数控机床群控系统状态监测及系统集成的研究与实施

论文摘要

随着制造自动化和企业信息化的发展,企业对自动采集制造信息的需求越来越强。DNC状态监控系统已成为实现制造企业生产信息集成和网络制造设备层远程诊断的关键技术。由于数控系统的开放性不同,企业对现场的数据采集和状态监控的要求也不尽相同,如何实现DNC状态监控系统的通用性、灵活性以及和DNC管理系统的集成将是本文研究的重点。本文首先论述了DNC状态监控系统的研究现状、存在问题以及发展趋势。针对车间具体情况和需求,构建了以Ethernet作为数控系统集成化控制的通讯平台,四层网络结构的分布式DNC状态监控总体方案。详细介绍了DNC智能终端主板ECT-40的外围接口电路和微处理器S3C44B0X的硬件特性,分析了基于uClinux嵌入式操作系统的信息交换软件结构。针对工业现场数控系统的具体情况,提出了基于OEM软件、采集监控装置以及特殊上报式的3种数据采集方案。利用HMI编程软件包和FOCAS软件包对开放性较好的西门子840D和FANUC16i/18i等数控系统进行数据采集;设计开发了数据采集电路,利用采集监控装置对普通数控机床进行相关数据采集;利用输入显示装置实现非数控系统的特殊上报式数据采集。研究了设备生产数据处理和显示过程中的基本I/O交互技术、动态Web技术、数据存储技术和效能分析技术,实现了网络异构下的生产数据的动态交互。最后研究了DNC集成控制系统基于B/S模式的体系结构和功能模块,构建了系统的运行环境,提出了DNC集成管理系统的应用模式。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 DNC 状态监控系统研究现状、存在问题和发展趋势
• 1.2.1 DNC 状态监控系统研究现状
• 1.2.2 DNC 状态监控系统所面临的问题
• 1.2.3 DNC 状态监控系统发展趋势
• 1.3 课题研究的来源及意义
• 2 DNC 状态监控系统总体方案的提出
• 2.1 系统总体需求
• 2.1.1 数据采集和状态监控具体需求
• 2.2 现场情况分析
• 2.3 系统方案的提出
• 2.3.1 DNC 网络的构建
• 2.3.2 关键技术路线
• 2.4 主要研究内容
• 3 DNC 状态监控系统通信技术
• 3.1 计算机局域网
• 3.1.1 局域网拓扑结构
• 3.1.2 DNC 系统中常见的局域网和网络通讯协议
• 3.1.3 TCP/IP 技术简介
• 3.2 工业以太网
• 3.2.1 工业以太网的优点
• 3.2.2 以太网应用于DNC 通信的可行性
• 3.3 串行通信技术
• 3.3.1 串行通信的传输方式
• 3.3.2 串行通信协议
• 3.3.3 串行接口标准
• 3.4 嵌入式信息交换终端技术
• 3.4.1 DNC 智能终端的功能
• 3.4.2 DNC 智能终端的硬件平台
• 3.4.3 DNC 智能终端的软件平台
• 4 DNC 状态监控系统设计
• 4.1 数据采集方案
• 4.1.1 基于OEM 软件的数据采集系统设计
• 4.1.2 基于采集监控装置的数据采集系统设计
• 4.1.3 特殊上报式数据采集系统设计
• 4.2 设备效能分析
• 4.2.1 设备利用率计算
• 4.2.2 效能显示
• 4.3 DNC 状态监控系统的信息交互技术
• 4.3.1 基本网络I/O 交互技术
• 4.3.2 Web 交互技术
• 4.3.3 信息存储技术
• 5 DNC 集成管理系统
• 5.1 DNC 集成管理系统体系结构
• 5.2 DNC 集成管理系统功能设计
• 5.3 系统运行平台构建
• 5.3.1 系统运行环境
• 5.3.2 JDBC 数据库访问技术
• 5.4 应用模式
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录