CNC数据采集解决方案(2023杭州乐芯科技)

      IOT数据采集平台产品是为满足工业4.0大型集团工厂推出的新一代数据采集平台级产品,可满足单一平台(一个服务器)同时采集各类设备,同时兼容各种工业数据采集协议,单服务器压力测试达1000台,已经稳定在大型集团用户稳定运行。实现各种工业设备数据采集,包括数控机床数据采集、切割机数据采集、机器人数据采集、PLC数据采集、各种工业仪表(各类传感器、智能电表等)。并实现数据对接各大工业平台(如:根云平台、施耐德平台、阿里云平台等)。

功能:

(1)系统基于B/S架构,兼容各种标准工业协议,在统一平台下进行配置数据采集,实现CNC、机器人、PLC类设备等各类工业设备数据采集

  1. 设备建模,根据不同设备类型,提供设备采集点位建模,针对不同类型设备建立不同数据采集模型,并且可存储为模板,方便同类型模型使用,可通过设置参数及模块化扩展采集协议开发,完成数据采集。
  2. 可提供一些常用设备采集模型(即常用的点位),如CNC、机器人、PLC类设备、AGV、注塑机等。
  3. 采集平台为可视化成熟平台,可进行采集设备添加、删除、编辑分组操作,方便后期维护。
  4. 采集平台可对原始数据及逻辑计算数据进行查看,方便后期维护。
  5. 采集平台可对数据进行格式转换(如string、byte、int16、int32、double等格式),支持对采集数据过滤、筛选功能。
  6. 采集平台支持可视化逻辑计算功能,包括点位逻辑计算(脚本语言)、点位数据组合逻辑、不同采集来源数据组合逻辑,以实现现场复杂产线设备数据采集。
  7. 采集端需有采集异常诊断功能,包括平台端提示采集错误报警显示。另外出现设备断电,网络临时断开,采集异常等故障时可以自动重连。

软件具备分布式部署能力,标准化数据接口,统一化WEB页面进行管理及配置。

CNC数据采集解决方案(2023杭州乐芯科技)_第1张图片

     CNC 数据采集方式及描述

2.1 数控系统型号决定采集方式及内容

经我司数据采集工程师对生产现场设备调研,初步确认的采集方案分如下三种:

2.1.1网口类型数控系统通过网口协议直接采集

        针对现场网口型数控系统,如发那科、西门子、海德汉、大隈、马扎克、科德、广州数控等数控系统,通过网口直接读取数据,读取的数据内容主要包括“开机时间,关机时间, 报警状态,报警号,报警信息,报警时长,设备状态,程序号,加工时间,产量,进给 F, 进给倍率,主轴转速 S,主轴倍率,坐标值,主轴负载,各轴负载,当前刀具号等”。

CNC数据采集解决方案(2023杭州乐芯科技)_第2张图片

       平台支持的采集CNC品牌及详细版本列表(不在表格中,请咨询客服,协议支持持续更新):
具体系统支持:

型号

类型

版本

接口

采集方式

发那科

0i C/D/F 系列

全部

网口

网络协议采集

15i/16i/18i/21i B 系列

全部

网口

网络协议采集

30i/31i/32i A/B 系列

全部

网口

网络协议采集

150i/160i/180i/210i/300i/310i/

320i (windows 版本)

全部

网口

网络协议采集

西门子

Siemens 808D(ADVANCE 有网络协议采集)

全部

网口

网络协议采集

Siemens 810D

全部

网口

网络协议/MPI

Siemens 840D WinNT

全部

网口

网络协议采集

Siemens 840D/840Dpl WinXP

全部

网口

网络协议采集

Siemens 828D

全部

网口

网络协议采集

Siemens 840Dsl WinXP/Win7(PCU)

全部

网口

网络协议采集

Siemens 840Dsl Linux (TCU)

全部

网口

网络协议采集

三菱

MITSUBISHI M70/700 C70/700

全部

网口

网络协议采集

MITSUBISHI M80/800

全部

网口

网络协议采集

MITSUBISHI M700/M800 (windows

版本)

全部

网口

网络协议采集

海德汉

TNC 640 HSCI

全部

网口

购买 DNC#18

TNC 620 HSCI

全部

网口

购买 DNC#18

TNC 320

全部

网口

网络协议采集

iTNC 530 HSCI

全部

网口

网络协议采集

iTNC 530

全部

网口

网络协议采集

华中数控

HNC 808/818/848

8 系列以

网口

网络协议采集

广州数控

GSK988TA 及以上

2017 年以上版

网口

网络协议采集

640T/640M (Win95/2K)

全部

网口

协议采集

Matrix Nexus (WinXP)

全部

网口

MT 协议采集

Matrix NexusⅡ (Win7)

全部

网口

MTCONNECT 协议或 IF

协议

Smart

全部

网口

MTCONNECT 协议或 IF

协议

Smooth C

全部

网口

MTCONNECT 协议或 IF

协议

Smooth G/X (Win8)

