CN209281232U

CN209281232U - 一种机械加工设备数据采集器

Info

Publication number: CN209281232U
Application number: CN201920151374.1U
Authority: CN
Inventors: 宋晓明
Original assignee: Chengdu Zhonglian Yitong Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Zhonglian Yitong Technology Co Ltd
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-08-20
Anticipated expiration: 2029-01-28

Abstract

本实用新型提供一种机械加工设备数据采集器，涉及机械加工领域，包括用于机械加工设备数据采集的数据采集模块，用于采集数据分析处理的数据处理模块，用于机械加工设备控制的控制模块，用于采集器参数配置的配置模块，用于采集数据存储的断点续传模块，用于采集数据转发的无线通讯模块以及用于与现场工控机连接，配合实现采集数据集成的有线通讯模块，所述数据采集模块、控制模块、配置模块、断点续传模块、配置模块、有线通讯以及无线通讯模块分别与数据处理模块连接，解决了现有技术中机械加工设备数据采集联网难的问题，为后期的MES***、ERP信息提供数据支持。

Description

一种机械加工设备数据采集器

技术领域

本实用新型涉及机械加工领域，尤其涉及一种机械加工设备数据采集器。

背景技术

机械制造业经过几年的高速发展，已经具备相当规模，产品类别较为齐全，满足了市场的需求；目前，机械制造业正在通过调整产业结构、产品结构，提高自主创新能力，以紧密、高效、柔韧、成套、绿色需求为方向，以改革、改组、改造为动力。

但是，现有绝大多数机械加工设备都还是信息孤岛，各自为战，受限于设备采购时间跨度大、设备新旧程度不一、设备接口千差万别、设备厂家繁杂、通讯协议不一致等原因，尚未实现机械加工设备联网和设备数据采集，从而无法实现一线生成情况的及时上报，生产计划的及时调整以及生产质量的后期追溯，导致传统生产管理遇到瓶颈，生产工艺无法得到进一步优化，质量无法提高等问题。因此，整个人生产设备的数据采集联网是非常必要的。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种机械加工设备数据采集器，用于解决现有技术中机械加工设备数据采集联网困难的问题，为后期的MES***、ERP信息提供数据支持。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种机械加工设备数据采集器，所述采集器包括外部钣金壳体和内部电路板，所述内部电路板上设置有用于内部电路板供电的电源模块，用于设备数据采集的数据采集模块，用于采集数据分析处理的数据处理模块，用于设备控制的控制模块，用于采集器参数配置的配置模块，用于采集数据存储的断点续传模块，用于采集数据转发的无线通讯模块以及用于与现场工控机连接，配合实现采集数据集成的有线通讯模块，所述数据采集模块、控制模块、配置模块、断点续传模块、配置模块、有线通讯以及无线通讯模块分别与数据处理模块连接。

进一步的，所述电源模块为电源转换器或者电压转换器。

进一步的，所述数据采集模块是利用CAN、RS485、RS232、RJ45、AI、DI其中的一种物理接口与机械加工设备连接，进行电平信号的采集，并配合物理接口的通讯协议进行数据解析，实现数据采集。

进一步的，所述数据处理模块是基于ARM处理器的工业级主板。

进一步的，所述控制模块是利用复合晶体管阵列、NPN型三级管、PNP型三级管、电阻以及电容构成的驱动电路。

进一步的，所述断点续传模块是型号为FM24C02的存储器。

进一步的，所述无线通讯模块是基于型号为ESP8266芯片的WIFI模块。

进一步的，所述有线通信模块基于物理接口RJ45与现场工控机连接，配合实现机械加工设备采集数据的集成。

如上所述，本实用新型的一种机械加工设备数据采集器，具有以下有益效果：本实用新型的采集器为工厂机械加工设备提供一个全面、实时、先进的机械加工设备数据采集通道，通过整合先进的硬件和网络技术，准确、快速的获取工厂机械加工设备的实时运行数据、报表数据以及工艺数据，为企业实现精准化监控，提高生产效益，建立坚实的数据基础。

附图说明

图1显示为本实用新型实施方式中公开的采集器功能模块结构框图；

图2显示为本实用新型实施方式中公开的信号放大器的电路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实用新型提供一种机械加工设备数据采集器，所述采集器包括外部钣金壳体和内部电路板，所述内部电路板上设置有用于内部电路板供电的电源模块，用于机械加工设备数据采集的数据采集模块，用于采集数据分析处理的数据处理模块，用于机械加工设备控制的控制模块，用于采集器参数配置的配置模块，用于采集数据存储的断点续传模块，用于采集数据转发的无线通讯模块以及用于与现场工控机连接，配合实现采集数据集成的有线通讯模块，所述数据采集模块、控制模块、配置模块、断点续传模块、配置模块、有线通讯以及无线通讯模块分别与数据处理模块连接。

进一步的，所述电源模块为电源转换器或者电压转换器，将外部的220V的交流电转化为适用于采集器内部电路板工作电压后进行供电，主要利用LM2576、ASM1117、LM317等稳压芯片构成供电回路，具体的连接关系以及使用到的电容、电阻等基础元器件可以根据具体情况进行设置。

进一步的，所述数据采集模块是利用CAN、RS485、RS232、RJ45、AI、DI其中的一种物理接口与机械加工设备连接，进行电平信号的采集，并配合物理接口的通讯协议对数据总线上的二进制数据进行数据解析，实现数据采集。

