CNC数据采集解决方案（2023杭州乐芯科技）

      IOT数据采集平台产品是为满足工业4.0大型集团工厂推出的新一代数据采集平台级产品，可满足单一平台（一个服务器）同时采集各类设备，同时兼容各种工业数据采集协议，单服务器压力测试达1000台，已经稳定在大型集团用户稳定运行。实现各种工业设备数据采集，包括数控机床数据采集、切割机数据采集、机器人数据采集、PLC数据采集、各种工业仪表（各类传感器、智能电表等）。并实现数据对接各大工业平台（如：根云平台、施耐德平台、阿里云平台等）。

功能：

（1）系统基于B/S架构，兼容各种标准工业协议，在统一平台下进行配置数据采集，实现CNC、机器人、PLC类设备等各类工业设备数据采集

1. 设备建模，根据不同设备类型，提供设备采集点位建模，针对不同类型设备建立不同数据采集模型，并且可存储为模板，方便同类型模型使用，可通过设置参数及模块化扩展采集协议开发，完成数据采集。
2. 可提供一些常用设备采集模型（即常用的点位），如CNC、机器人、PLC类设备、AGV、注塑机等。
3. 采集平台为可视化成熟平台，可进行采集设备添加、删除、编辑分组操作，方便后期维护。
4. 采集平台可对原始数据及逻辑计算数据进行查看，方便后期维护。
5. 采集平台可对数据进行格式转换（如string、byte、int16、int32、double等格式），支持对采集数据过滤、筛选功能。
6. 采集平台支持可视化逻辑计算功能，包括点位逻辑计算（脚本语言）、点位数据组合逻辑、不同采集来源数据组合逻辑，以实现现场复杂产线设备数据采集。
7. 采集端需有采集异常诊断功能，包括平台端提示采集错误报警显示。另外出现设备断电，网络临时断开，采集异常等故障时可以自动重连。

软件具备分布式部署能力，标准化数据接口，统一化WEB页面进行管理及配置。

     CNC 数据采集方式及描述

2.1 数控系统型号决定采集方式及内容

经我司数据采集工程师对生产现场设备调研，初步确认的采集方案分如下三种：

2.1.1网口类型数控系统通过网口协议直接采集

        针对现场网口型数控系统，如发那科、西门子、海德汉、大隈、马扎克、科德、广州数控等数控系统，通过网口直接读取数据，读取的数据内容主要包括“开机时间，关机时间， 报警状态，报警号，报警信息，报警时长，设备状态，程序号，加工时间，产量，进给 F， 进给倍率，主轴转速 S，主轴倍率，坐标值，主轴负载，各轴负载，当前刀具号等”。

       平台支持的采集CNC品牌及详细版本列表（不在表格中，请咨询客服，协议支持持续更新）：
具体系统支持：

型号	类型	版本	接口	采集方式
发那科	0i C/D/F 系列	全部	网口	网络协议采集
	15i/16i/18i/21i B 系列	全部	网口	网络协议采集
	30i/31i/32i A/B 系列	全部	网口	网络协议采集
	150i/160i/180i/210i/300i/310i/ 320i (windows 版本)	全部	网口	网络协议采集
西门子	Siemens 808D（ADVANCE 有网络协议采集）	全部	网口	网络协议采集
	Siemens 810D	全部	网口	网络协议/MPI
	Siemens 840D WinNT	全部	网口	网络协议采集
	Siemens 840D/840Dpl WinXP	全部	网口	网络协议采集

	Siemens 828D	全部	网口	网络协议采集
	Siemens 840Dsl WinXP/Win7（PCU）	全部	网口	网络协议采集
	Siemens 840Dsl Linux (TCU)	全部	网口	网络协议采集
三菱	MITSUBISHI M70/700 C70/700	全部	网口	网络协议采集
	MITSUBISHI M80/800	全部	网口	网络协议采集
	MITSUBISHI M700/M800 (windows 版本)	全部	网口	网络协议采集
海德汉	TNC 640 HSCI	全部	网口	购买 DNC#18
	TNC 620 HSCI	全部	网口	购买 DNC#18
	TNC 320	全部	网口	网络协议采集
	iTNC 530 HSCI	全部	网口	网络协议采集
	iTNC 530	全部	网口	网络协议采集
华中数控	HNC 808/818/848	8 系列以 上	网口	网络协议采集
广州数控	GSK988TA 及以上	2017 年以上版 本	网口	网络协议采集
	640T/640M (Win95/2K)	全部	网口	协议采集
	Matrix Nexus (WinXP)	全部	网口	MT 协议采集
	Matrix NexusⅡ (Win7)	全部	网口	MTCONNECT 协议或 IF 协议
	Smart	全部	网口	MTCONNECT 协议或 IF 协议
	Smooth C	全部	网口	MTCONNECT 协议或 IF 协议
	Smooth G/X (Win8)	全部	网口	MTCONNECT 协议或 IF 协议
BROTHER	TC-22B/31B/32BN/S2D/R2B20B/S2D z/S2DNz	全部	网口	网络协议采集
	S500X1/S700X1/M140X1	全部	网口	网络协议采集

