第3期 2017年3月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)03012104
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 03. 031
No.3 Mar.2017
面向CPS架构的数控机床智能监控系统的设计*
毕筱雪1,2，于东2,3，胡毅2,3，刘劲松",2，郭安1,2
（1.中国科学院大学，北京100049;2.高档数控国家工程研究中心，沈阳110168；3.沈阳高精数控智能技术股份有限公司，沈阳110168）
摘要：文章针对数控机床监控技术目前存在的问题，提出了基于CPS架构的数控机床智能监控系统，文章在蓝天数控的数控系统网络化平台环境下，结合信息物理融合系统（Cyber-Physical System，CPS）的应用策略，将智能监控系统设计为感知控制层、网络层、决策应用层三层，并结合CPS的相关性技术形成一个基于“感知-分析-决策-控制-反馈”的闭环监控机制，有效的提高了数控机床智能监控技
术水平，对实现数控机床的高效可靠运行及管理具有重要的意义。关键词：信息物理融合系统；数控机床；智能监控；系统架构
中图分类号：TH165；TG659
文献标识码：A
Design of the Intelligent Monitoring System of CNC Machine Based on CPS
BI Xiao-xue'2, YU Dong2.3, HU Yi2,3 ,LIU Jin-song".2 , GUO An'
(1. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 2. National Engineering Research Center For High-End CNC, Shenyang 110168 , China)
Abstract: Aiming at the current problems existing in the monitoring technology of the CNC machine, this paper puts forward an intelligent monitoring system of CNC machine based on CPS. Under the platform of CNC system of Lan Tian CNC system and referred to CPS architecture the intelligent monitoring system of CNC machine is designed for three layers : perceptual control layer, network layer and decision-making layer from bottom to top , which takes advantage of the correlation techniques of CPS to form a closed-loop control strategy on the basis of " perception-analysis-decision-control-feedback" . This system effectively improves the level of intelligent monitoring technology and simultaneously is of great significance to the realization of digital workshop operation and management.
Key words: CPS;CNC machine;intelligent monitoring;system architecture
0引言
随着数字控制技术、智能传感器技术和计算机网络的发展，传统工业正在向着网络化、智能化方向逐步迈进。然而在实际生产应用过程中，数控机床缺乏有效的数据采集和监控手段成为了制约工厂智能化进程发展的主要因系之一。在此背景下，各种类型的数控机床监控技术应运而生，其中信息物理融合系统（Cy ber-PhvsicalSvstem，CPS）体系结构能够有效的将信息
e）与物理世界（physicalworld）的界限
空间（cyberspace
逐步模糊，并最终实现融合19]。因此，基于CPS体系结构下的数控机床智能监控系统能够解决当前计算技术、控制技术和计算机信息技术的局限性问题，满足数控机床生产过程作业实时、高效、智能的监控需求。目前国内外很多企业及科研机构在数控机床监控CPS 的理论和应用领域取得了阶段性的成果，如德国的宝
马生产车间、美国的克莱斯勒生产车间等、我国的中航工业成飞及中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中心等。然而，由于CPS自身的特性及理论研究的不足，国内外并没有明确的体系结构指导智能监控CPS的设计，严重制约了智能监控CPS技术的发展。因此，文章针对监控技术目前存在的问题，提出基于CPS架构的智能监控系统具有重要的意义
CPS与数控机床监控技术
1.1
CPS概述
CPS是信息空间与物理世界交互与融合的一个薪新的研究领域，目前国内外的研究人员尚未对其形成统一的定义)。美国国家科学基金会（NSF)最早提出 CPS的定义(2)：“计算机资源与物理资源间的紧密集成与深度协作。"Baheti等认为[3]"CPS是系统中各种计算元素和物理元素之间紧密结合并在动态不确定时间
收稿日期：20160606；修回日期：201607-11
*基金项目："高档数控机床与基础制造装备"科技重大专项数控系统功能安全技术研究（2014ZX04009031）
作者简介：毕裁雪(1992一)，女，山东济宁人，中国科学院大学、中科院沈阳计算技术研究所硕士研究生，研究方向为数控技术，（E-mail）
（996688(E mail) yudong@ sict. ac. cn,
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