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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(文獻(xiàn)翻譯) 第10 頁(yè)
單位代碼 0 2
學(xué) 號(hào) 080105655
分 類 號(hào) TH6
密 級(jí) 秘密
畢業(yè)設(shè)計(jì)
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(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
金賀
指導(dǎo)教師
薛東彬
2012年 3 月 10 日
針對(duì)不同的數(shù)控機(jī)床一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)床檢查計(jì)劃
Dong-ttoon Kim
情報(bào)和精密機(jī)械部門,韓國(guó)機(jī)械和材料研究所,大田305 - 343,韓國(guó)
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(guó)
Kwang-SIK KOH
電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院,慶北國(guó)立大學(xué),大邱廣域市702-701,韓國(guó)
摘要
本文提出了一個(gè)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(gè)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?yàn)檫@一點(diǎn),它的應(yīng)用程序很難在數(shù)控領(lǐng)域?yàn)橛脩羲鶎?shí)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(duì)于CAC和OAC數(shù)控機(jī)床基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查,一個(gè)合適的系統(tǒng)環(huán)境是必要的。通過這項(xiàng)研究,對(duì)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(duì)各種CNC基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查設(shè)計(jì)一個(gè)合適的環(huán)境,并對(duì)CAC和OAC檢查方法作比較。這項(xiàng)研究成果可作為一個(gè)數(shù)控機(jī)床集成制造系統(tǒng)的全球監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制的基本模型。在本研究中定義的檢查點(diǎn)分為兩類:結(jié)構(gòu)性點(diǎn)和操作點(diǎn)。前者包括軸承的振動(dòng),主軸單元的溫度,和其他期刊管理點(diǎn),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(gè)基于Internet的數(shù)控機(jī)床的控制和監(jiān)測(cè)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(diǎn),監(jiān)測(cè)做為數(shù)控機(jī)床和制造系統(tǒng)外圍設(shè)備的I / O信號(hào)。
但是,這個(gè)程序已經(jīng)被限制到CNC內(nèi)部信息的監(jiān)測(cè)。它很難執(zhí)行用戶在數(shù)控領(lǐng)域定義的程序,這個(gè)程序包括檢查有關(guān)CNC的各種監(jiān)測(cè)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(cè)與遠(yuǎn)程站點(diǎn)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(gè)方便的環(huán)境來實(shí)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(duì)這種變式數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程檢查,應(yīng)對(duì)每個(gè)CAC和OAC構(gòu)建合適的環(huán)境。
現(xiàn)在,我們簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)了在柔性制造系統(tǒng)和自動(dòng)配置(Wright,1995)和動(dòng)態(tài)重新配置(Oldknow and Yellowley,2001)的研究。一個(gè)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(cè)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(diǎn)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(shí)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(cè)數(shù)據(jù)。盡管是基于互聯(lián)的應(yīng)用程序,仍要安裝一個(gè)開發(fā)商依賴的特殊的客戶端,因?yàn)榇蠖鄶?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(gè)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(guó)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(cè)。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)榇蟛糠值倪\(yùn)營(yíng)商和數(shù)控廠商都集中在國(guó)內(nèi)數(shù)控市場(chǎng)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(jí),所以他們支持遠(yuǎn)程服務(wù)功能??傊?,雖然對(duì)OAC有一些研究,但是少有滿意的設(shè)計(jì),而對(duì)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(bào)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(qǐng)的方法是基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查技術(shù),對(duì)OAC和CAC兩個(gè)變式數(shù)控機(jī)床進(jìn)行比較。通過這項(xiàng)研究建議通過基于Internet檢查變式數(shù)控機(jī)床的有效計(jì)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(hào),通過使用I / O的嵌入式模塊介紹網(wǎng)頁(yè);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(shí)施相關(guān)的信號(hào)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(diǎn)。
CAC有一個(gè)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(diǎn),就已經(jīng)很困難,為用戶實(shí)施在數(shù)控應(yīng)用程序。因此,一個(gè)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(duì)于這一點(diǎn),一個(gè)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(cè)數(shù)據(jù)數(shù)控機(jī)床,模塊的I / O信號(hào)在數(shù)控被分配到PLC的I / O信號(hào)。另一方面,OAC有一個(gè)基于PC的開放式架構(gòu),運(yùn)作獨(dú)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(diǎn)。正因?yàn)槿绱?,一個(gè)簡(jiǎn)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(hào)傳感和數(shù)據(jù)通過RS232/422行收購(gòu)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(shí)現(xiàn)OAC和內(nèi)部功能內(nèi)外部服務(wù)器?;ヂ?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(gè)方便的結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。檢查和獲得機(jī)床I / O信號(hào)的數(shù)據(jù),只需要信號(hào)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(jì)算機(jī)上的DAU一個(gè)緊湊的結(jié)構(gòu),比板型(Advantech,2002)更有效可以簡(jiǎn)單地連接I / O信號(hào)。試圖通過監(jiān)測(cè)加工狀態(tài),應(yīng)用程序通過DAU零部件溫度和振動(dòng)的檢查方法,可以通知檢查時(shí)間和零部件的更換時(shí)間。通過這個(gè)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(diǎn)監(jiān)測(cè)使用的DAU。在實(shí)驗(yàn)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?;贗nternet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(gè)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(dòng)和主軸溫度的實(shí)驗(yàn),傳輸?shù)哪M值在OAC和DAU之間的通信協(xié)議實(shí)時(shí)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(shí)驗(yàn),如圖3所示功能的應(yīng)用程序代碼,實(shí)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(shí)施,使用vbscrip,JavaScript和活動(dòng)服務(wù)器頁(yè)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(gè)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(gòu)數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)傳輸從外部數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(gè)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(kù)表中。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的遠(yuǎn)程檢查,實(shí)現(xiàn)了通過設(shè)計(jì)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(shí)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(gòu)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(jì)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(jì)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(gè)web腳本模塊的模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。基于互聯(lián)網(wǎng)的變種數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程檢查,通過擬議的計(jì)劃表見圖7
在CAC的機(jī)床的情況下,一個(gè)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(diǎn)的機(jī)床之間分配,監(jiān)視和控制遠(yuǎn)程站點(diǎn)。展示的內(nèi)容是對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果 I / O的接觸點(diǎn)與當(dāng)前加工/關(guān)狀態(tài)。 CAC的機(jī)床運(yùn)作周期的啟動(dòng)按鈕正在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器上。
在OAC機(jī)床的情況下,收購(gòu)的DAU監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到在遠(yuǎn)程站點(diǎn),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(shí)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(shí)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(diǎn)。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(shí)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(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)高效的檢查CAC機(jī),,使用信號(hào)檢測(cè)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?yàn)樵贑AC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(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)檢查OAC機(jī)床,數(shù)字和模擬信號(hào)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?yàn)閿?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(diǎn)上的網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的遠(yuǎn)程檢查。
隨后,對(duì)CAC和OAC機(jī)的檢查方法進(jìn)行了比較。通過這項(xiàng)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(jì)為一體的綜合經(jīng)營(yíng)的一個(gè)合適的環(huán)境,如建筑的全球管理。這項(xiàng)研究的結(jié)果可能是一個(gè)全球監(jiān)測(cè)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(jì)和實(shí)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(jiǎn)單地對(duì)集成和經(jīng)營(yíng)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(xiàng)目(商務(wù)部,工業(yè)和能源)提供的財(cái)政支持。