一种基于虚拟化技术的数控系统远程监控及调试方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数控系统技术领域，具体涉及一种数控系统的远程监控及调试方法。
【背景技术】
[0002]数控机床能很好地解决复杂、精密、批量级、多品种的零件加工问题，具有高精度、高效率、操作方便等优点，在现代企业中得到了非常广泛的应用。目前国内外主流高档数控系统的软硬件体系多为上下位机结构:上位机与下位机均安装在数控机床旁边，上位机负责系统统非实时性任务，下位机负责系统实时性的运动控制和逻辑控制任务，两者通过内部总线或网络进行信息交互。在上述数控系统体系架构下，上位机与下位机的通信实现起来比较容易，结构设计简单，系统的实时性能比较好，操作人员可直接通过上位机的人机交互界面(HMI)读取加工零件的实时数据并控制机床加工过程。
[0003]随着数控机床应用领域对数控系统的智能化要求越来越高，传统数控系统上下位机架构的弊端日益凸显，由于传统数控系统的上位机安装在机床旁边，机床操作人员必须在车间进行加工操作，工作环境嘈杂，从而会影响机床操作的准确性；在机床进行加工时，操作人员须在现场才能监控机床的运行状态，工作环境严重受限，无法随时随地查看机床加工状态；一旦数控系统出现故障，制造厂商需要派工作人员亲临现场进行调试与修复，这不但增加了制造厂商的维护费用，而且迫使数控机床停止加工，而影响企业的正常生产，可能会给企业带来巨额损失。
[0004]因此，在数控加工领域实施远程监控及调试技术具有非常重要的意义，通过该技术的应用，机床操作人员可在远程控制机床加工过程，避开嘈杂的车间环境，提高加工操作的准确性与可靠性，并且设备制造商可通过远程协助对数控设备进行调试和维护，大幅度减少售后服务成本，而且可以实时远程监控机床的运行状态，提前预测可能发生的故障，并进行预防处理。
[0005]目前国内外许多数控设备制造商都在产品中添加了远程模块，比如，日本FANUC公司提出的远程服务系统解决方案:通过远程维护中心，维护工程师可以了解远程用户的操作、PLC等信息，及时解决用户的问题，有效地减少了机床的停机时间。Siemens公司提出的数控系统IT解决方案:通过内嵌在机床中的电子邮件报警系统，将机床故障信息发送到公司技术支持与故障中心进行分析处理。
[0006]但是，目前数控系统的远程监控及调试模块直接集成在本地数控设备中，这在增加数控系统本地硬件负担与成本的同时，也使监控及调试模块的开发与升级受限于本地软硬件资源，甚至会迫使本地软硬件设备升级，为企业带来更大的成本上升压力。传统数控系统的远程监控一般是基于现场总线实现，其虽然具备远程操作的意义，但是依然受限于传输距离，并且监控设备被限制在PC机上。一个车间的数控机床可能使用了不同的数控系统，那么每一类的数控系统则需要配置一台PC终端，以适应特定数控系统的通信、加工、及数据处理等，不利于车间的管理与维护。另外，当前数控系统一般采用磁盘备份，操作很不方便，而且磁盘很容易损坏，一旦在远程调试中出现误操作，使上位机系统陷入不可逆转的故障，就会导致整个数控系统无法正常恢复，而且在传统数控系统备份中，无法对数控加工数据进行即时备份，很容易造成数据丢失。另外，在当前的数控系统远程调试中，维修中心很容易操控车间的机床，获取机床的加工信息，这不利于生产企业保护车间加工数据。
[0007]申请人在先申请的中国专利201510111457.4中披露了一种基于虚拟上位机的数控系统，其通过将上位机以虚拟机的方式设置在远程服务器中，形成虚拟上位机，并通过与本地下位机利用网络进行通信，控制本地下位机，从而实现数控加工。这种上下位机架构的数控系统对传统的上下位机结构进行了全新的设计，使得数控系统的数据处理性能和加工效率大大提高，而且可以解决HMI功能扩展以及远程加工受限的问题，同时也为数控系统的远程监控与调试奠定了基础。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种基于虚拟化技术的数控系统远程监控及调试方法，其在虚拟上位机中集成远程监控及调试功能，并与远程监控终端和/或远程调试终端均通过网络连接，从而实现对车间数控系统的远程监控与调试，提高数控系统的智能化程度，降低车间远程监控及调试模块的开发成本，使车间远程监控及调试功能的使用更加便捷与安全。
