一种采用 WIA-PA 协议的数控机床监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种采用WIA‑PA协议的数控机床监控系统，包括数控机床，用于加工零件；数据采集单元，用于采集机床的环境参数数值；无线网络，用于构成数据采集单元与数据解析单元之间的通信；数据解析单元，用于解析数控机床的数据和下发控制指令；服务器，用于所述数据采集单元的备份；其中，所述数据采集单元与所述数据解析单元采用WIA‑PA协议实现远距离的数据通信。本监控系统实现了对数控机床的监控，具有抗干扰能力强、数据传输速率快、系统成本低等特点。

A monitoring system of CNC machine tool based on WIA-PA protocol

【技术实现步骤摘要】
一种采用WIA-PA协议的数控机床监控系统
本技术属于设备监控领域，具体地说，涉及一种采用WIA-PA协议的数控机床监控系统。
技术介绍
目前，我国工业生产装置逐渐走向自动化，但其智能化程度较低，没有一个系统可以对数控机床的运行情况与运行环境进行全面的系统监控，数控机床未能及时进行生产维护，则会导致设备故障或者设备存在安全隐患。如果使用人工的方式对设备进行定期的维护与监控，可能会出现检查方面的纰漏，而且人工检测也不能做到对机床的实时监控，无法科学的对工业设备进行管理与维护。名称为“一种基于WIA-PA协议与以太网技术的智能楼宇节能监控系统”、公开号为CN105807616A的中国专利提出了一种智能楼宇监控系统，它利用WIA无线通信模块与以太网技术相结合，来实现数据的传输与智能楼宇的电量监测，整个系统的数据传输量较小，不适用于运行情况复杂、数据传输量大的数控机床当中。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种能够对数控机床的运行情况和运行环境进行监测和控制的监控系统，通过WIA-PA无线通信技术、以太网TCP/UDP协议、数控机床、数据采集单元、数据解析单元和服务器来实现数据的传输和设备环境信息的监控，从而有效的保证生产过程的安全性和数据传输的准确性。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种采用WIA-PA协议的数控机床监控系统，包括数控机床，用于加工零件；数据采集单元，用于采集机床的环境参数；无线网络，用于构成数据采集单元与数据解析单元之间的通信；数据解析单元，用于解析数控机床的数据和下发控制指令；服务器，用于存储采集数据；其特征在于：所述数据采集单元与所述数据解析单元采用WIA-PA协议实现远距离的数据通信。所述数控机床中放置着所述数据采集单元；所述数据采集单元通过无线网络与数据解析单元连接；所述数据解析单元通过网线与服务器连接；所述数据采集单元从数控机床中采集完数据后，通过所述无线网络将数据传输至所述数据解析单元；所述数据解析单元完成信息的解析后，将信息上传到所述服务器，同时下发控制指令给所述数据采集单元，实现监控数控机床的作用。所述数据采集单元包括中央处理器模块1、温度采集模块、细颗粒物采集模块、湿度采集模块、烟雾采集模块、噪音采集模块、报警模块以及WIA无线通信模块1；所述温度采集模块通过IIC总线与中央处理器模块1连接，用于采集数控机床的温度；所述烟雾采集模块通过IIC总线与中央处理器模块1连接，用于采集数控机床内的粉尘浓度；所述细颗粒物采集模块通过UART串口与中央处理器模块1连接，用于采集数控机床内的细颗粒物浓度；所述湿度采集模块通过UART串口与中央处理器模块1连接，用于采集数控机床内的湿度；所述噪音模块通过UART串口与中央处理器模块1连接，用于采集数控机床的噪音大小；所述报警模块通过RS232接口与中央处理器模块1连接，用于发出报警信息；所述WIA无线通信模块1通过RS232接口与中央处理器模块1连接，用于传递采集的设备信息至无线网络和接收无线网络当中的控制指令；所述中央处理器模块1对采集的设备信息进行加密处理，并将加密信息传输至WIA无线通信模块1。所述数据解析单元包括中央处理器模块2、WIA无线通信模块2以及以太网通信模块；所述以太网通信模块，通过以太网接口与服务器连接，从而实现设备信息的上传；所述WIA无线通信模块2通过RS232接口与中央处理器模块2连接，负责中央处理器模块2与无线网络之间的信息传递工作；所述中央处理器模块2用于加密数据解析，将解析后的信息传递到以太网通信模块，将控制指令下发到WIA无线通信模块2。所述无线网络，用于传递数据采集单元获取的设备信息和数据解析单元下发的控制指令。与现有技术相比，本技术有益效果是：1、抗干扰能力强。使用无线网状网络结构与以太网接口TCP/IP协议，保证了数据在传输过程中的准确性，增强了系统的抗干扰能力；2、传输速率快。使用时分多址技术，提前分配好网络资源，保证每个监测设备具有自己独一无二的时隙，提高了数据传输的速率；3、系统成本低。本技术采用无线传输技术，减少了设备的布线，降低了监控系统的成本。附图说明图1是本技术的系统结构图。图2是本技术的网络拓扑图。