FANUC数控系统的机床数据采集

1、.fanuc 数控系统的机床数据采集 (2012-05-24 14:13:55)标签：发那科fanuc数据采集0i16i18i分类： 机床数据采集及监控同西门子数控系统一样，日本发那科（fanuc）生产的数控系统是全球数控机床上装备 的主要的系统之一。从上世纪 70 年代以来，其生产的系统种类较多，较常用的如早期的 fanuc 0/6/15/18 系统等，后随着数字驱动技术和网络技术等技术的发展，又推出了 i 系列 的系统，如 fanuc 0i/15i/16i/18i/21i/31i 等数控系统。早期的 fanuc 系统开放性差，通常 使用宏程序和硬件连接方式进行数据采集，但采集的数据比较少，

2、而且实时性差，对加工和 操作带来影响。但这类系统目前已逐渐淘汰，使用量比较小。在 i 系列数控系统中，由于配置的不同，则可使用不同的方法进行数据采集。在配有网卡 的数控系统中可利用 fanuc 系统的数据服务功能实现数据采集。在 fanuc 的许多系统中 网卡都是选件，而在最新的系统上，网卡逐渐变成了标准配置，如 fanuc 0i-d 等。制造数据管理系统 mdc 对于具有以太网的 fanuc 数控系统，可采集的数据量也非常多。 典型的数据包括：操作方式数据：手动 jog、mda、自动、编辑等程序运行状态：运行，停止，暂停等主轴数据：主轴转速、主轴倍率，主轴负载，主轴运转状态进给数据：进给速度

3、、进给倍率轴数据：轴坐标，轴负载加工数据：当前执行的程序号；当前使用的刀具报警数据：报警代码、报警和信息容所有数据均实时后台采集，不用任何人工干预。制造数据管理系统 m 对于不具有以太网的 fanuc i 系列的数控系统，也可采集大量的数 据。典型的数据包括：操作方式数据：手动 jog、mda、自动、编辑等程序运行状态：运行，停止，暂停等主轴数据：主轴转速、主轴倍率，主轴负载，主轴运转状态进给数据：进给速度、进给倍率word 专业资料.加工数据：执行的程序号；使用的刀具号报警数据：nc 报警和 plc 报警状态所有数据均实时后台采集，不用任何人工干预，也无需修改 nc 程序。西门子数控系统在数

4、控机床上得到了广泛的应用，尤其在高档数控机床上应用非常普遍。西 门子数控系统的种类也非常多，如早期的 sinumerik 810m，sinumerik 840c 等模拟系 统。从上世纪 90 年代开始，西门子的数字数控系统开始大规模的使用，形成了两大类主要 的数控系统，即西门子 sinumerik 840d 系列和西门子 sinumerik 802 系列。1. 西门子 sinumerik 840d/810d 系列数控系统sinumerik 840d 系列包括 sinumerik 840d、810d、fm-nc、840di，这些系统具有 大部分相同的接口参数，大部分相同的部件和相同的通信接口。包

5、括近期推出的 solution line 系列的 sinumerik 840dsl,840disl，都具有很多的共通性。在机床数据采集中，根据这些系统配置的人机界面单元的不同则采取的手段也就不同。 该系列的人机界面单元包括采用通用操作系统平台和嵌入式操作平台两大类。通用操作系统 的人机部件有早期 mmc102、mmc103 等，其系统包括 windows 311、windows 32、 windows 95 等；当前使用的 pcu50,pcu50.3 等，其操作系统为 windows nt4.0 和 windows xp 等。在嵌入式操作系统的人机部件早期包括 mm100.2，当前使用的 pc

6、u20 等。制造数据管理系统 mdc 针对这两类配置的数控系统，采用不同的方式实现数据采集，而 采集的数据上基本相同，可采集的数据量也非常多。例如，典型的数据包括：操作方式数据：手动 jog、mda、自动等程序运行状态（运行，停止，暂停等）主轴数据：主轴转速、主轴倍率，主轴负载，主轴运转状态进给数据：进给速度、进给倍率轴数据：轴坐标（机床坐标系、工件坐标系统），轴负载加工数据：当前执行的程序名称、程序路径；当前使用的刀具报警数据：报警代码、报警信息容、报警时间所有数据均实时后台采集，不用任何人工干预。2. 西门子 sinumerik 802 系列数控系统西门子 sinumerik 802 系列

7、数控系统包括 sinumerik 802s/802c/802d 数控系统和 solution line 系列的 sinumerik 802dsl/828d 等数控系统。其在数据接口、操作部件和软 件通信上具有许多相通之处。根据配置和版本的的不同，其通信接口也可分为两大类：以太 网通信和串口通信。sinumerik 802s/802c/802d 以及早期版本的 sinumerik 802dsl 系 统，不具备以太网通信功能，sinumerik 802dsl 后期版本和 sinumerik 828d 系统具备 以太网通信功能。针对不具备以太网通信功能的西门子 802 系列数控系统，制造数据管理系统