SYNTEC	3 系列/EZ 系列	软件版本在10.116.16.XX 以上	网口	网络协议采集
	6 系列/10 系列/11 系列		网口	网络协议采集
	20 系列/21 系列/200 系列		网口	网络协议采集
	OSP-P20M (Windows)	全部	网口	O-API 购买协议
	OSP-P200/300M (Windows)	全部	网口	O-API 购买协议
	MORI SEIKI （MITSUBISHI M730BM）	全部	网口	MTCONNECT 协议
	DMG （SIEMENS）	全部	网口	网络协议采集
	DMG （HEIDENHAIN）	全部	网口	网络协议采集
	DMG （FANUC）	全部	网口	网络协议采集
JINGDIAO	JD50 以上	全部	网口	购买协议采集
HAAS	HAAS	全部	串口	串口
	HAAS （100.16.000.1023/1013）	全部	网口	网口
东芝	T888	全部	串口
	T999	全部	串口
FAGOR	FAGOR 8055	全部	串口	串口
	FAGOR 8065/8070	全部	网口	网络协议采集
MAKINO	MAKINO (FANUC)	全部	网口	网络协议采集
	MAKINO (MISUBISHI)	全部	网口	网络协议采集

网口设备采集详细数据管理与分类见下表：

1. 1. 1. 1. CNC 全功能采集的数据内容

数控设备(CncMach)
类型	数据说明	字段名	备注	数据类 型	平台需 要	老旧设 备
设备信息	设备ID	DeviceID(PK)	设备唯一编号	STRING		√
	公司	CompanyNo	公司代码（例如：1000）	STRING		√
	工厂	factoryNo	工厂代码（例如：5802）	STRING		√
	资产编码	AssetNo	资产编号（例如：105XXXX）	STRING
	设备名称	DeviceName	三一设备名称	STRING		√
	设备类型	DeviceType	二级工艺编号	STRING		√
	系统型号	CncType	数控系统品牌：FANUC	STRING		√
基本信息	序列号	SerNum	数控系统唯一标识	STRING
	软件版本	NcVer	软件版本	STRING
	伺服轴数	Axes	伺服轴总数	INT
	主轴数	SpinNum	主轴总数	INT
	主轴最高转 速	MaxSpeed	主轴最高转速 r/min	FLOAT
状态信息	工作状态	Status	1：作业 2：待机 3：故障 4：关机	INT	√	√
	急停	Emg	0：正常 1：急停	INT	√
	报警	Alarm	0：正常 1：报警	INT	√	√
	工作模式	Mode	1：自动 2：编辑 3：MDI 4：DNC 5：手轮 6: 手动	INT
坐标信息	轴名称	AxisName	各轴以‘|’进行分割	STRING
	机械坐标	MachPos	各轴以‘|’进行分割	STRING
	绝对坐标	AbsPos	各轴以‘|’进行分割	STRING
	相对坐标	RelPos	各轴以‘|’进行分割	STRING
	剩余距离	RemPos	各轴以‘|’进行分割	STRING
程序信息	程序运行状 态	NcStatus	NC 程序状态	STRING
	主程序号	MainPgm	当前加工主程序	STRING	√	√
	主程序注释	MainPgmMsg	主程序注释	STRING
	当前程序号	CurPgm	当前加工程序号	STRING		√
	当前程序注 释	CurPgmMsg	当前加工程序注释	STRING
	切削时间	CutTime	程序切削时间(秒)	INT
	加工时间	CycSec	程序加工时间(秒)	INT
	程序行号	CurSeq	当前执行的程序行号	STRING		√
	产量	PartCnt	当前的产量	INT

	当前程序块	CurNcBlk	当前正在加工程序代码 (50 字符以内)	STRING
刀具信 息	刀具号	TCode	刀具号 T	STRING		√
工况信息	切削倍率	OvFeed	切削倍率%	FLOAT		√
	主轴倍率	OvSpin	主轴倍率%	FLOAT		√
	切削速度	ActFeed	切削速度F 单位：m/min	FLOAT	√	√
	切削指定速 度	FCode	指定的转速 F 单位：m/min	FLOAT
	主轴速度	ActSpin	主轴转速S 单位：r/min	FLOAT	√	√
	主轴指定转 速	SCode	指定的主轴转速 单位：r/min	FLOAT
	伺服温度	SvTemp	以‘|’进行分割	STRING
	伺服负载	SvLoad	以‘|’进行分割	STRING
	主轴温度 1	SpinTemp1	第一主轴温度	INT
	主轴负载 1	SpinLoad1	第一主轴负载	FLOAT	√	√
	主轴温度 2	SpinTemp2	第二主轴温度	INT
	主轴负载 2	SpinLoad2	第二主轴负载	FLOAT
报警信 息	报警信息	AlarmMsg	JSON 字符串	STRING	√	√