[0009]为实现上述目的，按照本发明，提供一种基于虚拟化技术的数控系统远程监控及调试系统，其基于虚拟上位机中集成的远程监控及调试模块，实现对数控系统的远程监控与调试，其特征在于，该系统包括设置在远程服务器上的虚拟上位机、位于本地的下位机和远程监控终端，所述虚拟上位机与本地下位机之间，以及与所述远程监控终端均通过网络连接以进行通信，其中，
[0010]所述虚拟上位机集成有远程监控及调试模块、安全登录认证模块以及智能诊断模块，其中所述安全登录认证模块用于虚拟上位机的安全登录认证，用户通过所述远程监控终端上的指令输入接口(如鼠标、键盘等)输入登陆指令，经过所述安全登录认证模块验证后进入所述虚拟上位机以进行访问操作，所述远程监控及调试模块用于将从本地下位机反馈至虚拟上位机的状态数据通过远程监控终端进行显示，以向操作人员提供机床的实时加工信息，所述状态数据同时被输入所述智能诊断模块，该智能诊断模块根据所述状态数据对机床进行故障预警和/或健康诊断，所述预警或健康诊断结果可通过相应的远程监控终端显示。
[0011]作为本发明的改进，还包括远程调试终端，其设置于远程机床维护中心，用于提供数控系统调试或维护接口，以便于维护人员根据所述预警或健康诊断结果对本地下位机进行调试或维护。
[0012]作为本发明的改进，所述预警或健康诊断信息可被存储并形成数控系统状态历史记录，以作为调试或维护的依据或参考。
[0013]作为本发明的改进，所述虚拟上位机还包括人机交互模块、非实时/半实时性任务执行单元和下位机控制单元，其中数控加工指令通过所述远程监控终端或远程调试终端发送到虚拟上位机，由上位机中所述非实时/半实时任务执行单元进行处理，并形成控制数据通过下位机控制单元利用网络传输至本地下位机，以控制其执行实时性的运动控制和逻辑控制。
[0014]作为本发明的改进，所述远程监控终端、远程调试终端上均具有虚拟的人机交互界面，该显示界面是基于虚拟技术从所述虚拟上位机上下载后重绘而得到。
[0015]作为本发明的改进，所述本地上位机的加工状态数据、机床参数信息及系统诊断信息均被存储至虚拟上位机，并根据用户需求，由远程监控终端和/或远程调试终端通过上述虚拟的人机交互界面显示输出。
[0016]作为本发明的改进，同一套数控系统可以配置多个远程监控终端和/或远程调试终端，各终端可同时访问同一个虚拟上位机。
[0017]作为本发明的改进，同时访问同一个虚拟上位机的多个远程监控终端或远程调试终端中，同时只有其中一个终端可操作虚拟上位机。
[0018]作为本发明的改进，所述远程监控终端和/或远程调试终端可为便携式终端。
[0019]作为本发明的改进，所述远程服务器中集成有数据备份单元，用于对对应机床的加工数据、机床参数、以及加工诊断信息进行备份。
[0020]本发明中，数控系统的远程监控及调试模块是在虚拟上位机上进行开发与集成，不再受限于本地软硬件资源，同时减轻了数控系统的本地设备的软硬件负担，有利于数控机床的维护。
[0021]本发明中，所述远程监控终端和/或远程调试终端不直接与本地下位机进行通信，而是通过虚拟上位机中的远程监控及调试模块间接获取所需的数据信息。
[0022]本发明中，所述安全登陆认证模块的认证方式可由采购该数控系统或机床的企业自行设定，并可根据用户等级授予其不同的访问权限。
[0023]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有