姚振宇，劉會(huì)霞，王 霄

（江蘇大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，鎮(zhèn)江 212000）

0 引言

隨著近年來(lái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的發(fā)展，船舶制造業(yè)已經(jīng)越來(lái)越凸顯其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。如何在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的船舶制造業(yè)中保持企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)的加速發(fā)展，對(duì)于船舶制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵就是實(shí)現(xiàn)制造車(chē)間信息化與工業(yè)化的結(jié)合[1,2]。對(duì)船舶制造產(chǎn)業(yè)信息化現(xiàn)狀的研究表明，當(dāng)前大多數(shù)船廠的信息化建設(shè)的重點(diǎn)是企業(yè)信息管理系統(tǒng)及自動(dòng)化系統(tǒng)等方面。然而，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)化導(dǎo)向?qū)Υ瑥S的生產(chǎn)組織以及加工車(chē)間的管理水平要求更加嚴(yán)格。所以，船廠僅依賴(lài)自動(dòng)化系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)將在競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。

船舶板材切割是船舶制造中的重要基礎(chǔ)工序，對(duì)板材切割車(chē)間生產(chǎn)的有效管理能極大提高船舶制造的效率和質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)板材切割車(chē)間生產(chǎn)工藝及時(shí)參數(shù)、設(shè)備負(fù)載統(tǒng)計(jì)分析、生產(chǎn)信息安全穩(wěn)定傳遞等功能，管理層需掌握車(chē)間實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，因此亟需一種船舶板材切割車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

然而我國(guó)船廠由于歷史條件、經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)工藝等因素，板材切割車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備種類(lèi)眾多，結(jié)構(gòu)形式差異較大，鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)由于年代久遠(yuǎn)沒(méi)有提供通信接口，數(shù)控等離子切割機(jī)的批次和品牌眾多，這導(dǎo)致板材切割車(chē)間使用生產(chǎn)設(shè)備時(shí)存在一個(gè)普遍問(wèn)題：缺乏對(duì)切割車(chē)間異構(gòu)設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集，車(chē)間設(shè)備管理處于離散狀態(tài)。各生產(chǎn)設(shè)備與管理層計(jì)算機(jī)以及其他設(shè)備交流有限，形成一個(gè)個(gè)信息孤島，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。

1 板材切割車(chē)間設(shè)備數(shù)據(jù)采集需求分析

在船舶板材切割車(chē)間中，熱軋鋼板加工成零件需經(jīng)歷三個(gè)流程，分別是鋼板預(yù)處理、劃線(xiàn)噴碼印字以及板材切割。鋼板預(yù)處理分為矯平、預(yù)熱、拋丸、涂裝和烘干流程，可實(shí)現(xiàn)減小鋼板變形、去氧化皮、去污、防銹等功能。鋼板劃線(xiàn)可驗(yàn)證切割指令的可行性。噴碼印字功能是在對(duì)應(yīng)零件位置標(biāo)記零件號(hào)，該工作原本由工人手工完成，現(xiàn)在使用數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)極大提高了生產(chǎn)率。鋼板切割則是實(shí)現(xiàn)最后的下料工作。板材切割車(chē)間生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。船舶板材切割工藝現(xiàn)已成熟，但板材切割車(chē)間信息化程度不高，生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集存在以下問(wèn)題：

圖1 車(chē)間生產(chǎn)工藝流程

1）船舶板材切割車(chē)間數(shù)字化程度低，多采用紙張存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并采用人工方式傳遞數(shù)據(jù)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性低。

2）在切割車(chē)間加工過(guò)程中，車(chē)間缺少對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及時(shí)優(yōu)化。板材當(dāng)前工序完成后無(wú)法及時(shí)安排到下道工序，降低了加工效率。在等離子切割機(jī)加工板材時(shí)，工人貪多求快，使用過(guò)大割炬電流過(guò)快進(jìn)給速度，降低了板材切割質(zhì)量。