全部

网口

MTCONNECT 协议或 IF

协议

BROTHER

TC-22B/31B/32BN/S2D/R2B20B/S2D

z/S2DNz

全部

网口

网络协议采集

S500X1/S700X1/M140X1

全部

网口

网络协议采集

SYNTEC

3 系列/EZ 系列

软件版本在10.116.16.XX

以上

网口

网络协议采集

6 系列/10 系列/11 系列

网口

网络协议采集

20 系列/21 系列/200 系列

网口

网络协议采集

OSP-P20M (Windows)

全部

网口

O-API 购买协议

OSP-P200/300M (Windows)

全部

网口

O-API 购买协议

MORI SEIKI (MITSUBISHI M730BM)

全部

网口

MTCONNECT 协议

DMG (SIEMENS)

全部

网口

网络协议采集

DMG (HEIDENHAIN)

全部

网口

网络协议采集

DMG (FANUC)

全部

网口

网络协议采集

JINGDIAO

JD50 以上

全部

网口

购买协议采集

HAAS

HAAS

全部

串口

串口

HAAS (100.16.000.1023/1013)

全部

网口

网口

东芝

T888

全部

串口

T999

全部

串口

FAGOR

FAGOR 8055

全部

串口

串口

FAGOR 8065/8070

全部

网口

网络协议采集

MAKINO

MAKINO (FANUC)

全部

网口

网络协议采集

MAKINO (MISUBISHI)

全部

网口

网络协议采集

网口设备采集详细数据管理与分类见下表:

        1. CNC 全功能采集的数据内容

数控设备(CncMach)

类型

数据说明

字段名

备注

数据类

平台需

老旧设

设备信息

设备ID

DeviceID(PK)

设备唯一编号

STRING

公司

CompanyNo

公司代码(例如:1000)

STRING

工厂

factoryNo

工厂代码(例如:5802)

STRING

资产编码

AssetNo

资产编号(例如:105XXXX)

STRING

设备名称

DeviceName

三一设备名称

STRING

设备类型

DeviceType

二级工艺编号

STRING

系统型号

CncType

数控系统品牌:FANUC

STRING

基本信息

序列号

SerNum

数控系统唯一标识

STRING

软件版本

NcVer

软件版本

STRING

伺服轴数

Axes

伺服轴总数

INT

主轴数

SpinNum

主轴总数

INT

主轴最高转

MaxSpeed

主轴最高转速 r/min

FLOAT

状态信息

工作状态

Status

1:作业 2:待机 3:故障 4:关机

INT

急停

Emg

0:正常 1:急停

INT

报警

Alarm

0:正常 1:报警

INT

工作模式

Mode

1:自动 2:编辑 3:MDI 4:DNC 5:手轮 6:

手动

INT

坐标信息

轴名称

AxisName

各轴以‘|’进行分割

STRING

机械坐标

MachPos

各轴以‘|’进行分割

STRING

绝对坐标

AbsPos

各轴以‘|’进行分割

STRING

相对坐标

RelPos

各轴以‘|’进行分割

STRING

剩余距离

RemPos

各轴以‘|’进行分割

STRING

程序信息

程序运行状

NcStatus

NC 程序状态

STRING

主程序号

MainPgm

当前加工主程序

STRING

主程序注释

MainPgmMsg

主程序注释

STRING

当前程序号

CurPgm

当前加工程序号

STRING

当前程序注

CurPgmMsg

当前加工程序注释

STRING

切削时间

CutTime

程序切削时间(秒)

INT

加工时间

CycSec

程序加工时间(秒)

INT

程序行号

CurSeq

当前执行的程序行号

STRING

产量

PartCnt

当前的产量

INT

当前程序块

CurNcBlk

当前正在加工程序代码

(50 字符以内)

