[发明专利]一种数控机床能耗与加工状态在线监测系统

说明书

本发明公开一种数控机床能耗与加工状态在线监测系统，属于数控机床技术领域。功率采集模块输入端同时连接机床总线路和主轴电机线路，其输出端连接信号转换模块输入端，信号转换模块输出端连接上位机，光电型转速传感器设置在主轴处且输出端连接频率计数模块输入端，频率计数模块输出端连接信号转换模块输入端，开关量采集模块的输入端同时连接数控系统PLC和冷却泵、润滑泵继电器，且其输出端连接信号转换模块的输入端，信号转换模块将以上数据进行信号转换，并传输至上位机，上位机将接受到的数据进行综合判断而获得机床运行状态，并进行显示。本发明能更精确的监测机床的功率。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，更具体地，涉及一种数控机床能耗与加工状态在线监测系统。

背景技术

节能减排是我国重要的发展战略，而机床的能耗和运行状态的透明化，能帮助提高机床的加工效率，为机床的能量消耗评估和节能控制打下基础，我国机床保有量世界第一，其中有大量低端机床不具有网络接口和传输网卡，无法实时监测机床的能耗和运行状态，这是车间实现节能减排的阻碍之一。

目前，国内外在机床能耗和机床加工状态的识别方面已经有一些研究，例如实用新型专利“数控机床实时能耗监测系统”(专利号：ZL201120320637)公开了一种数控机床实时监测系统，通过互感器感应回路中的电流，从而计算出各个回路的电功率，供生产人员查看，但只能查看机床总功率的数据。发明专利“一种数控机床切削工步全过程中关键时刻的判断方法”(公开号为：CN106154977B)根据机床数控系统的数控加工代码和主轴电机功率的变化来判断机床每个状态的关键时刻，但是这要求机床能够实时传输出所执行的代码，数控系统的保护机制使得代码很难实时导出，甚至部分旧式机床并不具有数据导出功能。“一种数控机床能效在线监测方法”(公开号为CN109725599A)则是在机床主电动机处和总电源处安装功率传感器，实时采集功率信息，再根据功率平衡方程和附加载荷损耗特性分离出切削功率。“机床多源能耗系统多信息在线检测系统”(公开号为CN104808554A)通过在机床各个耗能上安装功率传感器，全面检测机床的能耗动态信息，这样需要的功率传感器非常多，成本很高。

综上所述，现有技术大多是在机床耗能部件供电处安装功率传感器，通过主轴电机或者机床的输入功率来间接识别机床的状态，但是，如果机床的状态改变了而功率变化小，那么就会识别不出来新的状态。还有部分旧式机床仍然没有数据交互功能，无法直接获得机床的运行代码。

因此，需要开发一种更加精确、更加可靠的系统，数控机床能耗与加工状态在线监测系统。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提出一种数控机床能耗与加工状态在线监测系统，通过建立此数控机床能耗与加工状态在线监测系统，能更好的监测机床的功率，并识别到加工过程机床处于何种加工状态，为机加工的节能降耗提供支持。

为实现上述目的，本发明提供了一种数控机床能耗与加工状态在线监测系统，其包括功率采集模块，光电型转速传感器、频率计数模块、信号转换模块、开关量采集模块和上位机，其中，

功率采集模块输入端同时连接机床总线路和主轴电机线路，以能采集获得机床总功率数据和主轴电机功率数据，功率采集模块输出端连接信号转换模块输入端，信号转换模块输出端连接上位机，

光电型转速传感器设置在主轴处，以能采集获得主轴的转速，光电型传感器的输出端连接频率计数模块，以能在光电型转速传感器采集到主轴转速信息时给频率计数模块一个开关量，频率计数模块计算开关量的频率，从而获得机床的主轴转速，频率计数模块连接信号转换模块输入端，

开关量采集模块的输入端同时连接数控系统PLC和冷却泵、润滑泵继电器，以能采集获得数控系统PLC发出的开关量信号以及冷却泵、润滑泵继电器开闭信号，开关量采集模块的输出端连接信号转换模块的输入端，