【摘 要】
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二十一世纪以来,制造业数字化的普及引起了人们的广泛关注,数控技术的进步使得机床生产厂家朝着更加智能化和物联化的方向发展。对于传统数控机床制造厂商,当机床发生故障时,无法及时报警提醒机床使用者,造成工件报废、设备损坏。同时,不同机床用户的监测系统碎片化,难以形成规模效应。本论文针对复杂工况条件下多路数控机床运行难以实时监测和自动报警问题,设计并实现了一种基于NB-IOT和STM32的数控机床状态监测
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二十一世纪以来,制造业数字化的普及引起了人们的广泛关注,数控技术的进步使得机床生产厂家朝着更加智能化和物联化的方向发展。对于传统数控机床制造厂商,当机床发生故障时,无法及时报警提醒机床使用者,造成工件报废、设备损坏。同时,不同机床用户的监测系统碎片化,难以形成规模效应。本论文针对复杂工况条件下多路数控机床运行难以实时监测和自动报警问题,设计并实现了一种基于NB-IOT和STM32的数控机床状态监测系统,具体的研究内容如下:（1）分析国内外数控机床和数控机床监测系统的发展状况,根据实际项目需求和技术要求确定本论文的主要研究内容;（2）阐述了数控机床的组成和工作原理,对数控机床关键部位的故障和工况信号进行分析。根据项目需求和行业发展趋势,基于物联网三层体系结构“感知层+传输层+应用层”进行总体方案设计,并分别对每一层进行模块化设计;（3）设计了状态监测系统的硬件部分,对监测系统硬件总体设计,详细阐述了控制模块、通信模块、传感器采集模块和报警模块的电路设计思路和功能实现,并对各模块的选型和关键部位传感器工作原理进行分析,提高系统的整体性和易用性;（4）设计了状态监测系统的软件部分,介绍了ARM MDK软件设计开发环境,并设计了系统软件设计流程图。分别对温度传感器和激光位移传感器数据采集和传输进行软件设计,利用AT指令控制NB-IOT模块通信和实现SIM800C模块报警功能,对MQTT通信协议进行封装并连接至IOT云平台进行数据传输;（5）进一步开发了状态监测系统的服务器和客户端,分析软件开发需求,创建My SQL数据表,设计数据库接口并实现与IOT云平台的通信。对客户端架构和界面进行设计,实现人机交互和用户管理功能;（6）对状态监测系统进行功能测试,搭建工况条件下硬件测试平台,分别对系统主要功能模块、云平台数据传输、客户端功能管理进行测试。测试结果表明,监测系统满足项目需求和各项技术指标要求,数据稳定可靠。课题来源企业已经根据本论文设计试用并开发进一步的故障研判功能,达到了课题预期整体效果。
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