1. 1. 1. 串口类型的数控系统，添加相应的协议转换硬件从 PLC 采集数据

发那科系统的老设备，主要是 GEFANUC，FANUC18-M/0i-T/0i-TB/0i-TC 等系统，需加装FANUC-PCMCIA 专用网卡（部分太老的设备不支持接入该硬件，没有 PCMCIA 接口，如 GEFANUC， FANUC18-M 需添加 IO 硬件采集），此硬件可以同时实现 MDC 数据采集和 DNC 程序传输。读取的数据内容主要包括“开机时间，关机时间，报警状态，报警号，报警信息，报警时长，设备状态，程序号，加工时间，产量，进给 F，进给倍率，主轴转速 S，主轴倍率，坐标值，主轴负载，各轴负载，当前刀具号，”（其中部分数据可能老系统不发布）。

西门子系统的老设备，主要是 810D，840D_TCU，840D_NCU 等系统，此类设备需加装西门子协议转换网关 WTGNet-S7MPI，通过 S7 协议从数控系统的 PLC 读取数据，读取的数据主要

为“机床的开机、关机、运行、空闲、报警状态，机床轴坐标位置数据（轴坐标位置数据嵌入 PLC 时），机床操作模式，实时显示机床当前所处的状态，如编辑状态、自动运行状态、手动状态、MDI/MDA 状态；报警号、报警内容、报警开始及结束时间；机床的开机、关机时间；加工程序运行开始、结束时间；主轴功率（功率值嵌入 PLC 时）；主轴负载（负载值嵌入 PLC 时）；主轴转速、进给速度（速度值嵌入 PLC 时）；主轴转速倍率 S、进给倍率 F；当前使用的加工程序名称（加工程序名嵌入 PLC 时）；当前使用的刀具号或名称”。

1. 1. 1. 没有相应接口或无法获取厂家支持的添加 IO 硬件采集基础数据

车间里电火花、快走丝、慢走丝以及部分磨床和厂家定制系统（厂家无法提供技术支持） 的设备，通过添加 IO 硬件的方式采集，有三色灯的设备可以通过三色信号获取设备状态，无三色灯设备则通过设备的电流大小来判断设备的状态，读取的数据主要是“报警开始、结束时间；机床的开机、关机时间；加工程序运行开始、结束时间”。

1. 1. MDC 数据采集系统实现数据标准化管理

针对现场不同类型、品牌、厂家的数控设备，MDC 数据采集系统采用统一标准的数据字典，部分设备没有相关数据的不写入数据。

数据字典案例如下：

2.2.1.1 CNC 采集数据规范字典说明

序号	点位名字	描述	备注
CNC06_1	MachineID
CNC06_2	MachineName
CNC06_3	IDnum	采集序号
CNC06_4	MachineSN
CNC06_5	MachineType
CNC06_6	MachineIP

CNC06_7	MachineMode	机床模式
CNC06_8	MachineStatus	机床状态
CNC06_9	PowerOnTime	开机总时间	开机累积时间
CNC06_10	RunningTime	运行时间	累积运行时间
CNC06_11	CuttingTime	切屑时间	累积切屑时间
CNC06_12	ProcessingPart	程序名称	程序注释
CNC06_13	CurrentProgramName	程序号
CNC06_14	ProcessingCount	产量	当前产量
CNC06_15	ProcessedCount	累积产量
CNC06_16	SpindleLoad	主轴负载
CNC06_17	SpindleSpeed	主轴转速
CNC06_18	SpindleOverride	主轴倍率
CNC06_19	FeedOverride	进给倍率
CNC06_20	SpindleSpeedSet	主轴设定倍率
CNC06_21	FeedSpeedSet	进给设定速度
CNC06_22	FeedSpeed	进给速度
CNC06_23	AlarmType	报警类型
CNC06_24	AlarmNo	报警号
CNC06_25	Alarm	报警信息
CNC06_26	Tool	当前刀具号
CNC06_27	Yload	Y 轴负载
CNC06_28	Xload	X 轴负载
CNC06_29	Zload	Z 轴负载
CNC06_30	Bload	B 轴负载
CNC06_31	CreateTime	创建时间
CNC06_32	CoorX	X 轴机械坐标
CNC06_33	CoorY	Y 轴机械坐标
CNC06_34	CoorZ	Z 轴机械坐标

其中：

1：运行（Running），2：待机（Standby），3：关机（Offline

）4：报警 （Alarm）

1. 1. 数采现场施工说明

由于数控系统不同，所采用的采集方式不一样，现场施工也有差异，具体如下：

1. 网口型数控系统：网线直接采集；

 

1. 串口型数控系统：添加相应协议转换硬件采集；

1. 无接口数控设备：添加 IO 硬件或智能电表采集； 具体实施见如下详细内容。