3）切割車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備種類(lèi)較多，設(shè)備數(shù)據(jù)通信接口差異大，比如鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)和數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)沒(méi)有提供通信接口，等離子切割通信接口又分為串口和網(wǎng)口，無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)備間數(shù)據(jù)通信的兼容性。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文采用MTConnect協(xié)議建立切割車(chē)間設(shè)備信息模型，消除異構(gòu)設(shè)備通信協(xié)議的差異，開(kāi)發(fā)一套船舶板材切割車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)具有加工任務(wù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)設(shè)備信息模型建立等功能。而在車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，最重要的是生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的種類(lèi)。鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)和數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)沒(méi)有接口，可采集的數(shù)據(jù)種類(lèi)較少，包含生產(chǎn)進(jìn)度、已完工數(shù)量等信息。等離子切割機(jī)可采集數(shù)據(jù)較多，包含割炬實(shí)時(shí)位置、割炬電流、進(jìn)給速度、生產(chǎn)進(jìn)度、已完工數(shù)量、電源狀態(tài)等信息。

2 板材切割車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

在船舶板材切割車(chē)間中，車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)以及生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)督，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。在結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，提出了面向船舶板材切割車(chē)間的多層次系統(tǒng)架構(gòu)，自頂向下分成管理應(yīng)用層、數(shù)據(jù)服務(wù)層（代理層）、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層、數(shù)據(jù)采集層（網(wǎng)絡(luò)適配器層）以及設(shè)備層[3]，如圖2所示。

圖2 板材切割車(chē)間體系架構(gòu)

1）管理應(yīng)用層

車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的頂層是管理應(yīng)用層。應(yīng)用層通過(guò)企業(yè)局域網(wǎng)與數(shù)據(jù)服務(wù)層進(jìn)行交互，實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)間生產(chǎn)狀況。

2）數(shù)據(jù)服務(wù)層

車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的第二層數(shù)據(jù)服務(wù)層，主要包含數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器等。車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)中的數(shù)據(jù)服務(wù)層也是MTConnect協(xié)議中的Agent層，主要功能是緩存Adapter發(fā)送的數(shù)據(jù)并響應(yīng)客戶(hù)端數(shù)據(jù)請(qǐng)求。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層

車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的第三層是網(wǎng)絡(luò)傳輸層，主要包含交換機(jī)、以太網(wǎng)口等裝置。在車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)傳輸層貫穿整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)，各層通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互。

4）數(shù)據(jù)采集層

車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的第四層是數(shù)據(jù)采集層，主要包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、接收派工等功能。車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)中的數(shù)據(jù)采集層也是MTConnect協(xié)議中的Adapter層，將不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)整理成標(biāo)準(zhǔn)格式，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸層發(fā)送到Agent層。

5）設(shè)備層

車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的底層是設(shè)備層，主要包含鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)、數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)數(shù)、數(shù)控等離子切割機(jī)床、串口服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器等設(shè)備。這些設(shè)備采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡、串口服務(wù)器等設(shè)備與數(shù)據(jù)采集層進(jìn)行交互。

3 基于MTConnect的板材切割車(chē)間設(shè)備信息模型建立

基于MTConnect實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本架構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)主要由五部分組成，分別是網(wǎng)絡(luò)（Network）、設(shè)備（Device）、適配器（Adapter）、代理（Agent）以及應(yīng)用（Application），其中網(wǎng)絡(luò)貫穿整個(gè)系統(tǒng)[4]。適配器作為MTConnect標(biāo)準(zhǔn)的可選項(xiàng)，用于從不支持MTConnect標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備獲取異構(gòu)數(shù)據(jù)并整理成標(biāo)準(zhǔn)格式發(fā)送給代理。生產(chǎn)設(shè)備本身支持MTConnect協(xié)議，則不需使用適配器。代理是MTConnect的核心組件，用于處理收集來(lái)自設(shè)備或適配器的數(shù)據(jù)。客戶(hù)端通過(guò)HTTP協(xié)議向代理提出請(qǐng)求，代理將XML文檔發(fā)送給客戶(hù)端作為響應(yīng)，客戶(hù)端解析后獲取數(shù)據(jù)。

圖3 基于MTConnect協(xié)議的系統(tǒng)架構(gòu)

為了消除數(shù)據(jù)共享時(shí)異構(gòu)設(shè)備之間通信協(xié)議與接口的差異，MTConnect標(biāo)準(zhǔn)定義了標(biāo)準(zhǔn)化信息模型，可使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型描述不同類(lèi)型的生產(chǎn)設(shè)備。

