数控机床状态和数据实时采集及分析

FANUC数控系统的机床数据采集(2012-05-24 14:13:55)▼分类：机床数据采集及监控标签：发那科fanuc数据采集0i16i18i同西门子数控系统一样，日本发那科（FANUC）生产的数控系统是全球数控机床上装备的主要的系统之一。

从上世纪70年代以来，其生产的系统种类较多，较常用的如早期的FANUC 0/6/15/18系统等，后随着数字驱动技术和网络技术等技术的发展，又推出了i系列的系统，如FANUC 0i/15i/16i/18i/21i/31i等数控系统。

早期的FANUC系统开放性差，通常使用宏程序和硬件连接方式进行数据采集，但采集的数据比较少，而且实时性差，对加工和操作带来影响。

但这类系统目前已逐渐淘汰，使用量比较小。

在i系列数控系统中，由于配置的不同，则可使用不同的方法进行数据采集。

在配有网卡的数控系统中可利用FANUC系统的数据服务功能实现数据采集。

在FANUC的许多系统中网卡都是选件，而在最新的系统上，网卡逐渐变成了标准配置，如FANUC 0i-D等。

制造数据管理系统MDC对于具有以太网的FANUC数控系统，可采集的数据量也非常多。

典型的数据包括：–操作方式数据：手动JOG、MDA、自动、编辑等–程序运行状态：运行，停止，暂停等–主轴数据：主轴转速、主轴倍率，主轴负载，主轴运转状态–进给数据：进给速度、进给倍率–轴数据：轴坐标，轴负载–加工数据：当前执行的程序号；当前使用的刀具–报警数据：报警代码、报警和信息容所有数据均实时后台采集，不用任何人工干预。

制造数据管理系统M对于不具有以太网的FANUC i系列的数控系统，也可采集大量的数据。

典型的数据包括：–操作方式数据：手动JOG、MDA、自动、编辑等–程序运行状态：运行，停止，暂停等–主轴数据：主轴转速、主轴倍率，主轴负载，主轴运转状态–进给数据：进给速度、进给倍率–加工数据：执行的程序号；使用的刀具号–报警数据：NC报警和PLC报警状态所有数据均实时后台采集，不用任何人工干预，也无需修改NC程序。

数控机床数据采集1. 引言数控（Computer Numerical Control，简称CNC）机床是一种利用计算机控制系统来运行和控制机床的设备。

它通过与计算机连接，可以实现自动化的加工过程，提高生产效率和加工精度。

在数控机床的运行过程中，数据采集是非常重要的一环，它可以帮助厂商监测机床的状态、提供纠错和优化建议，并进行生产数据的分析与统计。

本文将介绍数控机床数据采集的基本概念、流程和应用。

2. 数据采集的基本概念数据采集是指从机床控制系统中提取有用的信息，并进行记录、处理和分析的过程。

在数控机床中，数据采集主要包括以下几个方面：2.1 运行状态监测通过采集机床的运行状态数据，可以及时监测机床的工作状况，包括机床的运行时间、工作速度、加工负荷等方面的指标。