8、 mdc 可采 集到如下的典型数据：操作方式：手动，mda、自动等主轴数据：主轴转速、主轴倍率，主轴功率、主轴运转状态word 专业资料.进给数据：进给倍率、进给保持状态程序运行状态（运行，停止，暂停等）加工数据：当前使用的刀具号报警数据：nc 报警， plc 报警状态和 plc 报警号所有数据均实时后台采集，不用任何人工干预。针对具备以太网通信功能的西门子 802 系列数控系统，制造数据管理系统 mdc 可采集 到大量的数据，其数据量与 sinumerik 840d 系列相当。例如，典型的数据包括：操作方式数据：手动 jog、mda、自动等程序运行状态（运行，停止，暂停等）主轴数据：主轴转速

9、、主轴倍率，主轴负载，主轴运转状态 进给数据：进给速度、进给倍率 轴数据：轴坐标（机床坐标系、工件坐标系统），轴负载加工数据：当前执行的程序名称、程序路径；当前使用的刀具 报警数据：报警代码、报警信息容、报警时间所有数据均实时后台采集，不用任何人工干预。制造数据管理系统 mdc（manufacturing data collection and control）主要用于采集 数控机床和其他智能设备的工作和运行状态数据，实现对设备的监视与控制，并对采集的数 据进行分析处理，也可为 mes 和 erp 等其他软件提供数据支持。mdc 系统是机床数据采 集系统和机床数据分析出理系统的集成，是具有数据

10、采集，机床监控，数据分析处理，报表 输出等功能的车间应用管理和决策支援系统。mdc 系统和 nc 程序传输系统 dnc 采用相同的网络结构，系统架构上也完全兼容， 因此可采用同一网络的硬件资源，降低硬件投入，简化系统维护，共享数据资源，从而使用 户获得最大的收益。mdc 系统充分利用机床已有的硬件资源，实现机床通信资源的共享。如 mdc 和 dnc 系统可共用数控系统的网卡或者串口通信端口进行数据采集和程序传输的功能。例如西门子 802d/c/s 系统、fanuc 0i 系统共用一个串口实现 mdc/dnc 两个系统的功能需要。mdc 系统的特点：1)基于以太网络通讯平台以通用以太网为骨干网络

11、，减低硬件投入，增强了数据通讯能力，奠定车间与工业以太 网的发展相适应能力。基于以太网络的模式从而充分利用车间现有网络，可完全与dnc 网 络兼容。2)灵活的数据采集方式由于如今金属加工工业的数控机床数量较大，采用单一系统或单一机床的企业很少，对 于大多数企业，其机床种类比较多，新旧不一，因此如果采用某一种数据采集方式则缺乏灵 活性，从而使得能采集的数据不能最大化。word 专业资料.而根据车间现场具体设备情况采用相应的数据采集方式，既能获得最大的数据量，又能 有效的控制成本投入，取得最佳的性价比。制造数据管理系统 mdc 常见的采用如下方式：软件通讯方式（tcp/ip、串口通讯等）工业总线方

12、式（如 profibus、modbus，can 总线等） 硬件方式（数据采集模块）终端数据采集3)丰富的采集数据量从简单的开关量到复杂的模拟量和字符串，制造数据涵盖车间现场需求的各个方面。常用数控系统（siemens、fanuc、heidenhain、num 等）经验丰富的二次开发能力， 多样化的数据采集手段，让数据的获取拥有最大的可能。典型采集数据：机床操作状态：手动、自动等主轴转速、主轴倍率，主轴功率 进给速度、进给倍率程序运行状态（运行、停止、暂停等） 当前执行的程序名或程序号当前使用的刀具号报警状态和报警信息等4)实时、后台化的数据采集通过与数控系统、plc 系统、以及机床电控部分的集

13、成，实现对机床数据采集的自动化 执行，不需要操作人员的手动操作，这样既保证了数据的实时性，也减少了人工操作产生的 失误，保证数据的真实和准确性。5)专业化、可视化数据处理和分析针对金属加工行业和离散型加工的特点，在采集数据的数据挖掘方面，提供更为专业化的分析和处理。可视化的数据处理和丰富的图形报表展示功能，涵盖了车间应用的各个 方面。并对设备和生产相关的关键数据进行统计和分析如开机率，主轴运转率，主轴负载率、 nc 运行率，故障率。6)与 dnc 系统良好的兼容性mdc 系统与 nc 程序传输系统（dnc）具有良好的兼容能力。mdc 系统与 dnc 系统 采用大部分相同的网络硬件和通信硬件资源

14、。除与公司自身的 dnc 系统完全兼容并集成外， 也与与 cimico、predator、caxa 等第三方的 dnc 系统兼容。系统应用围：根据机床的配置情况，mdc 系统支持各种接入方式的混合接入，可应用于各类数控机 床及 plc 控制设备。1)采用软件通信实现对机床的大量数据采集以软件通信手段为主，采用以太网、串口、mpi 总线等设备进行通信实现数据采集。 该方式几乎不用增加过多硬件即可实现对机床全面的数据采集和监控，其采集和监 控的数据量大，几乎包括数控系统的各个方面的数据典型机床配置word 专业资料.机床系统配置西门子 840d/810d 系列从早期的 win3.11 到 winx

