基于CPS的機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著機(jī)床設(shè)備在企業(yè)大規(guī)模使用，機(jī)床故障時(shí)常發(fā)生，為了減少機(jī)械事故，對(duì)機(jī)床進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和高效管理十分必要。而隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)正朝著由傳統(tǒng)的單一控制、局部互聯(lián)走向智能化、集成化和開放化方向發(fā)展。而信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical System, CPS）將計(jì)算、通信和控制技術(shù)有機(jī)融合的思想，正符合當(dāng)前機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展要求，所以研究基于 CPS的機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)符合機(jī)床監(jiān)控未來發(fā)展方向，有著重要意義。
　

2、　本文首先系統(tǒng)地分析了機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和信息物理融合系統(tǒng)的基本構(gòu)成，提出了基于CPS的機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)模型。模型按功能劃分系統(tǒng)為數(shù)據(jù)感知層，網(wǎng)絡(luò)傳輸層和決策控制層三部分。針對(duì)機(jī)床工作環(huán)境，在數(shù)據(jù)感知層分析了數(shù)據(jù)感知采集的方法，并選取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；在網(wǎng)絡(luò)傳輸層通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)方法的研究，設(shè)計(jì)出了合適的網(wǎng)絡(luò)通信方案；在決策控制層，針對(duì)機(jī)床監(jiān)控實(shí)際需求，通過研究實(shí)時(shí)控制決策和反饋報(bào)警機(jī)制，設(shè)計(jì)出了服務(wù)器/

3、客戶端為主體結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)功能，并實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行器對(duì)機(jī)床實(shí)時(shí)控制和協(xié)同控制的功能。最后系統(tǒng)采用基于NI（美國國家儀器）WSN模塊和CompactRIO嵌入式實(shí)時(shí)控制器完成基于CPS的機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)下位端硬件的設(shè)計(jì)，并通過LabVIEW（虛擬儀器技術(shù)）實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的WSN模塊程序、嵌入式實(shí)時(shí)模塊程序和上位機(jī)模塊程序的開發(fā)。最終將所設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用在機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、性能良好，可完成對(duì)多個(gè)機(jī)床的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能診斷，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)