型装备工件所占空间大、数控专机移动频繁、作业环境粉尘噪声等影响；具有设计层次明晰、分工明确、单元间通信稳定、中控端实时性好等优点。

附图说明

图1为本实用新型一种数控装备监测系统实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一种数控装备监测系统实施例中下位PLC及其模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明：

参见附图1所示，本实施例所述的一种数控装备监测系统，包括现场数据采集单元1、监测数据处理单元2、监测数据传输单元3、现场数据中控单元4以及远程信息管理单元5。

现场数据中控单元4为上位工业控制计算机。

远程信息管理单元5为监测系统远程终端计算机。

其中，现场数据采集单元1包括PLC数据采集传感器组11、数控系统测控组12以及夜视补光摄像头13。

监测数据处理单元2包括下位PLC及其模块21和下位数控装置22。

下位PLC及其模块21与PLC数据采集传感器组11连接；下位数控装置22与数控系统测控组12连接，控制现场作业数控装备加工，采集并处理数控系统测控组传输来的监测信号。

PLC数据采集传感器组11包括倾角传感器11-1、位移传感器11-2、温度传感器11-3、振动传感器11-4和噪声传感器11-5。

倾角传感器11-1用于监视和测量现场作业数控装备机械本体安装、调整、加工过程中的平面度和底面倾斜情况；位移传感器11-2用于监视和测量现场作业数控装备机械本体调整、加工过程中相对于基准的移动量和振动情况；温度传感器11-3用于监视和测量现场作业数控装备电机、主轴、刀具和工件加工位置等的温度和温升情况；振动传感器11-4用于监视和测量现场作业数控装备加工过程中主轴或关键旋转构件的振动情况；噪声传感器11-5用于监视和测量现场作业数控装备加工过程中的噪声水平和现场环境的噪声水平。

数控系统测控组12包括数控多轴伺服控制系统12-1、构成闭环控制的反馈光栅尺12-2和反馈磁栅尺12-3、测量单元12-4、控制位12-5和控制阀12-6。

数控多轴伺服控制系统12-1用于现场作业数控装备的执行系统；反馈光栅尺12-2和反馈磁栅尺12-3用于为现场作业数控装备的闭环控制提供反馈信号；对刀仪、寻边器等测量单元12-4、原点、限位、手轮等控制位12-5、换刀、润滑、冷却等控制阀12-6作用于现场作业数控装备的重要构成部分。

夜视补光摄像头13为网络传输摄像头，用于实时监视现场作业环境情况和数控装备加工过程中工件加工位置情况。

如图2所示，下位PLC及其模块21包含PLC主机21-1、数字量采集模块21-2、模拟量采集模块21-3、RS232/485控制模块21-4和网络通信模块21-5；数字量采集模块21-2、模拟量采集模块21-3、RS232/485控制模块21-4和网络通信模块21-5分别与PLC主机21-1连接。

监测数据传输单元3为监测数据处理单元1与现场数据中控单元4之间的连接硬件与通信协议，连接硬件全部为工程级超五类网线，下位PLC及其模块21通过网络通信模块21-5以Modbus TCP/ProfiBus协议与上位工业控制计算机通信，下位数控装置22通过调用动态链接库CallingDLL/ProfiBus/CAN协议与上位工业控制计算机通信，夜视补光摄像头13通过网线以RTSP/RTP/RTCP/HTTP/UDP/TCP协议与上位工业控制计算机通信，通信协议包含但不限于上述协议。

远程信息管理单元5与上述的上位工业控制计算机网络连接。

本实施例中，现场数据采集单元1采集到的监测信号通过监测数据处理单元2后，以特定通信协议经过监测数据传输单元3进入现场数据中控单元4；现场数据中控单元4通过网络将所监测的单台现场作业数控装备运行情况信息传输给远程信息管理单元5。该过程中，既能使技术人员通过现场数据中控单元4负责单台装备的监测数据管理、实时画面监视、工艺信息管理、加工质量测评，又能使现场所有装备的现场数据中控单元4信息通过网络传输到远程信息管理单元5进行集中管控与大数据分析。

本实施例实现了对整个现场加工系统内众多现场作业数控装备的实时监测，降低了生产成本，提高了产品质量，保证了大型装备现场作业过程的可靠性、安全性、高效性。采用“分散采集、集中监测、远程控制”的设计思想，避免了型装备工件所占空间大、数控专机移动频繁、作业环境粉尘噪声等影响；具有设计层次明晰、分工明确、单元间通信稳定、中控端实时性好等优点。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。