1）針對(duì)數(shù)控等離子切割機(jī)床的設(shè)備建模

MTConnect代理負(fù)責(zé)管理的生產(chǎn)設(shè)備（Device）均包含在設(shè)備集（Devices）中，每個(gè)設(shè)備集可以包含若干設(shè)備。設(shè)備（Device）由組件集（Components）構(gòu)成，組件集（Components）中包含組件（Component）。組件（Component）是抽象的結(jié)構(gòu)元素，具體的Component類(lèi)型結(jié)構(gòu)元素有軸（Axes）、系統(tǒng)（Systems）、控制器（Controller）、輔助設(shè)備（Auxiliaries）、資源（Resources）等。組件（Component）由數(shù)據(jù)項(xiàng)集（DataItems）組成，數(shù)據(jù)項(xiàng)集（DataItems）又由數(shù)據(jù)項(xiàng)（DataItem）構(gòu)成。數(shù)據(jù)項(xiàng)（DataItem）有三種類(lèi)型，分別是采樣值（Sample）、事件值（Event）和條件值（Condition）。采樣值（Sample）類(lèi)型是連續(xù)變化的數(shù)據(jù)項(xiàng)，事件值（Event）類(lèi)型是離散變化的數(shù)據(jù)項(xiàng)，條件值（Condition）類(lèi)型是代表設(shè)備健康狀況的數(shù)據(jù)項(xiàng)。

具有網(wǎng)口和具有串口的等離子切割機(jī)設(shè)備數(shù)據(jù)模型差別較小，故以下只選用具有網(wǎng)口的等離子切割機(jī)構(gòu)建設(shè)備數(shù)據(jù)模型。

本車(chē)間等離子切割機(jī)床（網(wǎng)口）設(shè)備數(shù)據(jù)模型如圖4所示。等離子切割機(jī)的數(shù)據(jù)模型包含軸（Axes）、系統(tǒng)（Systems）、控制器（Controller）和輔助設(shè)備（Auxiliaries）[5]。軸（Axes）的子組件是三個(gè)直線(xiàn)軸（Linear），分別為進(jìn)給軸X、Y、Z。進(jìn)給軸的數(shù)據(jù)項(xiàng)包含絕對(duì)坐標(biāo)、相對(duì)坐標(biāo)、機(jī)械坐標(biāo)、剩余移動(dòng)量和伺服負(fù)載率。系統(tǒng)（Systems）包含電源（Electric）子組件，電源組件由電源狀態(tài)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成?？刂破鳎–ontroller）包含路徑（Path）子組件以及加工狀態(tài)、報(bào)警信息和緊急停止數(shù)據(jù)項(xiàng)。路徑（Path）組件包含套料圖號(hào)、鋼板號(hào)、余料號(hào)、進(jìn)給速率、完工零件數(shù)、程序名、工件開(kāi)始時(shí)間和工件結(jié)束時(shí)間。輔助設(shè)備（Auxiliaries）包含傳感器（Sensor）子組件，傳感器組件由割炬電流數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。

圖4 等離子切割機(jī)的組件與數(shù)據(jù)項(xiàng)

2）針對(duì)鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)與數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)的設(shè)備建模

鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)的生產(chǎn)設(shè)備和數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)并沒(méi)有提供通信接口，可采集的設(shè)備參數(shù)較少，故建立的設(shè)備數(shù)據(jù)模型較簡(jiǎn)單。鋼板預(yù)處理生產(chǎn)設(shè)備和數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)均由控制器（Controller）組件構(gòu)成，該組件由報(bào)警數(shù)據(jù)項(xiàng)和路徑（Path）子組件組成。其中，路徑（Path）組件套料圖號(hào)、鋼板號(hào)、完工零件數(shù)、工件開(kāi)始時(shí)間和工件結(jié)束時(shí)間數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成。

4 板材切割車(chē)間生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵技術(shù)分析

A船廠的板材切割有三大類(lèi)生產(chǎn)設(shè)備，分別是鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)、數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)以及數(shù)控等離子切割機(jī)床。其中，A廠有3條齊齊哈爾-斯潘塞鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)，4臺(tái)型號(hào)Trident plus的Farley數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)，5臺(tái)數(shù)控系統(tǒng)是Fanuc-0i的帶串口小池酸素等離子切割機(jī)以及4臺(tái)數(shù)控系統(tǒng)是Fanuc-310i的帶網(wǎng)口小池酸素等離子切割機(jī)。板材切割車(chē)間中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集方式可以分為自動(dòng)數(shù)據(jù)采集和手動(dòng)數(shù)據(jù)采集[6]。前者一旦安裝就能自動(dòng)按指定格式采集數(shù)據(jù)，而后者需操作人員在生產(chǎn)過(guò)程中手動(dòng)輸入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

