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黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計(文獻翻譯) 第10 頁
單位代碼 0 2
學 號 080105655
分 類 號 TH6
密 級 秘密
畢業(yè)設(shè)計
文獻翻譯
院(系)名稱
工學院機械系
專業(yè)名稱
機械設(shè)計制造及其自動化
學生姓名
金賀
指導教師
薛東彬
2012年 3 月 10 日
針對不同的數(shù)控機床一個基于互聯(lián)網(wǎng)的機床檢查計劃
Dong-ttoon Kim
情報和精密機械部門,韓國機械和材料研究所,大田305 - 343,韓國
Sun-Ho Kim
機電工程專業(yè)本科工程,東義大學,Busan 614 - 714釜山、韓國
Kwang-SIK KOH
電氣工程和計算機科學學院,慶北國立大學,大邱廣域市702-701,韓國
摘要
本文提出了一個基于互聯(lián)網(wǎng)的機床檢查與數(shù)字控制機床(CNC)技術(shù)。根據(jù)其體系結(jié)構(gòu)的不同,數(shù)控機床分為兩種類型:一種是封閉式控制結(jié)構(gòu)(CAC),它是傳統(tǒng)的數(shù)控機床;一種是開放式控制結(jié)構(gòu)(OAC),這是最近推出的PC-based控制器。由于CAC有一個封閉的架構(gòu),所以它依賴于數(shù)控機床供應(yīng)商制定的規(guī)格。而因為這一點,它的應(yīng)用程序很難在數(shù)控領(lǐng)域為用戶所實現(xiàn)。近日,傳統(tǒng)的數(shù)控機床已被基于PC的開放式數(shù)控機床所取代。然而,現(xiàn)在還有很多傳統(tǒng)的數(shù)控機床在OAC配備不足的車間工作。對于CAC和OAC數(shù)控機床基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查,一個合適的系統(tǒng)環(huán)境是必要的。通過這項研究,對包括CAC和OAC在內(nèi)的各種CNC在專業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)進行全球化管理,對各種CNC基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查設(shè)計一個合適的環(huán)境,并對CAC和OAC檢查方法作比較。這項研究成果可作為一個數(shù)控機床集成制造系統(tǒng)的全球監(jiān)測和遠程控制的基本模型。在本研究中定義的檢查點分為兩類:結(jié)構(gòu)性點和操作點。前者包括軸承的振動,主軸單元的溫度,和其他期刊管理點,而后者則包括油檢查,夾具鎖/開鎖,加工開/關(guān)狀態(tài)。
關(guān)鍵詞:基于Internet的檢查方法,變式數(shù)控,CAC,0AC
1導言
電腦和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用,導致一個基于Internet的數(shù)控機床的控制和監(jiān)測的全球化管理在專業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)的需求不斷增加。在過去,利用可編程邏輯控制器(PLC)的接觸點,監(jiān)測做為數(shù)控機床和制造系統(tǒng)外圍設(shè)備的I / O信號。
但是,這個程序已經(jīng)被限制到CNC內(nèi)部信息的監(jiān)測。它很難執(zhí)行用戶在數(shù)控領(lǐng)域定義的程序,這個程序包括檢查有關(guān)CNC的各種監(jiān)測數(shù)據(jù),外圍設(shè)備和其他外部單位(Rober and Shin, 1995;Lee et.al.,2004)。而所需的用戶自定義程序是數(shù)控機床監(jiān)測與遠程站點的通信應(yīng)用程序模塊。近日,基于PC的開放式結(jié)構(gòu)數(shù)控機床取代了傳統(tǒng)的數(shù)控機床,從而提供了一個方便的環(huán)境來實現(xiàn)用戶定義的用于遠程監(jiān)視和控制的數(shù)控程序(Rober and Shin, 1995;Kwon et.al.,2000;Hong et.al.,2003)。然而,很多傳統(tǒng)的數(shù)控機床在OAC配備不足的車間工作。為了做到對這種變式數(shù)控機床遠程檢查,應(yīng)對每個CAC和OAC構(gòu)建合適的環(huán)境。
