基于cps的智能制造单元监测系统的研究

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1、硕士学位论文（工程硕士）基于CPS的智能制造单元监测系统的研究RESEARCHONMONITORINGSYSTEMFORINTELLIGENTMANUFACTRUINGUNITBASEDONCYBER-PHYSICALSYSTEM王翔哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：TP391学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于CPS的智能制造单元监测系统的研究硕士研究生：王翔导师：张旭堂副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391U.

2、D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMONITORINGSYSTEMFORINTELLIGENTMANUFACTRUINGUNITBASEDONCYBER-PHYSICALSYSTEMCandidate：WangXiangSupervisor：AssociateProf.ZhangXuTangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolofMech

3、atronicsEngineeringDateofDefense：July,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要如今智能制造和智能监控已经是制造业发展的主要趋势。智能监控是涉及机械、电控、计算机等多方面的综合技术。分布式监控是智能监控的具体实现，能够同时对不同节点，不同产品的数据进行监控并进行分析处理，已广泛受到制造企业的重视。目前智能制造产品的市场多为美国、德国、日本等发达国家所占有。这些产品相对价格昂贵，对于医学加工、显微加工等空间与经济受限的环境成本

4、较高。因此，本文基于实际工程项目，致力于具体监测问题的解决。主要工作内容是以CPS（信息物理系统）为思想，以自主研制小型数控铣床为节点并对其各轴的信息、机床本体状态信息进行监测。整个论文主要进行了以下研究：在基于CPS五层理论模型的基础上研究了智能制造单元机床节点信息物理系统模型。采用构建机电一体化对象的方式，使用UML对机床进行了抽象建模，为智能制造单元信息物理系统打下基础。对数控铣床监测系统所需电气设备方案进行了分析设计。结合机床本体Mach3数控系统软件及其运动控制卡对配电方式、输入输出信号、驱动器接口通信等方面进行了深入了解，为监测系统的搭建打下基础。研究了基于Pr

5、ofinet总线的上位机监测系统开发。将机床的IO、RS485等通信端口的信息通过PLCIO模块进行采集输入到西门子S7-1200PLC中。上位机采用WinCC与SimaticManager进行组态编程，实现与PLC通信。在该物理架构下，机床监控系统的经济性和外观得到了极大的改善。对分布式任务调度的算法进行了设计。为后续监测系统上位机中任务调度模块的实现打下基础。研究了基于MFC界面的监测系统设计。以VisualStudio2010为开发平台，通过OPC通讯协议与WinCC通信，进而完成机床重要参数的监测以及部分控制功能的上位机实现。通过基于TCP协议的SOCKET编程来实

6、现监测系统与机床之间代码文件传输的功能，并以上述基于遗传算法的任务调度模块为基础来完成任务调度功能。实现了可拓展为针对多节点的上位机监测系统。基于以上的研究，对数控铣床各轴信息及状态信息进行了监测实验。实验表明，该监测系统满足开发需求。关键词：CPS；监测系统；分布式；任务调度-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractRecentlyintelligentmanufacturingandintelligentmonitoringhasbeenthemaintrendofthemanufacturingindustry.Intelligentmonitoringis

7、anintegratedtechnologyconsistsofmechanical,electricalcontrol,computer,etc.Distributedmonitoringistheconcreterealizationofintelligentmonitoring.Ithasbeenpaidmoreandmoreattentionbymanufacturingenterprisesbecauseofitsabilityofmonitorandanalyzethedataofdifferentno