15、p 各系统，从无硬盘的 mmc100 到有硬盘的 pcu50。系统包括：840d 、810d、 fm-nc、840di 、840dsl 、840disl西门子 802 系列802s、802c、802d 、802dsl、828dfanuc i 系列系统配有以太网接口的使用以太网，无网卡的使用串口heidenhain 系统millplus、tnc426/430 、itnc530马扎克（mazatrol）系统mazatrol fusion 640三菱（mitsubishi）系统m70、c70、m60、e60num 系统flexium cnc、axium power cnc 典型的采集数据：机床开关机

16、状态机床操作状态：手动，自动，mdi 等主轴转速、主轴倍率，主轴功率进给速度、进给倍率程序运行状态（运行，停止等）当前执行的程序名称和路径或程序号报警信息及其报警容或者报警状态2) 采用硬件-数据采集模块进行数据采集其他无软件通信能力的机床则可采用数据采集模块实现基本的数据采集，可充分利 用机床的电气设计来完成一定的数据采集，通常可采集如下数据：机床开关机状态主轴功率机床运行状态机床三色灯状态各种模拟和数字信号机床在生产加工过程常分为连续型加工和离散型加工两种类型。连续型加工的特点是 长时间的单一循环过程的加工，如汽车发动机生产线等，其机床的加工工艺和过程几乎是从word 专业资料.不改变的，

17、主要应用于大规模的批量生产。离散型加工则见也小批量和单件加工，工艺和程 序更换频繁，生产过程不易控制。典型离散型工业拥有大量的各种数控机床和设备，包括不同时期、不同种类的和不同 配置的机床，因而数据采集的方法也就不同。另一方面由于离散型加工的特点，从生产管理 和控制上的需要，则要采集尽可能多的数据，如加工的程序，主轴运转状态，机床运转状态， 倍率多少，报警状态等等与生产管理相关的信息。因此，机床数据采集具有以下特点： 1.采集方式的多样性针对不同数控系统，不同通信协议和连接方式（以太网、串口等）采用相匹配的方式或 者混合方式达到采集数据的最大化。2.采集数据的定制性针对数控机床的具体配置和设置

18、，获得所需定义最准确的数据。每一台机床可能都具有 其特殊性。如同样的数控系统，采用数字主轴和模拟主轴，其采集的数据也有所差异。又如 在很多磨床中，主轴（砂轮）要求始终不能停止，无论机床是否在运行或停止，而其他机床 通常在机床停止时主轴也停止了。3.采集数据的统一性由于数控系统和机床设计的差异，其状态的定义也各不相同，如西门子系统中操作方式 包括手动、自动、mda，而 fanuc 系统的操作方式则有 mdi、自动运行、存储器编辑、 手轮、jog 手动等定义，但在上层管理应用上则应规和统一定义，才能在企业管理层统一 应用。现在国外市场上出现了一些对数控机床进行数据采集和监控的系统。现对这些系统的

19、采集方法进行比较一.对高档机床数控系统的数据采集目前常见的数据采集厂家都采用数控系统厂商提供的数据采集软件或系统二次开发软件 来进行数据的采集。其典型的系统采集方式如下：1.西门子 840d/810d 系列系统1） 采用以太网进行数据采集。通常要求西门子 840d 系列系统采用 pcu50 的人机计算 机，windowsnt4.0 和 windowsxp 操作系统，采用以太网卡进行数据采集。在 pcu50 上 安装采集软件，如西门子的 mcis（运动控制信息系统）或者采用 opc 接口进行数据采集。 这种方式采集的数据比较多但对系统配置要求比较高。对于老 840d/810d 和 fm-nc 等

20、系 统受到限制。如采用 win32 或 win95 的 mmc103 的人机单元，pcu20 和 mmc100.2 等无 windows 平台配置的机床。2） 再有采用 plc 通信的方式。就是通过对西门子 840d 系统机床的 s7-300 的 plc 进行 远程访问，从而对机床的一部分数据进行采集。该方式与数控系统的人机单元没有要求。但 机床的 plc 因与具体的机床相关联，需要对每一台机床的 plc 都比较熟悉，才能保证机床 的正常运转不受影响。3） 对西门子中低档系统如 802d、802dsl、828d、802c、802s 等机床无有效的数据采 集方法。2.fanuc 系统1）采用以太网进行数据采集。通常要求 fanuc 系统具有以太网功能，通过 fanuc 的 focas 开发软件包进行开发数据采集软件。采集的数据量比较大。缺点是对机床配置要求 比较靠高，不适应于大量无网卡的机床。word 专业资料.2 ）串口数据采集。常见的采用宏程序进行数据采集。该方式需要在加工宏程序中加入 fanu