現(xiàn)在,我們簡要的概述下相關(guān)的研究。關(guān)于機床的開放式數(shù)控制造系統(tǒng)管理的研究,已經(jīng)快速的實現(xiàn)了在柔性制造系統(tǒng)和自動配置(Wright,1995)和動態(tài)重新配置(Oldknow and Yellowley,2001)的研究。一個開關(guān)函數(shù)發(fā)生器的研究解決了在開放式結(jié)構(gòu)機床的維修機制(Kim et al.,2002)。
機床的遠程控制和監(jiān)測客戶端 - 服務(wù)器環(huán)境也一直被研究(Oldknow and Yellowley,2003)。這種關(guān)于遠程服務(wù)的代表性例子是由CNC供應(yīng)商開發(fā)的工廠窗口和遠程系統(tǒng)(Kim et al.,2000;Kang and Kang,1999)。然而,這些系統(tǒng)的特點是當?shù)氐挠颦h(huán)境提高基本的技術(shù)支持。此外,這些研究還包括基于互聯(lián)網(wǎng)的機床管理,CNC故障診斷的實現(xiàn)和基本的遠程服務(wù)(Kim et al.,2003)。在柔性制造系統(tǒng)中基于Web的監(jiān)控也進行了研究(Jung et al.,2001)。此外,還研究了維護數(shù)控機床的公共交換電信電話網(wǎng)(PSTN)和數(shù)字I / O模塊(Hyun et al.,1998)。
然而,這些研究都集中在CAC機除外的OAC機上,而研究的大多數(shù)的服務(wù)功能是通過電話線或外部網(wǎng)絡(luò)(如Internet)傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)。盡管是基于互聯(lián)的應(yīng)用程序,仍要安裝一個開發(fā)商依賴的特殊的客戶端,因為大多數(shù)情況下是基于客戶-服務(wù)器的配置。在某些特殊情況下,一個額外的內(nèi)核是必需的。此外,優(yōu)越的數(shù)控廠商,如西門子的第三方支持通過互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。然而,在這情況下,非常困難的是服務(wù)的功能往往不適合車間修改功能。在國內(nèi),甚至有部分數(shù)控廠商無法服務(wù)一般商用的基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查服務(wù),如通過lnternet的監(jiān)測。出現(xiàn)這種情況是因為大部分的運營商和數(shù)控廠商都集中在國內(nèi)數(shù)控市場的穩(wěn)定性和原創(chuàng)能力上面。也就是說,大部分的數(shù)控廠商都害怕數(shù)控機床因過載而崩潰或因故障造成額外軟件安裝或升級,所以他們支持遠程服務(wù)功能??傊m然對OAC有一些研究,但是少有滿意的設(shè)計,而對CAC的研究更是非常缺乏。尤其是,基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查與CAC和OAC的變種數(shù)控機床沒有得到充分的研究報告,由于不便開發(fā)環(huán)境和較差的軟件可移植性。
本文調(diào)查申請的方法是基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查技術(shù),對OAC和CAC兩個變式數(shù)控機床進行比較。通過這項研究建議通過基于Internet檢查變式數(shù)控機床的有效計劃。首先,遠程檢查和控制與CAC的機床和零部件相關(guān)的數(shù)字信號,通過使用I / O的嵌入式模塊介紹網(wǎng)頁;其次,本文認為模擬和數(shù)字遠程檢查OAC的機器通過實施相關(guān)的信號用戶定義的應(yīng)用程序能夠接口與外部服務(wù)器的數(shù)控域,并通過數(shù)據(jù)采集單元(DAU),能夠獲得與連接的數(shù)據(jù)機及周邊設(shè)備的聯(lián)系點。
CAC有一個封閉的架構(gòu),它是依賴數(shù)控協(xié)力廠商規(guī)范。由于這一點,就已經(jīng)很困難,為用戶實施在數(shù)控應(yīng)用程序。因此,一個特殊的,額外的模塊需要基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序(塞納科技,2002年)。對于這一點,一個網(wǎng)絡(luò)的I / O嵌入式模塊適用于本研究基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查。模塊直接連接到TCP/ IP網(wǎng)絡(luò)與遠程通信網(wǎng)站。為了獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)數(shù)控機床,模塊的I / O信號在數(shù)控被分配到PLC的I / O信號。另一方面,OAC有一個基于PC的開放式架構(gòu),運作獨立于數(shù)控供應(yīng)商的規(guī)范并沒有額外的模塊是必要的,用于連接遠程站點。正因為如此,一個簡單的DAU,這是不直接連接到OAC的主要電路板,而不是直接影響到數(shù)控穩(wěn)定,用于信號傳感和數(shù)據(jù)通過RS232/422行收購無需額外通信設(shè)備模塊。基于Internet的遠程機器檢查與OAC,用戶定義的守護進程的工具通信和應(yīng)用程序Web服務(wù)的形式實現(xiàn)OAC和內(nèi)部功能內(nèi)外部服務(wù)器。互聯(lián)網(wǎng)通信之間進行數(shù)控領(lǐng)域的守護程序外部服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)腳本程序。
