基于CPS的智能制造單元監(jiān)測系統(tǒng)的研究.pdf

1、如今智能制造和智能監(jiān)控已經(jīng)是制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢。智能監(jiān)控是涉及機械、電控、計算機等多方面的綜合技術。分布式監(jiān)控是智能監(jiān)控的具體實現(xiàn)，能夠同時對不同節(jié)點，不同產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控并進行分析處理，已廣泛受到制造企業(yè)的重視。目前智能制造產(chǎn)品的市場多為美國、德國、日本等發(fā)達國家所占有。這些產(chǎn)品相對價格昂貴，對于醫(yī)學加工、顯微加工等空間與經(jīng)濟受限的環(huán)境成本較高。因此，本文基于實際工程項目，致力于具體監(jiān)測問題的解決。主要工作內(nèi)容是以CPS（信息物理

2、系統(tǒng)）為思想，以自主研制小型數(shù)控銑床為節(jié)點并對其各軸的信息、機床本體狀態(tài)信息進行監(jiān)測。整個論文主要進行了以下研究：
　　在基于CPS五層理論模型的基礎上研究了智能制造單元機床節(jié)點信息物理系統(tǒng)模型。采用構建機電一體化對象的方式，使用UML對機床進行了抽象建模，為智能制造單元信息物理系統(tǒng)打下基礎。
　　對數(shù)控銑床監(jiān)測系統(tǒng)所需電氣設備方案進行了分析設計。結合機床本體Mach3數(shù)控系統(tǒng)軟件及其運動控制卡對配電方式、輸入輸出信號、驅動

3、器接口通信等方面進行了深入了解，為監(jiān)測系統(tǒng)的搭建打下基礎。
　　研究了基于Profinet總線的上位機監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)。將機床的IO、RS485等通信端口的信息通過PLC IO模塊進行采集輸入到西門子S7-1200PLC中。上位機采用WinCC與Simatic Manager進行組態(tài)編程，實現(xiàn)與PLC通信。在該物理架構下，機床監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)濟性和外觀得到了極大的改善。
　　對分布式任務調(diào)度的算法進行了設計。為后續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)上位機中任

4、務調(diào)度模塊的實現(xiàn)打下基礎。
　　研究了基于MFC界面的監(jiān)測系統(tǒng)設計。以Visual Studio2010為開發(fā)平臺，通過OPC通訊協(xié)議與WinCC通信，進而完成機床重要參數(shù)的監(jiān)測以及部分控制功能的上位機實現(xiàn)。通過基于TCP協(xié)議的SOCKET編程來實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)與機床之間代碼文件傳輸?shù)墓δ埽⒁陨鲜龌谶z傳算法的任務調(diào)度模塊為基礎來完成任務調(diào)度功能。實現(xiàn)了可拓展為針對多節(jié)點的上位機監(jiān)測系統(tǒng)。
　　基于以上的研究，對數(shù)控銑床各軸信