专利名称：一种数控机床状态监控系统及方法
技术领域：
本发明涉及数控机床领域，尤其涉及一种数控机床状态监控系统及方法。
背景技术：
随着工业化进程的加速、产业机构的调整和升级，数控技术在现代企业大量应用， 使制造业朝着数字化的方向迈进。随着数控技术在制造业应用的逐步成熟，诞生了新型的 机电一体化产品-数控机床。目前，数控机床正以其精度高、效率高、操作方便等独特优点 在工厂中广泛应用。与此同时，数控机床价格昂贵，同时由于其本身的复杂性增加了维修的 技术难度和维修费用。尤其是大型数控机床，由于其体积庞大，控制点数多，控制复杂，辅助 设备较多，电气连接线路布线比较分散繁杂，使得故障的查找和排除变得十分困难，对一部 分安装后位置比较隐蔽的设备或信号点，往往需要将部分部件或罩壳等拆开检测，需要花 费大量的人力和物力。传统的大型数控机床，由于其体积巨大，如果要对机床的一些状态信号，设备信 号，以及来自伺服驱动装置的钮矩等信息进行监测，需要增加一套额外的监测装置。目前，市场上所采用的数控系统大部分均属于专用的系统，其开放性较差，用户不 能或者很少能对系统进行适合自己的修改和配置，如果要对机床进行状态监控，一般需要 采用额外的监控装置，使得成本大量上升，所设的监控装置需要额外布线，使得机床线路更 加复杂。而且，所采用的机床监控系统装置无法与数控系统实现整合，降低了监控的便利 性，且操作不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控机床状态监控系统及方法，它能够大大减少监控 时的布线，并且快速有效的为排除机床出现的故障提供参考，操作方便，结构简单。实现上述目的的技术方案是本发明之一的一种数控机床状态监控系统，包括安装于机床操作台的数控系统， 所述数控机床状态监控系统对机床床体的若干个对象进行监控，其中，所述数控机床状态 监控系统还包括采集所述若干个对象数据信号的数据采集模块，每一数据采集模块的网口 均采用网线通过以太网与所述的数控系统相连，该数控系统与以太网之间连接有一交换 机，所述的每一数据采集模块分别设置有不同的IP地址，所述的数控系统包括一数控系统 本体以及与该数控系统本体相连的通讯模块、发送模块、读取模块以及显示模块，所述的通 讯模块、发送模块、读取模块和显示模块依次相连，其中所述的通讯模块与所述的交换机相连，完成与数据采集模块的通讯；所述的发送模块根据不同的IP地址发送相应的命令给连于以太网上的相应的数 据采集模块，该数据采集模块根据命令返回相应的采集的数据内容；所述的读取模块读取数据采集模块所返回的数据内容，进行相应的分析及处理后 输出给所述的显示模块；
所述的显示模块实现数据内容的实时显示。上述的数据机床状态监控系统，其中，所述的机床床体所需监控的若干对象包括 机床的电机载荷、机床模拟量信号和机床数字量信号。上述的数据机床状态监控系统，其中，所述的电机载荷包括与伺服驱动器相连的 伺服电机。本发明之二的一种数控机床状态监控系统的监控方法，系统包括与数控系统通过 交换机相连的数据采集模块，每一数据采集模块分别设置有不同的IP地址，其中，包括以 下步骤初始化步骤，包括界面的图形、数据信息显示的处理；通讯步骤，打开TCP端口，并尝试与数据采集模块建立TCP连接，中间如果网络存 在故障，或者设备未就绪而出现异常情况，则显示出错信息，并进行相应的处理，直到建立 正常的TCP连接；发送步骤，根据不同的IP地址发送相应的命令给相应的数据采集模块，该数据采 集模块根据命令返回相应的采集的数据内容；读取步骤，读取发送步骤中数据采集模块返回的数据内容，即监控值；显示步骤，将读取到的监控值实时的显示出来。上述的数控机床状态监控系统的监控方法，其中，所述的显示步骤中，显示的方式 包括数字，图表，状态，动画。本发明的有益效果是本发明利用研华公司ADAM系列数据采集模块，通过TCP/IP 协议，可实时采集数控机床的一些状态信号，设备信号，以及来自伺服驱动装置的扭矩等信 息，并将这些信息采用网络的形式发送给数控系统，数据采集模块与数控系统之间只要一 根网线连接，大大减少布线，能够快速有效的为排除机床出现的故障提供参考，并实现采集 监控系统与机床数控系统的完全集成嵌入，界面友好，操作方便，监测数据实时直观，通过 快速有效的检查出故障点，可以大大减少其停机检修时间，实现了实时监控、实时故障诊断 和故障报警等功能，将设备运行维护人员从大量繁琐的工作中解放出来，增强监控管理的 灵活性和可控性。能及时诊断数控机床的故障，发现故障点，大大减少了因故障带来的各种 不良影响，有效地减少了故障引起的待机时间。