STRING

刀具信

刀具号

TCode

刀具号 T

STRING

工况信息

切削倍率

OvFeed

切削倍率%

FLOAT

主轴倍率

OvSpin

主轴倍率%

FLOAT

切削速度

ActFeed

切削速度F

单位:m/min

FLOAT

切削指定速

FCode

指定的转速 F

单位:m/min

FLOAT

主轴速度

ActSpin

主轴转速S

单位:r/min

FLOAT

主轴指定转

SCode

指定的主轴转速

单位:r/min

FLOAT

伺服温度

SvTemp

以‘|’进行分割

STRING

伺服负载

SvLoad

以‘|’进行分割

STRING

主轴温度 1

SpinTemp1

第一主轴温度

INT

主轴负载 1

SpinLoad1

第一主轴负载

FLOAT

主轴温度 2

SpinTemp2

第二主轴温度

INT

主轴负载 2

SpinLoad2

第二主轴负载

FLOAT

报警信

报警信息

AlarmMsg

JSON 字符串

STRING

      1. 串口类型的数控系统,添加相应的协议转换硬件从 PLC 采集数据

发那科系统的老设备,主要是 GEFANUC,FANUC18-M/0i-T/0i-TB/0i-TC 等系统,需加装FANUC-PCMCIA 专用网卡(部分太老的设备不支持接入该硬件,没有 PCMCIA 接口,如 GEFANUC, FANUC18-M 需添加 IO 硬件采集),此硬件可以同时实现 MDC 数据采集和 DNC 程序传输。读取的数据内容主要包括“开机时间,关机时间,报警状态,报警号,报警信息,报警时长,设备状态,程序号,加工时间,产量,进给 F,进给倍率,主轴转速 S,主轴倍率,坐标值,主轴负载,各轴负载,当前刀具号,”(其中部分数据可能老系统不发布)。

西门子系统的老设备,主要是 810D,840D_TCU,840D_NCU 等系统,此类设备需加装西门子协议转换网关 WTGNet-S7MPI,通过 S7 协议从数控系统的 PLC 读取数据,读取的数据主要

为“机床的开机、关机、运行、空闲、报警状态,机床轴坐标位置数据(轴坐标位置数据嵌入 PLC 时),机床操作模式,实时显示机床当前所处的状态,如编辑状态、自动运行状态、手动状态、MDI/MDA 状态;报警号、报警内容、报警开始及结束时间;机床的开机、关机时间;加工程序运行开始、结束时间;主轴功率(功率值嵌入 PLC 时);主轴负载(负载值嵌入 PLC 时);主轴转速、进给速度(速度值嵌入 PLC 时);主轴转速倍率 S、进给倍率 F;当前使用的加工程序名称(加工程序名嵌入 PLC 时);当前使用的刀具号或名称”。

      1. 没有相应接口或无法获取厂家支持的添加 IO 硬件采集基础数据

车间里电火花、快走丝、慢走丝以及部分磨床和厂家定制系统(厂家无法提供技术支持) 的设备,通过添加 IO 硬件的方式采集,有三色灯的设备可以通过三色信号获取设备状态,无三色灯设备则通过设备的电流大小来判断设备的状态,读取的数据主要是“报警开始、结束时间;机床的开机、关机时间;加工程序运行开始、结束时间”。

    1. MDC 数据采集系统实现数据标准化管理

针对现场不同类型、品牌、厂家的数控设备,MDC 数据采集系统采用统一标准的数据字典,部分设备没有相关数据的不写入数据。

数据字典案例如下:

2.2.1.1 CNC 采集数据规范字典说明

序号

点位名字

描述

备注

CNC06_1

MachineID

CNC06_2

MachineName

CNC06_3

IDnum

采集序号

CNC06_4

MachineSN

CNC06_5

MachineType

CNC06_6

MachineIP

CNC06_7

MachineMode

机床模式

CNC06_8

MachineStatus

机床状态

CNC06_9

PowerOnTime

开机总时间

开机累积时间

CNC06_10

RunningTime

运行时间

累积运行时间

CNC06_11

CuttingTime

切屑时间

累积切屑时间

CNC06_12

ProcessingPart

程序名称

程序注释

CNC06_13

CurrentProgramName

程序号

CNC06_14

ProcessingCount

产量

当前产量

CNC06_15

ProcessedCount

累积产量

CNC06_16

SpindleLoad

主轴负载

CNC06_17

SpindleSpeed

主轴转速

CNC06_18

SpindleOverride

主轴倍率

CNC06_19

FeedOverride

进给倍率

CNC06_20

SpindleSpeedSet

主轴设定倍率

CNC06_21

FeedSpeedSet

进给设定速度

CNC06_22

FeedSpeed

进给速度

CNC06_23

AlarmType

报警类型

CNC06_24

AlarmNo

报警号

CNC06_25

Alarm

报警信息

CNC06_26

Tool

当前刀具号

CNC06_27

Yload

Y 轴负载

CNC06_28

Xload

X 轴负载

CNC06_29

Zload

Z 轴负载

CNC06_30

Bload

B 轴负载

CNC06_31

CreateTime

创建时间

CNC06_32

CoorX

X 轴机械坐标

CNC06_33

CoorY

Y 轴机械坐标

CNC06_34

CoorZ

Z 轴机械坐标

其中:

1:运行(Running),2:待机(Standby),3:关机(Offline

)4:报警 (Alarm)

    1. 数采现场施工说明

由于数控系统不同,所采用的采集方式不一样,现场施工也有差异,具体如下:

  1. 网口型数控系统:网线直接采集;

CNC数据采集解决方案(2023杭州乐芯科技)_第3张图片

 CNC数据采集解决方案(2023杭州乐芯科技)_第4张图片

  1. 串口型数控系统:添加相应协议转换硬件采集;

  1. 无接口数控设备:添加 IO 硬件或智能电表采集; 具体实施见如下详细内容。

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