兩軸實驗型數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計

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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯） 第10 頁 單位代碼 0 2 學(xué) 號 080105655 分 類 號 TH6 密 級 秘密 畢業(yè)設(shè)計 文獻(xiàn)翻譯 院（系）名稱 工學(xué)院機(jī)械系 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 金賀 指導(dǎo)教師 薛東彬 2012年 3 月 10 日  針對不同的數(shù)控機(jī)床一個基于互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)床檢查計劃 Dong-ttoon Kim 情報和精密機(jī)械部門，韓國機(jī)械和材料研究所,大田305 - 343,韓國 Sun-Ho Kim 機(jī)電工程專業(yè)本科工程,東義大學(xué)，Busan 614 - 714釜山、韓國 Kwang-SIK KOH 電氣工程和計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，慶北國立大學(xué)，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(jī)床檢查與數(shù)字控制機(jī)床(CNC)技術(shù)。根據(jù)其體系結(jié)構(gòu)的不同，數(shù)控機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)床已被基于PC的開放式數(shù)控機(jī)床所取代。然而，現(xiàn)在還有很多傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床在OAC配備不足的車間工作。對于CAC和OAC數(shù)控機(jī)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(jìn)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(jī)床集成制造系統(tǒng)的全球監(jiān)測和遠(yuǎn)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(dǎo)言 電腦和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用，導(dǎo)致一個基于Internet的數(shù)控機(jī)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(jī)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(jī)床監(jiān)測與遠(yuǎn)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(jī)床取代了傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)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(yuǎn)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(jī)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(jī)床遠(yuǎn)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(jī)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(jī)床的維修機(jī)制（Kim et al.，2002）。 機(jī)床的遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)程系統(tǒng)（Kim et al.，2000;Kang and Kang，1999）。然而，這些系統(tǒng)的特點是當(dāng)?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(jī)床管理，CNC故障診斷的實現(xiàn)和基本的遠(yuǎn)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(jìn)行了研究（Jung et al.，2001）。此外，還研究了維護(hù)數(shù)控機(jī)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(jī)除外的OAC機(jī)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?jǐn)?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(yùn)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(jī)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(yuǎn)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(jī)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(jī)床進(jìn)行比較。通過這項研究建議通過基于Internet檢查變式數(shù)控機(jī)床的有效計劃。首先，遠(yuǎn)程檢查和控制與CAC的機(jī)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(rèn)為模擬和數(shù)字遠(yuǎn)程檢查OAC的機(jī)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(jī)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(yuǎn)程通信網(wǎng)站。為了獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)數(shù)控機(jī)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(yùn)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(yuǎn)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(yuǎn)程機(jī)器檢查與OAC，用戶定義的守護(hù)進(jìn)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(jìn)行數(shù)控領(lǐng)域的守護(hù)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(jī)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(jī)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(jī)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(fù)荷。基于Internet的檢查OAC機(jī)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(jìn)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(dá)的守護(hù)程序在數(shù)控領(lǐng)域?qū)嵤?，在外部服?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(hù)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)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(jī)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(jī)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(jī)床的例子 基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查的計劃變型數(shù)控機(jī)床的建議圖6CAC機(jī)區(qū)旨在檢查通過下載腳本代碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和嵌入式設(shè)備服務(wù)器的I / O接口機(jī)制。在OAC機(jī)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(hù)進(jìn)程模塊，和一個web腳本模塊的模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的變種數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程檢查，通過擬議的計劃表見圖7 在CAC的機(jī)床的情況下，一個Java applet被編碼和下載，以檢查機(jī)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(jī)床之間分配，監(jiān)視和控制遠(yuǎn)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(dāng)前加工/關(guān)狀態(tài)。 CAC的機(jī)床運(yùn)作周期的啟動按鈕正在網(wǎng)頁瀏覽器上。 在OAC機(jī)床的情況下，收購的DAU監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到在遠(yuǎn)程站點，外部服務(wù)器和通信守護(hù)進(jìn)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(jī)床 圖7 例如基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程檢查變種數(shù)控機(jī)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(jī)床。為了實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)高效的檢查CAC機(jī)，，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(jī)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(yuǎn)程站點上的網(wǎng)頁瀏覽器的遠(yuǎn)程檢查。 隨后，對CAC和OAC機(jī)的檢查方法進(jìn)行了比較。通過這項研究，為數(shù)控機(jī)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(jī)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(yuǎn)程控制在變種數(shù)控機(jī)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(yuǎn)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(jìn)一步研究，可以更簡單地對集成和經(jīng)營變式數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)化和優(yōu)化應(yīng)用程序進(jìn)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。