这些数据可以用来判断机床的性能是否正常，是否需要进行维护和保养。

2.2 故障诊断与纠错数据采集还可以用于故障诊断与纠错。

通过采集机床运行过程中的异常数据和错误信息，可以判断出可能存在的问题，并进行相应的调整和修复。

这可以提高机床的稳定性和可靠性，减少故障停机时间。

2.3 生产数据分析与统计对机床生产过程中的数据进行分析和统计，可以得到生产过程的特征和规律。

这有助于优化生产过程，提高生产效率和产品质量。

同时，也可以根据数据分析的结果进行生产计划的调整和优化，以满足不同的订单需求。

3. 数据采集的流程数控机床数据采集的流程主要包括数据获取、数据传输、数据处理和数据存储等多个环节。

下面将对每个环节进行详细介绍。

3.1 数据获取数据获取是指从数控机床中提取数据的过程。

数控机床的控制系统通常会提供各种接口和协议，用于与外部设备进行数据交换。

可以通过这些接口将数据传输到数据采集设备上。

数据获取的方式可以是实时采集，也可以是定期采集，根据实际需求进行选择。

3.2 数据传输数据传输是指将采集到的数据传输到数据处理设备的过程。

数据传输可以通过有线或无线方式进行，常见的有以太网、USB和Wi-Fi等。

《基于Flink的机床状态实时采集与监控系统的设计与实现》一、引言随着工业 4.0时代的到来，智能制造成为了工业发展的新趋势。

机床作为制造业的核心设备，其实时状态采集与监控对于提高生产效率、降低故障率具有重要意义。

本文将介绍一种基于Flink的机床状态实时采集与监控系统的设计与实现，以实现对机床状态的实时监测和数据分析。

二、系统需求分析本系统的主要目标是实现对机床状态的实时采集、监控和分析。

为此，我们需要分析系统所需的功能模块、性能需求和安全性需求。

功能模块包括：1. 数据采集模块：负责从机床传感器中实时采集数据。

2. 数据传输模块：负责将采集的数据传输至数据中心。

3. 数据处理模块：负责对数据进行实时处理和分析。

4. 监控展示模块：负责将处理后的数据以图表等形式展示给用户。

性能需求包括：1. 实时性：系统应能在短时间内对机床状态进行实时监测。

2. 准确性：系统应能准确采集和传输机床状态数据。

3. 可扩展性：系统应具有良好的可扩展性，以适应不同类型和规模的机床。

安全性需求包括：1. 数据加密：确保数据在传输过程中的安全性。

2. 权限控制：确保只有授权用户才能访问系统。

三、系统设计本系统采用Flink作为核心处理引擎，实现机床状态的实时采集、传输、处理和监控。

系统架构主要包括数据采集层、数据传输层、数据处理层和监控展示层。

数据采集层通过传感器实时采集机床状态数据，并将其传输至数据传输层。

数据传输层采用可靠的数据传输协议，将数据传输至数据中心。

数据处理层利用Flink对数据进行实时处理和分析，包括数据清洗、统计分析等。

监控展示层将处理后的数据以图表等形式展示给用户。

四、关键技术实现1. 数据采集：采用传感器技术，实时采集机床状态数据。

为保证数据的准确性和实时性，需选择合适的传感器和采样频率。

2. 数据传输：采用可靠的数据传输协议，如MQTT或Kafka 等，将数据从机床传输至数据中心。

为保证数据的安全性，需对数据进行加密处理。

基于数控机床实时数据采集的OEE计算方法研究陈冉升,叶文华(南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室,江苏南京210016)摘要:设备停机时间、开动时间、有效运行时间和产量等车间现场数据是设备综合效率(OEE)计算分析的基础。

在使用OEE分析设备效率损失时,设备停机时间是首先关注的因素。

然而,要准确记录数控机床的停机时间和机床使用过程中的换料换刀等短暂状态的时间通常比较困难,从而造成设备时间损失分析存在偏差。

针对这一问题,通过应用数控机床实时数据采集系统来准确获取机床状态数据,提出了一种应用实时状态数据进行OEE计算的新方法。

该方法能够客观方便地分析设备的效率损失,并弥补了设备综合效率和设备完全有效生产率在瓶颈设备分析上的不足。

关键词:设备综合效率;设备完全有效生产率;实时数据采集;停机损失中图分类号:TG659文献标识码:A文章编号:1672-1616(2008)17-0058-05设备综合效率(Overall Equipment Effective-ness,OEE)是全面生产维护(Total Productive M aintenance,TPM)的重要组成部分,它能够全面地反映设备的有效利用率,并通过时间损失分析为改善生产模式提供必要的信息[1]。

然而不同企业间生产设备的使用管理要求有所不同,并且OEE 在实际生产中将与班次、员工、设备、产品规格等各种生产数据紧密联系,而这些数据的采集涉及生产过程的众多部门,所以我国各企业中没有普遍采用OEE指标。

另外,各企业采用的生产数据采集方式也有所不同,有些企业采用人工数据采集,有些企业则采用自动数据采集,这将直接影响OEE分析的准确性。

目前国际上通行的做法是运用企业制造信息化技术并采用设备综合效率和设备完全有效生产率(Total Effective Equipment of Produc-tion,TEEP)2个指标来全面衡量设备的效率发挥情况,找到影响生产效率的瓶颈,并对其进行跟踪和改进,最终达到提高企业生产效率的目的。