1）針對(duì)鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)與數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)的信息采集

鋼板預(yù)處理流水線(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備和數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)沒(méi)有提供通信口，較難實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，所以采用手動(dòng)采集數(shù)據(jù)的方式。手動(dòng)采集數(shù)據(jù)方式可分為工控機(jī)輸入、手持終端輸入以及條碼掃描輸入。

2）數(shù)控等離子切割機(jī)床的信息采集

具有網(wǎng)口的等離子切割機(jī)和具有串口的等離子切割機(jī)的數(shù)據(jù)采集均采用自動(dòng)采集與手動(dòng)采集相結(jié)合的方式。

從自動(dòng)數(shù)據(jù)采集的方法來(lái)看，可以分為基于機(jī)床通信接口采集和基于機(jī)床電氣電路采集。對(duì)于可采集的機(jī)床生產(chǎn)數(shù)據(jù)，位于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)可通過(guò)通信接口獲取，數(shù)控系統(tǒng)外部的信息可通過(guò)外加傳感器獲取。A船廠的數(shù)控等離子切割機(jī)床均采用帶通信接口的Fanuc數(shù)控系統(tǒng)，帶網(wǎng)口的數(shù)控機(jī)床可采用FOCAS開(kāi)發(fā)包，帶串口的數(shù)控機(jī)床可采用鑲嵌宏指令的方式。其中等離子切割機(jī)的割炬輸出電流通過(guò)外加傳感器和數(shù)據(jù)采集卡的方式獲取。

FOCAS軟件開(kāi)發(fā)包可以實(shí)現(xiàn)PC對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行HSSB或者Ethernet連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集?；赟ocket通訊技術(shù)，數(shù)據(jù)采集層的工控機(jī)使用FOCAS函數(shù)與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行通信，故數(shù)控系統(tǒng)和工控機(jī)需處于同一網(wǎng)段。設(shè)備層的數(shù)控機(jī)床端需配置好IP地址和子網(wǎng)掩碼并設(shè)置機(jī)床端口號(hào)為8193，完成數(shù)控機(jī)床端相關(guān)通訊參數(shù)設(shè)置。機(jī)床端設(shè)置完成后，在PC端工程中加載fwlib32.dll及相關(guān)文件。本文使用C#作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，首先使用short cnc_allclibhndl3（Objectip，ushortport，inttimeout，outushortFlibHndl）與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行連接，獲取通信句柄。其中各項(xiàng)參數(shù)意義如下：ip是機(jī)床端IP地址，port是機(jī)床端端口號(hào)，timeout是連接時(shí)間，F(xiàn)libHndl中存儲(chǔ)通信句柄。當(dāng)cnc_allclibhndl3函數(shù)返回EW_OK時(shí)代表連接成功，然后其他FOCAS函數(shù)可通過(guò)調(diào)用通信句柄實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。各數(shù)控機(jī)床以IP地址作為區(qū)分條件，獲取相應(yīng)通信句柄。當(dāng)連接使用結(jié)束時(shí)，調(diào)用shortcnc_freelibhndl（ushortFlibHndl）釋放連接，返回EW_OK代表通信句柄釋放成功[7]。當(dāng)PC端使用FOCAS開(kāi)發(fā)包與機(jī)床端建立連接后即可調(diào)用各功能函數(shù)。以運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)給速度數(shù)據(jù)采集為例，函數(shù)聲明為shortcnc_actf（ushortFlibHndl，ODBACTfeedrate）。FlibHndl存儲(chǔ)通信句柄，feedrate作為輸出參數(shù)存放進(jìn)給速度。feedrate是ODBACT類(lèi)型的對(duì)象，進(jìn)給速度數(shù)據(jù)項(xiàng)需要從類(lèi)中獲得，定義如下。

進(jìn)給速度存儲(chǔ)在data數(shù)據(jù)項(xiàng)中，讀取data中的值就能獲取進(jìn)給速度。等離子切割機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)、絕對(duì)坐標(biāo)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)可通過(guò)cnc_machine、cnc_absolute等函數(shù)獲取。

