[盟思自動化專題】CNC設備聯網介紹 
來源:蘇州盟思      發布時間:2017-12-04 02:26
CNC設備聯網介紹        
    一、CNC設備聯網改造目標:
 推動設備信息化應用,是根據市場化原則,通過技術手段,實現資源內部優化和外部拓展。通過對“啞設備”進行信息化改造,建立車間局域網技術應用,設計設備聯網采集軟件,與MES上位集成,實現對設備工作過程信息的實時采集和管理,將生產過程實時、高效地展現至管理決策層。進行批次或單件跟蹤,實現質量追溯,提高企業的生產效率。通過設備智能化改造,為企業轉型升級、可持續發展起到重要的技術支持。
考慮很多企業設備種雜,老舊設備多的實際情況,建議針對不同設備試點進行智能化改造,本案例介紹CNC加工中心3臺(2臺五軸型和1臺三軸型)實現車間級設備的數據采集和聯網,實現設計工藝的數字化,以及生產進度等信息的實時反饋,對設備的實時狀態進行數據采集并通過軟件進行監控,實現對業務數據的科學、高效管理。
二、CNC設備聯網改造主要功能和技術要求:
? 主要采集的工藝參數:工作電壓、工作電流、速度、溫度、壓力、設備信息等。需要得出的設備狀態有:開機、關機、運行、空閑、故障、工作時間等。
? 設備改造不能破壞設備結構,并在改造后不影響設備的正常使用。
? 需采集的數據類型及數量由設備使用單位工藝人員根據具體設備、需要和可行性提出。數據采集頻率不低于1次/分鐘,數據采集精度為小數點后兩位。
? 網絡通訊采用以太網,傳輸采用網絡協議(TCP/IP)。
? 所有采集的數據最終必須存儲在數據庫中。
? 在局域網內通過Web發布,支持電腦使用當前主流瀏覽器(IE7/8/9、Google、chrome等)訪問,手機和Pad通過客戶端訪問。
? 系統可擴展性,在通信網絡允許的范圍內,每個車間可以按實際需要增減設備。
三、CNC設備聯網改造設計方案:
比較老舊的設備幾乎都沒有通訊接口,多數是非數字化電路。這些設備狀態數據無法通過設備系統本身提供。改造的方法是增加傳感器對設備內部的電路信號進行釆集、轉換,并增加網絡通信接口。
對于數字化控制、或部分數字化控制設備,其內部已經存在有用信息,對這類設備改造的工作主要是采取措施導出數據,然后轉換為網絡接口。但此類設備原先往往都采取了加密措施,而制造廠家多數不能提供技術支持,因此導出數據十分困難,需要采用軟、硬件結合的方法。
無論何種方案,均需要將設備數據和狀態通過網絡接口輸出,除非原先已經存在網絡接口。從釆集、轉換,到網絡通信接口,需要專門的電路。有兩種選擇:一是選用現成的通信轉換模塊,前提是設備已有串口,并且使用的常用標準通信協議。二是對于非標準電路,采用自主研發的數據采集控制器,實現轉換和網絡通信功能。
實現設備狀態數據采集的功能,并轉換為網絡接口后,統一通過有線、無線網絡通過AP、交換機將所有采集數據輸送至服務器。以此實現了將現場采集的設備數據匯總,通過軟件進行解析、統計、計算,并生產相應的圖形、報表等文件。設備管理者可以通過網絡訪問服務器,因此只需在辦公室的 PC 端即可全面、快速了解現場生產的整體運行狀況,甚至使用手機客戶端軟件獲得同樣的信息,從而實現精確管理決策、及時處理生產現場異常問題。
設備改造案例:810D三軸CNC加工中心一臺,840D五軸CNC加工中心兩臺
? 改造前:都不可聯網,其中三軸CNC加工中心無硬盤
? 改造后:采集設備實時電流、電壓、主軸轉速、進給速度、工作狀態;實現設計任務遠程下發。
? 方案:
  西門子CNC數控系統是由數控及驅動單元(CCU或NCU)、PLC和人機界面(HMI)等分系統組成,通過PROFIBUS總線連接驅動裝置以及輸入輸出模板,完控制功能。
  西門子數控的相關上位機軟件自成體系,而且價格不菲。通過這些軟件獲得機床數據及其困難。此外因為西門子希望推廣其較新的系統,對非設備制造廠老系統基本上沒有技術支持。
  數控系統已經是數字化設備,其內部已經包含需要采集的參數,不可以采取外加傳感器的辦法采集機床數據,因為一般數據采集方案肯定達不到數控系統的精度。對數控系統的改造,既需要了解控制系統,又需要特別了解機床結構,還要有相當的網絡系統組網經驗、軟件編程能力。即對綜合能力要求較高。
  該設備原產于臺灣,制造廠家不提供內部硬件電路圖、接口關系、通信協議等資料。也不能進行軟件改造導出數據,要求升級系統硬件到最新,每臺費用高達20多萬。
  對于840D系統,采取將數據上載和下載分不同的渠道處理的方法,在不改動設備硬件的情況下添加通信轉換器件達到遠程網絡通信的功能。
  對于810D系統,最簡單的方法是升級到經840D,但是費用高達20多萬?;蛘邔⑵淇刂齐娔X升級到PCU50,費用也要好幾萬。經過大量調研和與相關單位交流,確定了少量升級硬件、主要以軟件升級為主改造的方案。
 
圖1 使用西門子系統的CNC
三、CNC設備聯網改造總結: 
西門子CNC數控SINUMERIK系統發展了很多代,從最早的802D系統起步,其后發展了810D、840D系統。較新推出的是840DSL、828D等。目前最早的802D系統機床已經很少,現存的CNC機床有少量的810D系統,較多的840D系統,以及一些更新的型號。
  對于較老的810D、840D系統,我們創新采取了一種獨特的通信方式,即:將數據上載和下載分不同的渠道處理,可在不改動設備硬件的情況下添加少量器件達到遠程網絡通信的功能,實現低成本信息化改造。具有較好的推廣價值。
  此方案主要以軟件改造為主,硬件只需要增加通信到網絡轉換模塊即可。
 
圖10  通信轉換模塊
  810D系統的PCU20不帶硬盤,數據不能遠程直接下發,因此需要增加一個小型電腦,相當于為PCU20增加一塊硬盤。
  3軸CNC的改造成功,使得操作人員在下發加工文件時無需停機,避免了極大的麻煩,獲得用戶的好評。
 
圖11  小型電腦
 
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