进一步的，所述数据处理模块是基于ARM处理器的工业级主板，配合通用的数据处理软件，完成对采集数据的综合分析；

所述数据处理模块工作原理如下：

1.数据采集模块完成数据采集后，通过数据总线将采集数据包发送到数据处理模块，此时数据包中包含大量的无用数据和未经加工计算的半成品数据，因此，数据处理模块收到采集数据后需要按照配置模块提供的有效数据列表进行数据解析和提取，对配置模块中需要配置模块提供的分析，实现对当前采集参数的综合分析；

2.数据处理模块还有一个重要的工作就是将采集到的机械加工设备的数据按照需要的业务模式，实现机械加工设备采集数据按照特定数据格式完成数据打包，例如：MODBUSTCP、JSON、XML等，为后续的有线通讯模块和无线通讯模块提供数据来源；

3.配合断点续传模块，实现对采集参数的轻量级数据存储(用于解决通讯网络不正常时，防止采集数据丢失的问题)。

进一步的，所述控制模块是利用复合晶体管阵列、NPN型三级管、PNP型三级管、电阻以及电容构成的驱动电路，其中，具体的连接关系以及使用到基础元器件可以根据具体情况进行设置。

主要完成对机械加工设备的控制，且具备一定的边缘计能力，完成采集参数的逻辑分析，并通过分析结果实现机械加工设备控制，例如：参数A与参数B同时超越预警上限时，控制模块能够完成机械加工设备的启停控制以及工作参数的修正，且结合数据采集模块，完成对数据总线的控制命令下发。

进一步的，所述断点续传模块是型号为FM24C02的存储器，配合数据读写程序，完成对采集数据的实时存储，如发生断电，确保当前数据不丢失，当再次通电时即可实现自动传输的目的，如发生传输通道异常(如网络波动)，当网络恢复后，可以将该部分数据上传至服务器或者现场的工控机上。

进一步的，所述无线通讯模块是基于型号为ESP8266芯片的WIFI模块，主要实现对机械加工设备数据与远程平台(例如：ERP***、设备管理***以及MES***等)的数据接入，同时有线传输对现场环境的严重依赖，针对工业现场的复杂的应用场景和电磁干扰，本实用新型在无线通信模块的通讯信号的接入端口增加了一个信号放大器，如图2所示，所述信号放大器包括三极管C1～C4，电阻A1～A16，电容B1～B5。

进一步的，所述有线通信模块是基于物理接口RJ45与服务器或者现场工控机连接，配合实现机械加工设备采集数据的集成。

进一步的，所述配置模块用于采集器配置，包括端口配置、协议类型选择、采集参数配置以及采集频率设置等，所述配置管理模块类似鼠标、键盘等输入装置。

本实用新型工作原理如下：

1.各模块上电；

2.通过配置模块进行采集器的初始化参数配置，包括目标采集设备类型、控制器类型、无线通讯模块和有线通讯模块通讯方式等；

3.启动采集器；

4.根据被采集机械加工(包括FANUC机床、西门子机床、库卡机器人、三坐标检测仪等)接口类型，完成机械加工设备与采集器数据采集模块和控制模块之间的线缆连接；

5.数据采集模块将机械加工设备数据采集后传送到数据处理模块进行数据提取和综合分析，其中，所有需要提取的参数、综合分析判断由配置模块提供；

6.将综合分析处理结果通过有线通讯模块、无线通讯模块与外部***完成对接，综合分析结果，与控制模块配合实现对被采集机械加工设备的启停控制以及工作参数修正；

7.整个采集过程中，如果出现网络异常，断点续传模块会主动介入，整个采集过程正常运行，采集后的数据会在断点续传模块进行存储，当网络恢复后，将存储数据上传至服务器或者现场工控机。

综上所述，本实用新型能够对机械加工企业的机械加工设备(主要包括FANUC、西门子、海德汉、三菱等数控***，西门子、三菱、台达、欧姆龙、AB等PLC，以及部分机器人和三坐标检测仪等)进行数据采集，为后期的MES***、ERP信息提供数据支持。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种机械加工设备数据采集器，所述采集器包括外部钣金壳体和内部电路板，其特征在于：所述内部电路板上设置有用于内部电路板供电的电源模块，用于机械加工设备数据采集的数据采集模块，用于采集数据分析处理的数据处理模块，用于机械加工设备控制的控制模块，用于采集器参数配置的配置模块，用于采集数据存储的断点续传模块，用于采集数据转发的无线通讯模块以及用于与现场工控机连接，配合实现采集数据集成的有线通讯模块，所述数据采集模块、控制模块、配置模块、断点续传模块、配置模块、有线通讯以及无线通讯模块分别与数据处理模块连接。

2.根据权利要求1所述的机械加工设备数据采集器，其特征在于：所述电源模块为电源转换器或者电压转换器。

3.根据权利要求1所述的机械加工设备数据采集器，其特征在于：所述数据采集模块是利用CAN、RS485、RS232、RJ45、AI、DI其中的一种物理接口与机械加工设备连接，进行电平信号的采集，并配合物理接口的通讯协议进行数据解析，实现数据采集。

4.根据权利要求1所述的机械加工设备数据采集器，其特征在于：所述数据处理模块是基于ARM处理器的工业级主板。

5.根据权利要求1所述的机械加工设备数据采集器，其特征在于：所述控制模块是利用复合晶体管阵列、NPN型三级管、PNP型三级管、电阻以及电容构成的驱动电路。

6.根据权利要求1所述的机械加工设备数据采集器，其特征在于：所述断点续传模块是型号为FM24C02的存储器。

7.根据权利要求1所述的机械加工设备数据采集器，其特征在于：所述无线通讯模块是基于型号为ESP8266芯片的WIFI模块。

8.根据权利要求1所述的机械加工设备数据采集器，其特征在于：所述有线通信模块是基于物理接口RJ45与现场工控机连接，配合实现机械加工设备采集数据的集成。