Predator MDC™ 生产数据及设备状态信息采集分析管理系统>> 概述Predator MDC™ (Manufacturing Data Collection & Status Management)是一套用来实时采集、并报表化和图表化车间的详细制造数据和过程的软硬件解决方案。

Predator MDC™ 通过多种灵活的方法获取生产现场的实时数据(包括设备、人员和生产任务等)，将其存储在Access , SQL 和Oracle 等数据库，并以国内外先进的精益制造(Lean Manufacturing)管理理念为基础，结合系统自带的近100种专用计算、分析和统计方法，以1300多种报告和图表直观反映当前或过去某段时间的生产状况，帮助企业生产部门通过反馈信息做出科学和有效的决策。

企业在打造制造信息化车间管理方案设计中，SFC 底层数据管理支撑平台软硬件系统是必不可少的。

对于已经具备ERP ，MRP Ⅱ，MES等上层管理系统，且需要实时了解车间详细制造生产数据的企业，Predator MDC™是绝佳的选择。

世界顶尖的制造车间信息数据采集和设备监控系统Predator MDC™ 目前有两种版本可供您选择：•Predator MDC Express 基础版•Predator MDC 专业版为何需要使用Predator MDC™ 系统Predator MDC™ 可以帮助公司负责生产和设备管理部门的决策者回答很多现时制造方面的疑难问题，从而帮助改善和优化生产工艺过程。

这些问题诸如:◆现时生产中正在进行的是哪些工作或生产哪些部件？◆有多少零部件在生产过程中已经报废？◆谁在进行零部件的生产？哪一班？◆零部件的生产时间如何？◆零部件当前正在哪一台机器上制造？设备是在加工中、故障还是空闲着？◆生产停止的原因是什么？◆产量是由于哪些原因下降？◆停工时间的成本怎样？◆生产绩效分析。

◆等等所有这些问题的答案都可以从任何一台计算机上显示出来，并且可以衍生到企业任何一个管理层的细节。

数控机床的数据采集与分析方法数控机床是一种高精度、高效率的机械设备，广泛应用于制造业的各个领域。

为了实现对数控机床的监控和优化，数据采集与分析方法是至关重要的。

本文将探讨数控机床的数据采集方式以及如何利用这些数据进行分析。

一、数据采集方式1. 传感器数据采集：通过安装传感器在数控机床的各个部位，如进给轴、主轴、刀库等位置，采集到机床运行时的各种物理量，如温度、振动、电流等。

利用这些传感器采集的数据，可以获取到机床在运行过程中的状态信息。

2. PLC数据采集：数控机床通常配备了可编程逻辑控制器（PLC），它可以通过读取和记录机床的输入输出信号，来实现对机床运行状态的监控。

通过提取PLC的数据，可以了解机床的运行时间、工件加工质量以及故障诊断等信息。

3. 数据采集系统：数控机床可以配备专门的数据采集系统。

该系统通过与机床控制系统的数据接口通信，实时获取机床的运行状态数据。

这样的系统可以提供更加详细和全面的数据采集，包括工件的加工参数、刀具状态以及轴向位置等。

二、数据分析方法1. 统计分析：通过对采集到的数据进行统计分析，可以得到机床运行过程中的常规参数统计，如平均值、方差和标准差等。

这些统计数据可以用来评估机床的稳定性和性能，比如工件尺寸的精度和表面质量的均一性等。

2. 趋势分析：将采集到的数据进行时间序列分析，可以得到机床的运行趋势。

通过观察趋势的变化，可以发现机床运行过程中的异常情况，如加工误差的积累、刀具磨损的增加等。

这样的分析可以帮助制定合理的维护计划，提高机床的稳定性和可靠性。

3. 故障诊断：通过对采集到的数据进行故障诊断分析，可以实现对机床故障的及时发现和处理。

通过比较机床的实际运行数据与预设的参数，可以检测机床是否存在异常现象，如传感器故障、电机电流超载等。

利用故障诊断分析，可以提前预警并避免机床故障的发生。

4. 数据挖掘：利用数据挖掘算法，可以从大规模的机床数据中发现潜在的规律和关联。