图1是本发明之一的一种数控机床状态监控系统的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步说明。本发明运行于SE开放式数控系统上，SE开放式数控系统是上海电气中央研究院 引进德国技术后，所开发的具有自主知识产权的开放式数控系统，系统基于PC平台，具有 开放的接口，可以非常方便的对其进行二次开发，根据用户的需求，开发新的功能并嵌入其 中，不断丰富扩展其功能，满足不同用户的需求。请参阅图1，图中示出了本发明的一种数控机床状态监控系统，实现对机床床体 (图中未示出)的若干个对象进行监控，它包括安装于机床操作台(图中未示出)的数控系统1，还包括采集若干个对象数据信号的数据采集模块3，每一数据采集模块3的网口(图 中未示出)均采用网线通过以太网6与数控系统1相连，该数控系统1与以太网6之间连 接有一交换机2。每一数据采集模块3分别设置有不同的IP地址，数控系统1包括一数控 机床本体11以及与该数控机床本体11相连的通讯模块12、发送模块13、读取模块14以及 显示模块15，通讯模块12、发送模块13、读取模块14和显示模块15依次相连，其中通讯模块12与交换机2相连，完成与数据采集模块3的通讯；发送模块13根据不同的IP地址发送相应的命令给连于以太网6上的相应的数据 采集模块3，该数据采集模块3根据命令返回相应的采集的数据内容；读取模块14读取数据采集模块3所返回的数据内容，进行相应的分析及处理后输 出给显示模块15，就可以实现数据采集功能；显示模块15实现数据内容的实时显示。本发明中的数控系统1除完成原有的机床运动控制，逻辑控制外，还需要通过以 太网6与数据采集模块3通讯，并将采集到的数据信息实时显示在画面中。机床床体所需监控的若干对象包括机床的电机载荷、机床模拟量信号和机床数字 量信号，其中电机载荷包括与伺服驱动器5相连的伺服电机4 ；数据采集模块3的模拟量采集机床相关轴伺服驱动器5输出的电流电压，并实时 监控，一旦发现该电流电压值出现异常，立即通知数控系统1，并给出提示，通知设备检修人 员处理，平时状态下设备维护人员可根据所采集的数值来观察各轴电机是否运转存在负载 过大的情况，并可观察相应电机出现故障的报警历史记录；数据采集模块3采集的机床模拟量信号可为液位信号，油温信号等，数据采集模 块3对这些信号进行实时监测，如有超出异常的信号，则立刻在数控界面中给出提示，由相 应的人员进行处理；数据采集模块3采集的机床数字量信号，能够完成数字量信号的采集和控制，如 机床各类设备开关的信号状态等。虽然部分信号状态可以由机床原有的PLC来进行读取，但是由于大型机床体积庞 大，现场布线复杂，而且布线经常需要在机床床体间穿行，十分不便，而将此类信号全部连 接到数据采集模块3，再由数据采集模块3通过一根网线经以太网6将信号送往数控系统 1，可以大大节约布线成本，也使设备的维护变得更简单。本发明中，数据采集模块3采用研华公司的ADAM-6000系列以太网数据采集模块， 该公司的ADAM-6000系列智能型Khernet I/O数据采集模块，采用基于以太网的远程数 据采集模式，提供模拟量输入及输出，数字量输入及输出，继电器输出及定时模块，它支持 TCP/IP 及 UDP overlO/lOOMbps Ethernet Networks，支持 Modbus 协议。本发明之二的一种数控机床状态监控系统的监控方法，系统包括与数控系统通过 交换机相连的数据采集模块，每一数据采集模块分别设置有不同的IP地址，方法包括以下 步骤初始化步骤，包括界面的图形、数据信息显示的处理；通讯步骤，打开TCP端口，并尝试与数据采集模块建立TCP连接，中间如果网络存 在故障，或者设备未就绪而出现异常情况，则显示出错信息，并进行相应的处理，直到建立正常的TCP连接；发送步骤，根据不同的IP地址发送相应的命令给相应的数据采集模块，该数据采 集模块根据命令返回相应的采集的数据内容；读取步骤，读取发送步骤中数据采集模块返回的数据内容，即监控值；显示步骤，将读取到的监控值实时的显示出来。工作原理首先完成数据的初始化，包括界面的图形、数据信息显示的处理，之后 开始打开TCP端口，并尝试与数据采集模块建立TCP连接，中间如果网络存在故障，或者设 备未就绪等出现异常情况，则显示出错信息，并进行相应的处理。如果与模块建立了正常的 TCP连接，则开始读取数据值，并实时用数字，图表，状态，动画等不同方法显示在监控界面 上，不断刷新。