基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺，包括智能設備層，監(jiān)測層和互聯(lián)網(wǎng)層，智能設備層主要由若干個智能采集模塊組成，用以實現(xiàn)人機交互和數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測層由監(jiān)控主機和與之相連的Zigbee通信模塊和網(wǎng)絡攝像頭組成，用以將采集的數(shù)據(jù)和監(jiān)測的車間現(xiàn)場實況傳送至監(jiān)控主機，互聯(lián)網(wǎng)層與用戶客戶端相連，使客戶端通過以太網(wǎng)訪問監(jiān)控主機中采集的數(shù)據(jù)，進行可視化遠程監(jiān)控和人機交互。本實用新型可監(jiān)測制造車間的總體概況以及采集傳送各機床相應的工作參數(shù)，還能對制造車間數(shù)控機床的運行狀況和實際能效進行可視化遠程監(jiān)測、統(tǒng)計分析和綜合管理，可顯著提高車間管理效率。
【專利說明】基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種生產(chǎn)線可視化能效管理監(jiān)測平臺裝置，具體的說是一種基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺。
【背景技術】
[0002]目前，管理監(jiān)測系統(tǒng)主要由外終端機、采集模塊、信息傳送模塊及外部以太網(wǎng)為媒介形成一管理系統(tǒng)對數(shù)控加工車間實施監(jiān)測。國外數(shù)控機床管理平臺其監(jiān)測技術頗具先進性，可靠性也較好，但是該系統(tǒng)大多數(shù)都是基于機床操作系統(tǒng)實現(xiàn)的監(jiān)測，其功能和軟件的移植性較差。市面上也存在有國內(nèi)開發(fā)的數(shù)控監(jiān)測管理平臺，從功能來看，只實現(xiàn)參數(shù)的簡單監(jiān)測，不便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理與分析，沒有融合到企業(yè)數(shù)控設備管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集單一，操作繁瑣，無法利用無線網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及傳輸，不能給企業(yè)但來理想的經(jīng)濟效益。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了避免采用國外高技術系統(tǒng)平臺可移植性差；國內(nèi)系統(tǒng)技術實施繁瑣且數(shù)據(jù)采集單一等問題，本實用新型專利提出了基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺，不僅能對生產(chǎn)車間進行全程監(jiān)測，而且能對機床運行工作參數(shù)(電壓、電流、溫度、PLC端口、冷卻液及潤滑油剩余)實施現(xiàn)場采集，從而根據(jù)采集信息對機床參數(shù)做出合理化調(diào)整，以提聞生廣率。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺，包括智能設備層，監(jiān)測層和互聯(lián)網(wǎng)層，所述智能設備層主要由若干個智能采集模塊組成，所述若干個智能采集模塊與數(shù)控機床的主電路相串聯(lián)并安裝于數(shù)控機床上；所述監(jiān)測層由監(jiān)控主機和與之相連的Zigbee通信模塊和網(wǎng)絡攝像頭組成，所述智能采集模塊采集的數(shù)據(jù)通過Zigbee通信模塊傳送到監(jiān)控主機，所述網(wǎng)絡攝像頭將監(jiān)測的車間現(xiàn)場實況傳送至監(jiān)控主機；所述互聯(lián)網(wǎng)層與用戶客戶端相連，客戶端通過IP網(wǎng)址訪問監(jiān)控主機中采集的數(shù)據(jù)，進行可視化遠程監(jiān)控和人機交互。
[0006]前述的若干個智能采集模塊可單獨使用，也可多臺同時使用。
[0007]前述的智能采集模塊由負責人機交互的主機和負責數(shù)據(jù)采集的從機構成，所述主機安裝在數(shù)控機床面板上，由觸摸液晶顯示屏，按鍵，RFID模塊和USB接口組成；所述從機安裝在機床內(nèi)部，由采集卡，傳感器和I/O接口電路組成。
[0008]前述的Zigbee通訊模塊由主Zigbee模塊和從Zigbee模塊組成,所述從Zigbee模塊與嵌入式系統(tǒng)的ARM板相連接，所述ARM板與智能采集模塊的采集卡通過COM串口連接，所述主Zigbee模塊與監(jiān)測主機相連，用以將從Zigbee模塊采集的信息傳送至監(jiān)測主機。
[0009]本實用新型所達到的效果是，可通過使用外部以太網(wǎng)，輸入相關網(wǎng)址即可訪問監(jiān)控主機中實時采集的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)控加工車間進行遠程監(jiān)測和信息共享，能充分了解車間概況及機床工作參數(shù)，且可依據(jù)機床參數(shù)對其做出合理化的調(diào)整以提高生產(chǎn)功效，方便能效管理，本實用新型智能化、操作方便，據(jù)此可對生產(chǎn)車間做出合理化管理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進一步說明。
[0011]圖1是本實用新型嵌入式系統(tǒng)數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺的總體結構圖；
[0012]圖2是本實用新型嵌入式智能采集模塊結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]本實用新型公開了一種基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺，如圖1所示，包括智能設備層，監(jiān)測層和互聯(lián)網(wǎng)層，其中，