2基于Internet檢查OAC的方法
在OAC的情況,不需要網(wǎng)絡(luò)支持附加設(shè)備模塊,OAC有一個方便的結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。檢查和獲得機床I / O信號的數(shù)據(jù),只需要信號處理板或外部的DAU數(shù)據(jù)采集。由于大多數(shù)OAC是基于單板計算機上的DAU一個緊湊的結(jié)構(gòu),比板型(Advantech,2002)更有效可以簡單地連接I / O信號。試圖通過監(jiān)測加工狀態(tài),應(yīng)用程序通過DAU零部件溫度和振動的檢查方法,可以通知檢查時間和零部件的更換時間。通過這個應(yīng)用,數(shù)控機床及周邊設(shè)備的模擬和數(shù)字接觸點監(jiān)測使用的DAU。在實驗中,使用外部的I / O的DAU模塊,以減少硬件設(shè)備的大小,并盡量減少負荷。基于Internet的檢查OAC機床配置使用的DAU如圖1RS485通訊內(nèi)部通過RS232/485轉(zhuǎn)換規(guī)范。0V至1.5V的范圍內(nèi)分配一個采樣周期為每秒10次,以獲取模擬傳輸值。為獲取軸承的振動和主軸溫度的實驗,傳輸?shù)哪M值在OAC和DAU之間的通信協(xié)議實時監(jiān)控,如圖2所示Subsequently,也進行檢查開/關(guān)狀態(tài)的石油和鉗的基本實驗,如圖3所示功能的應(yīng)用程序代碼,實現(xiàn)在OAC數(shù)控域的內(nèi)部功能。
基于Internet的檢查應(yīng)用,通訊發(fā)達的守護程序在數(shù)控領(lǐng)域?qū)嵤谕獠糠?wù)器由Web服務(wù)的Web scr.ipt方案實施,使用vbscrip,JavaScript和活動服務(wù)器頁面(ASP),如圖4守護程序之間的網(wǎng)絡(luò)通信可以在數(shù)控域和外部Web腳本程序。因此,多個客戶端可以監(jiān)控檢查的數(shù)據(jù)和機器的狀態(tài),通過收購數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)傳輸從外部數(shù)據(jù)庫的OAC。數(shù)控通信服務(wù)程序采用標準的開放式數(shù)據(jù)庫連接(ODBC)和數(shù)據(jù)處理,利用結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)查詢。通過這個過程,檢查數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的表中的信息構(gòu)建在數(shù)據(jù)庫表中。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的遠程檢查,實現(xiàn)了通過設(shè)計的應(yīng)用程序,如圖5所示結(jié)果表明,這種檢查方法是有利的,在其方便的開發(fā)環(huán)境在軟件方面,可以很容易地實現(xiàn)用戶定義的應(yīng)用程序。
圖1基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查OAC的機器配置使用的DAU
圖2通信協(xié)議之間的OAC的DAU模
圖3模擬輸入(0-1.5V的范圍)的收購和數(shù)字輸入(8位直接投資)
圖4 OAC和應(yīng)用程序之間的接口網(wǎng)站SEVER
圖5 檢查OAC的機器所使用的DAU和應(yīng)用程序
3基于Internet的檢查計劃和變式數(shù)控機床的例子
基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查的計劃變型數(shù)控機床的建議圖6CAC機區(qū)旨在檢查通過下載腳本代碼的數(shù)字數(shù)據(jù)和嵌入式設(shè)備服務(wù)器的I / O接口機制。在OAC機區(qū)檢查所使用的DAU和應(yīng)用程序,如數(shù)據(jù)采集模塊,通信守護進程模塊,和一個web腳本模塊的模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)。基于互聯(lián)網(wǎng)的變種數(shù)控機床的遠程檢查,通過擬議的計劃表見圖7
