基于现场总线的开放式网络化数控系统的设计

图7上层网络结构

　　3.1 现场监控层

　　了解和掌握机床的运行状态，按照用户设定的监控策略有选择地对机床的主轴驱动功率、扭矩、电压、电流和主要工作部位的动态信号进行多参数在线监测和分析。结合历史数据对设备运行状态进行评估，并进行显示和记录。当机床有轻微异常时发出报

　　警提示，以便运行人员及时进行处理；当处于严重异常状态或异常状态达到一定时间而操作人员仍然没有处理时，自动实行保护措施。对于复杂的以及需要作进一步处理的监测状况，则把信息和数据传送给上层网络，由上层功能强大的计算机进行处理。安装在本地控制器上的监控工作站实现现场监控层和上层网络的连接。监控工作站实际上是一套安装在本地数控系统上的客户端数据传输软件。该软件可按照用户要求采集机床指定位置卜-的传感器信号，按照设定好的阈值参数，将待诊断数据和其之前、之后的2N个数据送入上层的监控诊断网和远程监控网。

　　3.2 监控诊断管理层

　　负责整个系统的监控和管理。层中的每一个节点即为在线监测与故障诊断网络系统的一个客户。这些客户单元直接被厂长、总工程师等人员以及总调度室等部门使用。监控管理层可以与数据库、现场监控层进行双向联系。可根据客户需求进行相应组态设置。数据库服务器设在本层，它的任务是根据具体情况建立实时数据库，分配存储空间，保存采集到的数据。根据用户的设置，有选择地把实时数据库中的数据存入历史数据库中，以供进一步分析与诊断。数据库层还可对数据库进行定期处理与维护，如删除无用信息，定期备份等。还可生成时报、班报、日报、周报、月报和年报等运行报表。

　　3.3 远程诊断层

　　通过Internet与监控诊断层连接。远程专家通过输入账号与密码登录数据库服务器，读取各种数据，运行客户端诊断软件进行故障的分析与诊断。最后将诊断结果返回客户端。

　　文中设计的方案已成功应用于TDNC40A四轴加工中心，如图8所示。

图8 TDNC40A四轴加工中心

4 结语

　　试验证明系统工作稳定可靠。基于PC的控制器，既充分地利用了微软操作系统的强大功能又通过引入RTX系统改善了桌面操作系统实时性不强的不足。组件技术的应用，使各种开发工具开发的组件和应用程序以及组件与组件之问可以进行互操作，能方便地建立可伸缩的应用系统。现场总线的应用实现了数控系统底层单元的灵活配置。此外，本文将故障监测和诊断技术与数控相结合，构建了层次化的可监控体系，开发了原型机，在数控系统网络化研究方面进行了一定探索。