[0014]智能設備層主要由若干個智能采集模塊組成，智能采集模塊與數(shù)控機床的主電路相串聯(lián)并安裝于數(shù)控機床上，如圖2所示，智能采集模塊由負責人機交互的主機和負責數(shù)據(jù)采集的從機兩大部分組成，主機安裝在數(shù)控機床面板上，由觸摸液晶顯示屏、按鍵、RFID模塊、USB接口組成，機床操作者通過觸摸液晶顯示屏對機床信息進行實時監(jiān)測，RFID模塊可以對上機操作人員的身份進行識別和管理，USB接口方便未來程序的升級，主機采用STM32作為主控制處理器，其中ARM Cortex-M3內(nèi)核，具有高性能、低功耗和低成本等特點；從機安裝在數(shù)控機床內(nèi)部，由采集卡與傳感器、I/O接口電路等組成，采集卡可以采集開關量如PLC的I/O 口狀態(tài)，可以讀取傳感器，如振動傳感器、溫度傳感器，電壓傳感器，電流傳感器等模擬量，還可以采集機床的振動、耗電量、冷卻液剩余量、潤滑油剩余量等數(shù)字量，從而實現(xiàn)機床狀態(tài)參數(shù)的全方位可視化監(jiān)測；智能采集模塊可以單獨使用，也可以多臺同時采集，其主機與從機之間是利用Zigbee組網(wǎng)進行通信。
[0015]監(jiān)測層由安裝微型計算機的監(jiān)控主機、Zigbee通信模塊和網(wǎng)絡攝像頭組成，Zigbee通信模塊將智能采集模塊采集的信息，網(wǎng)絡攝像頭將監(jiān)測的車間現(xiàn)場實況匯集于監(jiān)控主機，并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)信息共享。其中，Zigbee通訊模塊由主Zigbee模塊和從Zigbee模塊組成，所述從Zigbee模塊與嵌入式系統(tǒng)的ARM板相連接，所述ARM板與智能采集模塊的采集卡通過COM串口連接，所述主Zigbee模塊與監(jiān)測主機相連，用以將從Zigbee模塊采集的信息傳送至監(jiān)測主機。
[0016]互聯(lián)網(wǎng)層與用戶客戶端相連，可方便客戶端管理者利用以太網(wǎng)，隨時隨地通過網(wǎng)絡IP地址，訪問監(jiān)控主機中實時采集到的數(shù)據(jù)，進行可視化遠程監(jiān)控和人機交互，更重要的是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)可對加工生產(chǎn)線做出準確的能效管理。
[0017]當數(shù)控機床正常工作時，傳感器便會將電信號由串聯(lián)線路傳給采集卡信號輸入端，然后經(jīng)COM串口把采集數(shù)據(jù)送給嵌入式系統(tǒng)的ARM板進行內(nèi)部處理，Zigbee通訊模塊的從Zigbee模塊與多個嵌入式系統(tǒng)ARM板進行通信,智能采集模塊的采集卡與ARM板無線通信采用延時(延時時間可自行設定)發(fā)送命令，ARM板與從Zigbee模塊采用等延時通信方式，最后主Zigbee模塊根據(jù)從Zigbee模塊將所有接收信號送至監(jiān)測主機，同時網(wǎng)絡攝像頭將車間現(xiàn)場實況傳送至監(jiān)測主機，管理者可隨時隨地通過輸入網(wǎng)址進行遠程監(jiān)測，完成統(tǒng)一管理。同時監(jiān)控主機還可以將接收到的信息通過Zigbee通訊模塊傳送到智能采集模塊的主機上，并經(jīng)由智能采集模塊主機的觸摸液晶顯示屏進行顯示，以便機床操作者進行實時監(jiān)測。主從Zigbee模塊通過Zigbee內(nèi)部自帶協(xié)議棧(網(wǎng)絡地址)進行通信控制設置，使得主、從Zigbee模塊之間數(shù)據(jù)傳輸可靠，互不干擾。
[0018]本實用新型可監(jiān)測加工車間的總體概況以及采集傳送各機床相應的工作參數(shù)，可顯著提高車間管理效率。
[0019]以上所述【具體實施方式】對本實用新型的并聯(lián)控制系統(tǒng)進行了詳細說明，所應理解的是以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則范圍內(nèi)，所做的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺，其特征在于，包括智能設備層，監(jiān)測層和互聯(lián)網(wǎng)層，所述智能設備層主要由若干個智能采集模塊組成，所述若干個智能采集模塊與數(shù)控機床的主電路相串聯(lián)并安裝于數(shù)控機床上；所述監(jiān)測層由監(jiān)控主機和與之相連的Zigbee通信模塊和網(wǎng)絡攝像頭組成，所述智能采集模塊采集的數(shù)據(jù)通過Zigbee通信模塊傳送到監(jiān)控主機，所述網(wǎng)絡攝像頭將監(jiān)測的車間現(xiàn)場實況傳送至監(jiān)控主機；所述互聯(lián)網(wǎng)層與用戶客戶端相連，客戶端通過IP網(wǎng)址訪問監(jiān)控主機中采集的數(shù)據(jù)，進行可視化遠程監(jiān)控和人機交互。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺，其特征在于，所述若干個智能采集模塊可單獨使用，也可多臺同時使用。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺，其特征在于，所述智能采集模塊由負責人機交互的主機和負責數(shù)據(jù)采集的從機構成，所述主機安裝在數(shù)控機床面板上，由觸摸液晶顯示屏，按鍵，RFID模塊和USB接口組成；所述從機安裝在機床內(nèi)部，由采集卡，傳感器和I/O接口電路組成。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控機床可視化能效管理監(jiān)測平臺，其特征在于，所述Zigbee通訊模塊由主Zigbee模塊和從Zigbee模塊組成,所述從Zigbee模塊與嵌入式系統(tǒng)的ARM板相連接，所述ARM板與智能采集模塊的采集卡通過COM串口連接，所述主Zigbee模塊與監(jiān)測主機相連，用以將從Zigbee模塊采集的信息傳送至監(jiān)測主機。
【文檔編號】G05B19/406GK203455669SQ201320574606
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權日:2013年9月16日
【發(fā)明者】汪博, 費凱成, 汪木蘭, 胥保春, 陳夢嘉, 張科 申請人:南京工程學院