部分采集到的数据需要进行分析处理，对于异常的情况，给出报警信息，自动 做好记录，可供用户随时查看。综上所述，本发明可实现如下功能(1)对机床的电机载荷进行实时监控。对超过电机额定载荷90%以上的情况做记 录，已备对机床维修及维护作为参考。对超过额定载荷的情况作出相应的处理，给出报警。 对长时间工作在高载荷状态的电机给出维护信息。2)对机床的数字量信号状态进行实时监控，并做故障记录。对于存在故障的信号， 用不同的颜色区分，以便维修检查参考，快速查找定位发现故障点。并可对部分设备进行控 制。3)对机床的液位、油温、气压等信息进行监测，动态地反映工作时液位、油温、气压 等的工作情况。对于低液位和高油温、低气压等异常信息给出提示报警。4)实时地反映报警信息。当系统中出现故障时，报警窗口自动弹出，并可查询历史
报警信息。以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上 述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本 发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种数控机床状态监控系统，包括安装于机床操作台的数控系统，所述数控机床状 态监控系统对机床床体的若干个对象进行监控，其特征在于，所述数控机床状态监控系统 还包括采集所述若干个对象数据信号的数据采集模块，每一数据采集模块的网口均采用网 线通过以太网与所述的数控系统相连，该数控系统与以太网之间连接有一交换机，所述的 每一数据采集模块分别设置有不同的IP地址，所述的数控系统包括一数控系统本体以及 与该数控系统本体相连的通讯模块、发送模块、读取模块以及显示模块，所述的通讯模块、 发送模块、读取模块和显示模块依次相连，其中所述的通讯模块与所述的交换机相连，完成与数据采集模块的通讯；所述的发送模块根据不同的IP地址发送相应的命令给连于以太网上的相应的数据采 集模块，该数据采集模块根据命令返回相应的采集的数据内容；所述的读取模块读取数据采集模块所返回的数据内容，进行相应的分析及处理后输出 给所述的显示模块；所述的显示模块实现数据内容的实时显示。
2.根据权利要求1所述的数据机床状态监控系统，其特征在于，所述的机床床体所需 监控的若干对象包括机床的电机载荷、机床模拟量信号和机床数字量信号。
3.根据权利要求2所述的数据机床状态监控系统，其特征在于，所述的电机载荷包括 与伺服驱动器相连的伺服电机。
4.一种如权利要求1的数控机床状态监控系统的监控方法，系统包括与数控系统通过 交换机相连的数据采集模块，每一数据采集模块分别设置有不同的IP地址，其特征在于， 包括以下步骤初始化步骤，包括界面的图形、数据信息显示的处理；通讯步骤，打开TCP端口，并尝试与数据采集模块建立TCP连接，中间如果网络存在故 障，或者设备未就绪而出现异常情况，则显示出错信息，并进行相应的处理，直到建立正常 的TCP连接；发送步骤，根据不同的IP地址发送相应的命令给相应的数据采集模块，该数据采集模 块根据命令返回相应的采集的数据内容；读取步骤，读取发送步骤中数据采集模块返回的数据内容，即监控值；显示步骤，将读取到的监控值实时的显示出来。
5.根据权利要求4所述的数控机床状态监控系统的监控方法，其特征在于，所述的显 示步骤中，显示的方式包括数字，图表，状态，动画。
全文摘要
本发明公开了一种数控机床状态监控系统及方法，系统包括数控系统，还包括若干个数据采集模块，每一数据采集模块的网口均采用网线通过以太网与所述的数控系统相连，该数控系统与以太网之间连接有一交换机，每一数据采集模块分别设置有不同的IP地址，数控系统包括一数控系统本体以及与该数控系统本体相连的通讯模块、发送模块、读取模块以及显示模块，所述的通讯模块、发送模块、读取模块和显示模块依次相连；方法包括初始化步骤、通讯步骤、发送步骤、读取步骤、显示步骤。本发明的数据采集模块与数控系统之间只要一根网线连接，大大减少布线，并且还能够快速有效的为排除机床出现的故障提供参考。
文档编号G05B19/406GK102087516SQ20091019994
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者周吉, 尹冠群, 徐志明, 杨家荣, 王昌富, 王浩林, 程松, 董瑞刚 申请人:上海电气集团股份有限公司