數控機床安全加工網絡監控技術探討范文

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摘要：根據校園數控機床實習實訓安全加工實際情況，研究創建數控機床加工組的安全網絡監控，實現對數控機床加工過程的多車間、全方位監控，一旦發生安全事故或機床故障，可在第一時間被發現，并及時對機床進行控制。并可以連接遠程故障診斷數據庫，把現場數據及時傳送給設備生產廠家或遠程監控中心，實現遠程故障診斷和排除。

關鍵詞：網絡監控；數控機床；安全加工

校園數控機床實習實訓因機床轉速高、對操作者技術要求高等原因，安全事故頻發，并且對于機床出現的故障不能及時排除。針對校園數控機床實習實訓安全加工實際情況，采用串行通信與網絡通訊并聯的模式，創建數控機床組的安全加工通信與管理監控系統。監控系統能夠對數控機床的狀態、參數、攝像畫面等信息采集與管理，實現總控制計算機與數控機床組之間的正常加工控制、緊急控制和遠程維護。

1監控網絡的基本結構

1．1RS232－C和以太網通訊接口

RS232－C接口是由EIA（美國電子工業協會）制定的一種國際通用的串行硬件接口，傳輸程序準確度高，目前廣泛的應用于機床的加工程序和機床參數的傳輸。利用數據傳送線將計算機主機后端的com1或com2接口連接到數控機床的RS232－C串行接口，可以應用機床的線加工功能，把較大的加工程序分段傳送給數控系統，機床運行完一部分程序后，會清空之前程序所占內存，請求計算機再發送一部分，直至整個大程序加工完成。機床以太網接口與計算機連接方式靈活，可直接用電纜與外部計算機連接，也可以先連接到集線器，再由集線器連接到局域網，機床可以通過局域網再連接到其他計算機上。

1．2RS232－C通訊接口參數設置

目前Mastercam、UG、Pro－E和Caxa等國內使用的主流CAD／CAM（計算機輔助設計、制造）軟件都帶有后處理功能模塊，通過參數設置可實現與RS232－C通訊接口的連接。以MastercamX3為例。

1．3安全加工網絡監控原理

在總控計算機上運行網絡控制系統軟件，數控機床組和監控攝像頭通過串行接口和以太網接口與總控機連接。總控機在連接狀態下可以實時采集機床加工參數和運行情況圖像，動態監視機床加工情況，能夠接收和發送機床加工控制程序，控制機床安全運轉。在數控機床工作組上安裝高性能攝像頭，發揮視頻技術實時顯示、監控作用，能夠動態傳輸、比對及保存機床加工狀態畫面。通過機床組刀具周邊安裝的電壓、速度、溫度、液壓、位移或激光傳感器來檢測數控機床的刀具磨損、切削力變化、切削位移情況，以及數控機床內機械或電氣部件的運行狀態，及時地發送數控機床異常報警信息到總控機［2］。通過比對監控攝像采集畫面，總控機發送指令及時處理安全隱患或加工參數和系統參數的錯誤。如總控機發現加工異常，可立即發送控制切削速度、主軸轉速和進給量的指令或緊急停止等指令［3］。

2網絡監控系統的設計

基于數控機床的安全加工網絡監控系統設計需要滿足可靠性、開放性、靈活性、集成性的要求，配置系統應具有友好的人機交互界面和優良的兼容性，能夠暢通連接遠程故障診斷專家系統數據庫。系統的文件傳輸、端口監控和配置以及系統管理等操作要在一個簡潔的界面中進行，人機界面友好、可靠性高、操作靈活、易于掌控。遠程監控系統利用各類傳感器和高清攝像頭進行數據和圖像采集，分析研判數控機床的工作狀態信息，可以完成一系列如發送數控程序、機床控制指令，顯示刀具位移軌跡等功能。能夠對多個車間的多個機床組的使用人員、機床使用的狀態及毛坯加工情況進行及時的監控，能夠緊急處理數控機床組可能發生的安全隱患，及時控制和妥善處理機床一般性故障［4］。在監控系統中監控刀具狀態是重要環節，刀具的狀態情況能夠基本反映機床的運轉和加工情況。目前國內外數控機床生產廠家和相關研究機構對刀具狀態的監控的進行了很多的研究，主要有直接法和間接法兩種刀具狀態及磨損情況監測方式，利用電壓檢測器、光學檢測儀、振動和超聲波監測儀器等檢測電壓、切削力、電流和功率的變化，再反映出刀具的實時狀態。

當出現刀具磨損異常、切削力過大、撞刀事故、刀具參數丟失或因電網電壓波動等被意外更改故障時，通過監控網絡對數控機床異常情況及時控制，對刀具參數網絡重置，解決手工現場恢復刀具參數效率低、速度慢的問題。在監控系統功能擴展方面，可研究增加熱誤差監測。國內外研究者在研究提高機床加工精度時注重研究誤差補償，尤其是熱誤差補償。機床運行過程中，由于伺服電機發熱、機械部件摩擦、切削熱傳遞等的影響及外部環境變化導致熱量變化，熱量在傳遞過程中造成機床各個部件產生的溫升不同，溫度的升高會使數控機床發生非線性、非平穩熱變形，對加工精度造成很大的影響［5］。本系統可進一步擴展研究將溫度傳感器布置于機床溫度敏感點測量其溫度值，將預測參數集成于溫度檢測模塊中，溫度檢測模塊接收溫度模擬量信號并對其進行處理，通過將采集的溫度值與溫度檢測模塊的預測值比對，可以計算出變形量和插補值，通過RS232－c串行通信的方式將補償值傳遞到總控機，由總控機發送給數控機床插補修正指令，從而在安全加工的基礎上，進一步提高加工精度。

3結束語

本文深入研究了數控機床安全加工網絡監控技術，闡述了網絡監控系統的接口使用和系統主要組成硬件功能，并設計了基于校園安全加工監控系統的連接方案。通過應用數控機床組安全加工監控網絡系統，可以大大提高數控機床安全生產系數，及時排除安全隱患和機床故障，最大限度地保證機床設備的良好運行，還可以對多車間加工管理流程進行統一規劃，易于構建數字化車間安全加工標準化管理系統，系統并且具有擴展性，具有很好的應用前景。

［參考文獻］

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［3］黃愿．基于網絡DNC的車間級信息集成設計與研究［D］．合肥工業大學，2010．

［4］萬濤．適用于網絡化農業機械制造模式的數控系統的研究［J］．農業與技術，2016，（18）：63．

［5］張高尉．基于西門子840D的數控機床生產過程狀態監測系統研究［D］．天津大學，2014．

作者:梁毅峰 單位:淮北職業技術學院