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智慧工厂能耗信息平台

     工业4.0涉及到工业体系的方方面面,我司以数控机床的误差补偿平台为立足点(同时也是我们的优势点),在此基础上对误差补偿系统的信息化和网络化扩展做了初步的构建,旨在:第一实现机床本身运行数据的网络化流转和管理,为设备群的远程监控、生产数据的全局统计优化等提供支撑,也为进一步的基于数据挖掘的设备管理提供基础架构;第二实现机床精度信息和误差补偿信息的网络化管理,使用户实时掌握和查看设备的误差相关信息,并实现生产过程的可追溯性,进一步地,也为补偿模型等内容的远程调整和控制提供通道,对于机床的其他参数和设备状态监控提供接口平台,用以实现机床的在线维护(Online maintenance)。

 

图1 数控机床误差补偿信息平台物理结构图

 

    我们搭建了数控机床误差补偿信息平台的原型。平台包括了软硬两方面,软件框架的逻辑层级自下而上分为基础层、信息与数据层、应用和表现层,信息安全体系贯穿始终。基础层主要完成与底层数据交互和硬件协议相关的工作,信息与数据层主要实现数据结构的定义和数据库存储策略的定义,应用和表现层从逻辑上可划分为数据管理、数据分析展示、数据服务和系统管理等类,每类下有一或多个子系统。将应用层软件系统划分成各个相对独立的子系统,尽量减少各个子系统之间的耦合度,可以灵活地调整各子系统功能,彼此独立运行,方便后续的维护工作,增强系统的一致性、扩展性和兼容性。根据所运行的物理位置的不同,软件也可以分为运行于服务器的服务器端软件和运行于补偿模块的补偿软件两部分。补偿软件负责补偿核心算法的实时运算、CNC交互、传感系统交互等与机床硬件直接交互的程序,并和误差建模软件实现数据的无缝集成;服务器端软件通过基础层与补偿软件实时交互,其侧重点在数据,实现数据的集中管理,并通过其应用层对用户提供B/S架构的数据交互服务,或者可根据情况向第三方提供标准API数据服务。结合上述的软件架构方式,我们的基本硬件架构如图1所示。核心软件系统运行于各类服务器和补偿模块中,通过工业现场总线技术和互联网技术将工业现场和数据中心进行有机结合,让数据在网络内高效流转,便于不同类型用户对数据需求的即时满足。

    这是一个集中化管理、分布式执行的数控机床误差补偿信息平台,既通过我们的核心技术解决数控机床的综合误差补偿问题提升精度稳定性,同时将补偿模块复用为前端采集器,作为机床的物联网接入节点,实现整个车间内生产设备的信息化管理。

 

2 浏览器登录信息平台后的首页

 

3 后轴承温度曲线

 

通过这一网络、模块化的管理平台,用户能够实现各种基于网络的面向设备及制造过程的管理功能:

▶︎补偿管理→补偿信息、温度信息集中管理、分析;历史记录管理、分析等;

▶︎能耗管理→实时能耗监控、自动能耗统计、分析,电费自动计算;

▶︎产能管理→产量统计、产能分析、生产效率评估等;

▶︎设备管理→运行状态监控、关键信息记录、故障管理、故障及报警诊断;

▶︎其他。

并且,与产品的单件追踪系统等相结合,能够用最低成本的方式,实现产品装配精度的大幅度提升(选配制造)。