基于网络的数控机床状态远程监测系统设计

陈莉

江苏振阳集团有限公司

基于网络的数控机床状态远程监测系统设计

陈莉

江苏振阳集团有限公司

在网络技术以及虚拟仪器技术不断发展的今天，基于网络技术采取虚拟仪器技术开展远程监测工作将会融入工业生产以及日常生活的不同领域。在对数控机床状态具体远程监测系统进行设计的时候，应该遵循可行性以及实用性原则，保证系统结构简单并且具有较高实用性。本文主要对基于网络技术的数控机床状态高效远程监测系统的具体设计进行分析探讨，提出相应的思考和建议。

网络；数控机床状态；远程监测系统；设计

数控机床具有高精以及高效等运行特点，受到了机械制造业的广泛青睐。想要确保数控机床能够高效运行，就必须实时监测机床具体运行状况。监测获得的数据能够给其后期故障诊断、调试以及预测性维护等环节提供参考。在现代数控技术以及通信技术迅猛发展的条件下，远程监测数控机床所处运行状态已经开始变成现实。本文以数控折弯机为研究对象，对其远程监测系统进行设计。

1 远程监测系统的总体设计

1.1 重点监测内容

远程监测系统的主要目的是利用网络连接相应的远程终端以及数控设备，这样就能够在远程终端观察加工质量、机床状态以及进度，同时可以提供故障诊断、调试以及维护等各种技术支持。想要达到该目的，就应该确保远程终端可以得到数控设备具体运行数据。远程监测需要重点监测数控折弯机机床状态、加工过程以及加工质量[1]。

1.2 结构的设计

现阶段，在网络上远程监控设备常用方案包括：B∕S结构（图1）以及C∕S结构（图2）。

图1

图2

其中B∕S结构利用Web浏览器可以统一客户端，把监测系统功能实现重要部分全部集中至相应服务器上；同时客户端里面的逻辑非常少，导致服务器任务十分繁重。另外一种C∕S结构属于典型两层结构，Server端以及Client端共同分担任务，对两端硬件环境所具有的优势进行了充分利用，可以减少系统通信成本[2]。

对于本系统来说，想要同时监测不同终端，就应该将数控设备当做Server端，但因数控系统资源比较有限，同时机床控制主要操作任务，无法承担其他任务，所以需分散处理监测系统各项任务，比较适合采用C∕S模型。本文依据数控折弯机中数控系统的具体特点，遵循可行性以及实用性原则，对C∕S模型结构进行了设计。这一系统结构一共有3层，包括客户层、数据库层以及服务器层。其中客户层负责接收数据并且分析处理数据，再将其展示给客户；数据库层负责实时更新机床运行状态以及加工进度等相关数据；而系统服务器层则按照客户端提出的要求，对系统终端推送具体数据。

2 基于网络技术的远程监测系统具体实现方案

2.1 系统数据库的设计

本文选择MySQL数据库，其属于关系型数据库，同时系统里面存在四个数据库，包括加工数据库、用户数据库、运行参数数据库以及状态数据库[3]。加工数据库里面有质量记录表及运动过程表；用户数据库里面有user表，主要对系统使用权限以及权限等级等进行管理；运行参数数据库里面有机床配置参数、y轴、x轴以及w轴等具体运动控制参数；状态数据库里面有加工状态表以及加工任务表。因为机床运动会形成庞大数据量，因保留太多历史运行数据没有意义，故本系统里面仅保存了最近100道的具体折弯信息。

2.2 系统服务器端以及监测终端的设计

现阶段，嵌入式领域里面的常见GUI项目是Qt、Tiny X以及miniGui等。在这当中，Qt基本上支持每个主流操作系统，秉持面向对象这一思想，建构了完善封装机制，对用户开展模块化开发工作提供了便利。同时，其里面丰富的API能够自由绘制出非常优质的相应人机交互界面。故本设计选择Qt对监控终端及服务器端进行开发。对服务器端实施双线程设计手段，其中实时线程主要任务是采集机床运行状态，并更新到相应实时数据库[4]。另一种非实时线程属于监测服务端，主要对客户端的连接进行侦听。当连接客户端以及服务器后，系统服务端就会按照客户端提出的请求从相应实时数据库里面读取数据，并且将其打包后传输到客户端。这两种线程利用互斥体同步方式，可确保数据统一。

远程客户端中主要包括实时监测模块及非实时监测模块。处于实时监测这一模块时，服务终端应定期对系统客户端传递状态信息；处于非实时模块下时，服务器终端及远程终端应该构建ftp链接，从而一次性接收相关数据文件。等到客户端完成接收数据过程后，需通过分析处理对客户显示图形信息。本系统PLC选择三菱风格的具体监测界面，相关领域专家能按照显示结果调节机床参数，从而有效整定调试机床。

服务器端以及客户端均实施应答机制完成数据传输过程，客户端先对系统服务器传输需求数据对应的具体命令代码，然后服务器端立刻对客户端传输对应数据包。当系统客户端已经请求数据后，如没有收到回包或在很长一段时间中没有收到所需的相应数据包，就会再次发出请求。当处于实时模式下时，通信就使用CRC校验。如没有通过校验，就将丢弃数据，同时对错误进行计数；当所犯错误次数达到限制值时，就会通知用户。

3 结语

本文主要对数控折弯机远程监测系统的有效设计进行分析研究，并设计出了在当前网络技术环境下数控机床状态相应远程监测系统的具体构架。这一系统结构非常简单，不用额外配置其他硬件，具有非常强的实用性以及经济性，可以高效远程监测数控机的具体运行状态。

[1]杨斌,刘克诚.数控机床加工系统远程在线监测方案设计[J].自动化与仪器仪表,2010,06(5)：45-47.

[2]邢永彦等.基于网络的数控机床状态远程监测系统设计[J].机电一体化,2015,13(2)：40-43.

[3]李大胜等.基于ZigBee无线传感网络的数控机床刀具监测系统的设计[J].长春师范大学学报,2016,35(2)：38-42.

[4]熊茂华.基于虚拟仪器的数控机床设备状态远程监测系统[J].工业控制计算机,2010,19(12)：46-47.