在CAC的機床的情況下,一個Java applet被編碼和下載,以檢查機床的I / O數(shù)據(jù)和通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器向客戶提供檢查結(jié)果。在I / O地址的Java applet代碼和真正的I / O點的機床之間分配,監(jiān)視和控制遠程站點。展示的內(nèi)容是對監(jiān)測結(jié)果 I / O的接觸點與當前加工/關(guān)狀態(tài)。 CAC的機床運作周期的啟動按鈕正在網(wǎng)頁瀏覽器上。
在OAC機床的情況下,收購的DAU監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到在遠程站點,外部服務(wù)器和通信守護進程服務(wù)。它通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器激活油傳感器,主軸溫度是0.0007(這是從0至1.5 V范圍內(nèi)的模擬值)。
結(jié)果表明,在前一種情況下,CAC是有利的,它可以很容易地利用網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式設(shè)備,在硬件實現(xiàn)基于lnternet的檢查系統(tǒng)。然而,用戶定義的應(yīng)用程序和下載數(shù)據(jù)的最大尺寸被限制在512字節(jié);后者的情況下,在其方便的開發(fā)環(huán)境,可以方便地實現(xiàn)在數(shù)控領(lǐng)域的許多不同的應(yīng)用程序,無需額外設(shè)備的優(yōu)點。然而,用戶定義的應(yīng)用程序編程工作需要比在前者的情況下實施通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
圖6基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查環(huán)境變異數(shù)控機床
圖7 例如基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程檢查變種數(shù)控機床
4結(jié)論
本文提出了一種新的研究基于Internet檢查傳統(tǒng)的CAC和最近推廣的OAC兩種變式數(shù)控機床。為了實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)高效的檢查CAC機,,使用信號檢測方法,通過網(wǎng)絡(luò)I / O嵌入式設(shè)備模塊,可以支持互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境,因為在CAC的環(huán)境執(zhí)行用戶定義的應(yīng)用程序,是依賴于數(shù)控廠商規(guī)范了的數(shù)控領(lǐng)域。
為了實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)檢查OAC機床,數(shù)字和模擬信號的檢查方法,它不需要額外的網(wǎng)絡(luò)I / O的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嵌入式設(shè)備,有人建議,因為數(shù)控域執(zhí)行用戶定義的應(yīng)用程序很容易因方便OAC的環(huán)境。這種方法只需利用的DAU取得的I / O硬件方面的數(shù)據(jù)和采集到的數(shù)據(jù)傳送到外部服務(wù)器通過在遠程站點上的網(wǎng)頁瀏覽器的遠程檢查。
隨后,對CAC和OAC機的檢查方法進行了比較。通過這項研究,為數(shù)控機床與數(shù)控變種的CAC和OAC在制造系統(tǒng),基于互聯(lián)網(wǎng)的變型數(shù)控機床的檢查,被設(shè)計為一體的綜合經(jīng)營的一個合適的環(huán)境,如建筑的全球管理。這項研究的結(jié)果可能是一個全球監(jiān)測和遠程控制在變種數(shù)控機床集成制造系統(tǒng)的基本模型。
在今后的工作中應(yīng)解決以下問題:首先,研究人員應(yīng)該調(diào)查優(yōu)越的遠程檢查環(huán)境的設(shè)計和實現(xiàn),可以在嵌入式設(shè)備利用足夠的上下載的代碼;其次,還需要進一步研究,可以更簡單地對集成和經(jīng)營變式數(shù)控機床的標準化和優(yōu)化應(yīng)用程序進行開發(fā)。
感謝
感謝工業(yè)改造技術(shù)項目(商務(wù)部,工業(yè)和能源)提供的財政支持。