具体实施方式参见图1，一种采用WIA-PA协议的机床监控系统，包括数控机床、数据采集单元、数据解析单元和服务器。所述数据采集单元放置到数控机床当中采集数据，数据解析单元通过无线网络与数据采集单元通信，服务器通过网线与数据解析单元连接。所述数据采集单元用于采集数控机床内的温度、湿度、噪音、烟雾以及细颗粒物浓度数据，采集的信息通过无线网络传送到数据解析单元。数据解析单元接收到数据采集单元的信息后，对数控机床的信息进行处理，将处理后的信息通过无线网络反馈到数据采集单元，同时将解析的数据和解析结果上传到服务器。数据采集单元根据数据解析单元的处理结果来决定是进行设备报警，还是进行新一轮的数据传输。服务器根据上传的数据来预测设备需要运行维护的日期。所述数据采集单元由中央处理器模块1、温度采集模块、细颗粒物采集模块、湿度采集模块、烟雾采集模块、噪音采集模块、报警模块以及WIA无线通信模块1组成。中央处理器模块1选用STM32F405RGT6芯片，工作频率168MHZ,封装方式为LQFP64，中央处理器模块1上有两个RS232接口，一个RS232接口用来连接报警模块，另一个RS232接口用来连接WIA无线通信模块1，留有一个RS485接口与一个USB接口作为扩展接口。温度采集模块与烟雾采集模块的SCL和SDA引脚通过IIC总线连接到中央处理器模块1上。当中央处理器模块1通过IIC总线发送起始信号至温度采集模块与烟雾采集模块时，温度采集模块与烟雾采集模块返回脉冲信号至中央处理器模块1，温度采集模块与烟雾采集模块发送完脉冲信号后开始传输设备数据，传输完毕后。中央处理器模块1发出结束信号，控制温度采集模块与烟雾报警模块停止信息的传递；所述细颗物采集模块、湿度采集模块、噪音采集模块通过UART串口连接到STM32F405RGT6芯片上。中央处理器模块1下发数据传输指令至细颗粒物采集模块、湿度采集模块、噪音采集模块的输入寄存器中，细颗粒物采集模块的控制寄存器与湿度采集模块的控制寄存器以及噪音采集模块的控制寄存器根据输入寄存器内的控制字内容进行设备信息的编码，并将编码结果通过输出寄存器传送至中央处理器模块1。所述报警模块通过RS232接口与中央处理器模块1连接，中央处理器模块1通过RS232接口将报警指令发送到报警模块，报警模块通过控制继电器对数控机床进行断电处理，使设备停止运转，同时发出报警信号。所述报警模块带有独立电源，可以保证设备在报警断电停止时，保存报警信息和发出报警信号。所述WIA无线通信模块1，使用150G001C01芯片，通过RS232接口与中央处理器模块1进行通信，中央处理器模块1通过WIA无线通信模块1将采集到的温度、湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用 WIA-PA 协议的数控机床监控系统，包括数控机床，用于加工零件；/n数据采集单元，用于采集机床的环境参数；/n无线网络，用于构成数据采集单元与数据解析单元之间的通信；/n数据解析单元，用于解析数控机床的数据和下发控制指令；/n服务器，用于存储采集数据；/n以太网通信模块；/n其特征在于：所述数据采集单元与所述数据解析单元采用WIA-PA协议实现远距离的数据通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用WIA-PA协议的数控机床监控系统，包括数控机床，用于加工零件；
数据采集单元，用于采集机床的环境参数；
无线网络，用于构成数据采集单元与数据解析单元之间的通信；
数据解析单元，用于解析数控机床的数据和下发控制指令；
服务器，用于存储采集数据；
以太网通信模块；
其特征在于：所述数据采集单元与所述数据解析单元采用WIA-PA协议实现远距离的数据通信。


2.根据权利要求1所述的一种采用WIA-PA协议的数控机床监控系统，其特征在于：所述数控机床中放置着所述数据采集单元；所述数据采集单元通过无线网络与数据解析单元连接；所述数据解析单元通过网线与服务器连接；所述数据采集单元从数控机床中采集完数据后，通过所述无线网络将数据传输至所述数据解析单元；所述数据解析单元完成信息的解析后，将信息上传到所述服务器，同时下发控制指令给所述数据采集单元，实现监控数控机床的作用。


3.根据权利要求1所述的一种采用WIA-PA协议的数控机床监控系统，其特征在于：所述数据采集单元包括中央处理器模块1、温度采集模块、细颗粒物采集模块、湿度采集模块、烟雾采集模块、噪音采集模块、报警模块以及WIA无线通信模块1；所述温度采集模块通过IIC总线与中央处理器模块1连接，用于采集数控机床的温度；所述烟雾采集模块通过IIC总线与中央处理器模块1连接，用于采集数控...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚学杰，王利强，张晓剑，施博，董国鑫，熊合虎，徐兵兵，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，天津巨来科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12