具有串口的數(shù)控機(jī)床可通過(guò)鑲嵌宏指令的方式輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)串口服務(wù)器將數(shù)據(jù)打包發(fā)送給數(shù)據(jù)采集層的工控機(jī)。鑲嵌宏指令是指使用程序編輯的方式在數(shù)控程序中嵌入宏指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集。設(shè)備層數(shù)控機(jī)床需配置好機(jī)床端波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)，并設(shè)置好串口服務(wù)器的對(duì)應(yīng)串口參數(shù)以及以太網(wǎng)通訊參數(shù)。將含有外部通信宏指令的NC程序傳入數(shù)控機(jī)床，當(dāng)切割機(jī)執(zhí)行這些代碼時(shí)，切割機(jī)會(huì)將機(jī)床生產(chǎn)信息發(fā)送到串口服務(wù)器，服務(wù)器將數(shù)據(jù)整理好后再發(fā)送到數(shù)據(jù)采集層。

利用外部通信宏指令POPEN、PCLOSE、DPRNT、BPRNT可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度、加工程序名、開(kāi)始加工時(shí)間、結(jié)束加工時(shí)間、絕對(duì)坐標(biāo)、機(jī)械坐標(biāo)、已加工零件數(shù)等機(jī)床數(shù)據(jù)的采集[8]。POPEN指令用于建立與外部設(shè)備的連接，PCLOSE指令用于接觸與外部設(shè)備的連接，BPRNT和DPRNT均是外部數(shù)據(jù)輸出指令。例如，若要采集等離子切割機(jī)床割炬的機(jī)械坐標(biāo)，則可在數(shù)控程序中嵌入如下指令：

其中#5021、#5022、#5023是系統(tǒng)變量，分別代表切割機(jī)割炬X軸、Y軸和Z軸的機(jī)械坐標(biāo)。

5 原型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證

本文板材切割車(chē)間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)適配器、代理端以及客戶(hù)端的應(yīng)用程序，適配器基于RS232、ModbusTCP等協(xié)議采集設(shè)備數(shù)據(jù)，適配器和代理端之間使用Socket套接字進(jìn)行通信，代理端和客戶(hù)端基于HTTP協(xié)議進(jìn)行通信。

板材切割車(chē)間生產(chǎn)數(shù)據(jù)多源異構(gòu)性決定了適配器（Adapter）采集車(chē)間設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)方式的多樣性。鋼材預(yù)處理流水線(xiàn)和數(shù)控印字劃線(xiàn)機(jī)采用在工控機(jī)中輸入信息的方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭m配器，等離子切割機(jī)的割炬實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)基于ModbusTCP協(xié)議采用數(shù)據(jù)采集卡模塊發(fā)送到適配器。帶串口的切割機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱诜?wù)器中，適配器通過(guò)Socket套接字讀取實(shí)時(shí)信息。帶網(wǎng)口的切割機(jī)數(shù)據(jù)采集較便捷，適配器使用基于Socket通信的FOCAS開(kāi)發(fā)包采集機(jī)床生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

打開(kāi)適配器服務(wù)器，適配器會(huì)監(jiān)聽(tīng)端口等待代理端連接。連接成功時(shí)，各適配器將采集的異構(gòu)數(shù)據(jù)整理成標(biāo)準(zhǔn)格式報(bào)文發(fā)送到代理端。代理端是系統(tǒng)的核心，客戶(hù)端與代理端之間的信息交互是MTConnect的重點(diǎn)。代理端和客戶(hù)端之間主要使用REST接口進(jìn)行通信，底層通信協(xié)議是HTTP。客戶(hù)端向代理端提出請(qǐng)求，代理端會(huì)返回XML文檔作為響應(yīng)，客戶(hù)端解析XML文檔獲取數(shù)據(jù)項(xiàng)內(nèi)容。

為了驗(yàn)證系統(tǒng)可行性，在等離子切割機(jī)加工時(shí)在客戶(hù)端進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 等離子切割機(jī)數(shù)據(jù)采集界面

6 結(jié)語(yǔ)

基于MTConnect協(xié)議為生產(chǎn)車(chē)間多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集提供了標(biāo)準(zhǔn)化集成方法。本文根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)了針對(duì)船舶板材切割車(chē)間的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并進(jìn)行了基本驗(yàn)證。MTConect不僅為切割車(chē)間提供了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)模型，也提供了參考的軟件開(kāi)發(fā)包，極大提高了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)效率[9]。