2020、2021、2022数控机床数据采集方案汇总

一、机床数据采集应用背景

随着当下智能制造和工业4.0的热度发展，同时大数据、边缘计算等技术的兴起，实时记录设备的各类运行数据，成为目前比较火的一个行业，部分厂家仅仅以此为契机，便收获几千万的融资；机床的数据采集，乃至制造业装备系统的数据采集发展，也就是常说的IOT，真正构成了智能制造和工业4.0发展的第一步。本人具有多年的数据采集经验，目前在CSDN开了一个专栏，后续将针对机床数据采集中涉及到的问题，逐步进行汇总。同时也和大家一起交流学习，希望打造一套完善的、柔性的数据采集平台系统，同时支持千亿级数据运算强大功能的平台系统，希望有志同道合的同志可以一起并肩作战。目前机床数据采集底层协议，网上各位大神也都有提及，但是对具体应用层面的东西还是没有人能说清楚，在此从IOT的整体各个方面，深入研究数采的核心内容。

二、机床数据采集方案简介

数控机床和注塑机两种加工设备，构成了当下工业领域的主体加工业；数控机床作为制造业中非常重要的设备，可以说是核心中的核心，很多人在数据采集发展中，都因数控机床的复杂性，而难以进行；数控机床类型种类较多，且生产年代不通，版本不通，导致数据采集难度也各不相同；机床的数据采集核心实际上是采集数控系统中的数据，目前的数控系统主要有：发那科（Fanuc）、三菱（MITSUBISHI）、马扎克（Mazak）、大喂（Okuma）、西门子（SIEMENS）、海德汉（HEIDENHAIN）、力士乐（Rexroth）、兄弟（Brother）、哈斯（Haas）、广数（GSK）、华中（HNC）、新代（SYNTEC）、凯恩帝（KND）等数控系统，上述数控系统基本包含了市面上目前80%数控类型。
下面针对上述数控系统的采集方法一一说明：

    public string ConnectViaNet(string machineIpAddress, ushort portNo)
        {
            var nRet = Focas1.cnc_allclibhndl3(machineIpAddress, portNo, 3, out machineHandle);
            switch ((Focas1.focas_ret)nRet)
            {
                case Focas1.focas_ret.EW_OK:
                    return "连接成功!";

                case Focas1.focas_ret.EW_NODLL:
                    return "没有找到Focas动态库!";
                case Focas1.focas_ret.EW_SOCKET:
                    return "请检查:机器电源|网卡|网线连接;";
                case Focas1.focas_ret.EW_HANDLE:
                    return "应用程序句柄出错，请联系供应商";
            }
            return string.Empty;
        }

3. 三菱（MITSUBISHI）:M60及以上网卡系统通过官方A2 API协议进行数据采集，内部也叫作Ezsocket，开发包需要授权费用；
主要是通过A2开发进行数据采集通讯的。

A2开发包安装完成后，有EzSocket 等dll库，可以直接调用进行二次开发，能够实现的程序主要如下图所示。
4. 马扎克（Mazak）：需要官方授权，开启Mtconnect协议，价格不菲，应该在9800左右；

上图为Mazak设备的MTConnect的协议内容，可以用明文进行传输。

5. 大喂（Okuma）：需要官方授权，主要有API和MTConnect协议，价格也很高，8000左右；

6. 西门子（SIEMENS）：采集方案很多，基本上有网口的可以走协议，无网口的需要通过MPI口添加硬件读取。建议直接开启OPC Ua数采；还可以走DDE通讯。
可以使用C#利用通讯协议直接获取设备的数据

6. 海德汉（HEIDENHAIN）：二次开发包授权收费，大约8000元；

7. 力士乐（Rexroth）：新版的默认都有OPC UA，也可以通过OPC Da进行数据采集；

8. 兄弟（Brother）： 有兄弟的通讯协议，可以走TCP报文，直接获取数据。

9. 哈斯（Haas）：通过命令协议进行数据采集，串口和网口都支持。

10. 广数（GSK）:基本上支持Modbus通讯，有网口的可以做。

11. 华中（HNC）：需要最新版的二次开发包协议，8系列的有网口的基本都支持；
华中的机床可以通过SDK来实现数据的通讯和读取，使用比较方便，支持C++和C#两种语言。

12. 新代（SYNTEC）：需要新代官方的二次开发包，据说后面可能要授权收费了。

13. 凯恩帝（KND）：新版本带网口的系统可以做。

上述数控系统基本上构成了市面上80%的数控系统，大部分机床制造商都会直接使用上述数控系统。所有掌握上述的机床数据采集，基本上所有的数控机床基本上就没有问题了。

三、注塑机数据采集

目前了解的主要有海天、伊之密、发那科等，但是目前碰到注塑机做数据采集的很少，而且基本被海天垄断了，所以暂时没有什么好的办法，只能采集一些IO信号点，不过基本上可以使用。

四、PLC类设备的数据采集

PLC的数据采集总体相对简单，只要能和plc建立通讯连接，基本都可以做。
对于数据采集层来说，如果想让自己的产品走向标准化，最好是破解协议层的东西，去掉依赖包后，完全自己开发，这样可以支持任何语言的二次开发，自由度也很多，当前也会带来很多工作量，这就需要根据实际情况区别对待。

到目前为止基本上针对工业领域的设备数据采集系统，进行了一个简单的叙述，通讯协议在数字化的时代下获取相对比较容易，在网上可以知道很多论文及相关信息，如果你看到这里，那么数据采集这一层的东西基本就入门了。后面文章将主要开始涉及千亿级数据流量的具体使用方法，以及机器学习和大数据应用等方便的知识。感兴趣的同学可以持续关注。

另外关于目前数据监控平台已经被商业化，所以很多专业技术知识都被封锁，鉴于数字化的大发展下，还是尽量做到成果共享，技术互助，只有这样才能在最短时间内，实现高度的工业数字化系统的落地。
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