基于CPS的機床監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現.pdf

1、隨著機床設備在企業(yè)大規(guī)模使用，機床故障時常發(fā)生，為了減少機械事故，對機床進行實時監(jiān)控和高效管理十分必要。而隨著網絡信息技術的發(fā)展，機床監(jiān)控系統(tǒng)正朝著由傳統(tǒng)的單一控制、局部互聯走向智能化、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）將計算、通信和控制技術有機融合的思想，正符合當前機床監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展要求，所以研究基于 CPS的機床監(jiān)控系統(tǒng)符合機床監(jiān)控未來發(fā)展方向，有著重要意義。
　

2、　本文首先系統(tǒng)地分析了機床監(jiān)控系統(tǒng)的現狀、發(fā)展趨勢和信息物理融合系統(tǒng)的基本構成，提出了基于CPS的機床監(jiān)控系統(tǒng)模型。模型按功能劃分系統(tǒng)為數據感知層，網絡傳輸層和決策控制層三部分。針對機床工作環(huán)境，在數據感知層分析了數據感知采集的方法，并選取無線傳感器網絡（WSN）作為數據采集系統(tǒng)；在網絡傳輸層通過對網絡通信技術方法的研究，設計出了合適的網絡通信方案；在決策控制層，針對機床監(jiān)控實際需求，通過研究實時控制決策和反饋報警機制，設計出了服務器/

3、客戶端為主體結構的監(jiān)控系統(tǒng)功能，并實現了執(zhí)行器對機床實時控制和協同控制的功能。最后系統(tǒng)采用基于NI（美國國家儀器）WSN模塊和CompactRIO嵌入式實時控制器完成基于CPS的機床監(jiān)控系統(tǒng)下位端硬件的設計，并通過LabVIEW（虛擬儀器技術）實現整個系統(tǒng)的WSN模塊程序、嵌入式實時模塊程序和上位機模塊程序的開發(fā)。最終將所設計系統(tǒng)應用在機床現場，經過測試發(fā)現系統(tǒng)運行穩(wěn)定、性能良好，可完成對多個機床的實時監(jiān)測和智能診斷，達到設計目標，實現