CNC数据采集解决方案（2023杭州乐芯科技）
杭州乐芯科技IOT数据采集平台产品是杭州乐芯科技有限公司为满足工业4.0大型集团工厂推出的新一代数据采集平台级产品，可满足单一平台（一个服务器）同时采集各类设备，同时兼容各种工业数据采集协议，单服务器压力测试达1000台，已经稳定在大型集团用户稳定运行。实现各种工业设备数据采集，包括数控机床数据采集、切割机数据采集、机器人数据采集、PLC数据采集、各种工业仪表（各类传感器、智能电表等）。并实现数据对接各大工业平台（如：根云平台、施耐德平台、阿里云平台等）。
CNC 数据采集方式及描述
2.1 数控系统型号决定采集方式及内容
经我司数据采集工程师对生产现场设备调研，初步确认的采集方案分如下三种：
2.1.1网口类型数控系统通过网口协议直接采集
针对现场网口型数控系统，如发那科、西门子、海德汉、大隈、马扎克、科德、广州数控等数控系统，通过网口直接读取数据，读取的数据内容主要包括“开机时间，关机时间， 报警状态，报警号，报警信息，报警时长，设备状态，程序号，加工时间，产量，进给 F， 进给倍率，主轴转速 S，主轴倍率，坐标值，主轴负载，各轴负载，当前刀具号等”。
平台支持的采集CNC品牌及详细版本列表（不在表格中，请咨询客服，协议支持持续更新）：
具体系统支持：
| 型号 | 类型 | 版本 | 接口 | 采集方式 |
| 发那科 | 0i C/D/F 系列 | 全部 | 网口 | 网络协议采集 |
| 15i/16i/18i/21i B 系列 | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| 30i/31i/32i A/B 系列 | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| 150i/160i/180i/210i/300i/310i/ 320i (windows 版本) | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| 西门子 | Siemens 808D（ADVANCE 有网络协议采集） | 全部 | 网口 | 网络协议采集 |
| Siemens 810D | 全部 | 网口 | 网络协议/MPI | |
| Siemens 840D WinNT | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| Siemens 840D/840Dpl WinXP | 全部 | 网口 | 网络协议采集 |
| Siemens 828D | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| Siemens 840Dsl WinXP/Win7（PCU） | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| Siemens 840Dsl Linux (TCU) | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| 三菱 | MITSUBISHI M70/700 C70/700 | 全部 | 网口 | 网络协议采集 |
| MITSUBISHI M80/800 | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| MITSUBISHI M700/M800 (windows 版本) | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| 海德汉 | TNC 640 HSCI | 全部 | 网口 | 购买 DNC#18 |
| TNC 620 HSCI | 全部 | 网口 | 购买 DNC#18 | |
| TNC 320 | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| iTNC 530 HSCI | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| iTNC 530 | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| 华中数控 | HNC 808/818/848 | 8 系列以 上 | 网口 | 网络协议采集 |
| 广州数控 | GSK988TA 及以上 | 2017 年以上版 本 | 网口 | 网络协议采集 |
| 640T/640M (Win95/2K) | 全部 | 网口 | 协议采集 | |
| Matrix Nexus (WinXP) | 全部 | 网口 | MT 协议采集 | |
| Matrix NexusⅡ (Win7) | 全部 | 网口 | MTCONNECT 协议或 IF 协议 | |
| Smart | 全部 | 网口 | MTCONNECT 协议或 IF 协议 | |
| Smooth C | 全部 | 网口 | MTCONNECT 协议或 IF 协议 | |
| Smooth G/X (Win8) | 全部 | 网口 | MTCONNECT 协议或 IF 协议 | |
| BROTHER | TC-22B/31B/32BN/S2D/R2B20B/S2D z/S2DNz | 全部 | 网口 | 网络协议采集 |
| S500X1/S700X1/M140X1 | 全部 | 网口 | 网络协议采集 |
| SYNTEC | 3 系列/EZ 系列 | 软件版本在10.116.16.XX 以上 | 网口 | 网络协议采集 |
| 6 系列/10 系列/11 系列 | 网口 | 网络协议采集 | ||
| 20 系列/21 系列/200 系列 | 网口 | 网络协议采集 | ||
| OSP-P20M (Windows) | 全部 | 网口 | O-API 购买协议 | |
| OSP-P200/300M (Windows) | 全部 | 网口 | O-API 购买协议 | |
| MORI SEIKI （MITSUBISHI M730BM） | 全部 | 网口 | MTCONNECT 协议 | |
| DMG （SIEMENS） | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| DMG （HEIDENHAIN） | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| DMG （FANUC） | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| JINGDIAO | JD50 以上 | 全部 | 网口 | 购买协议采集 |
| HAAS | HAAS | 全部 | 串口 | 串口 |
| HAAS （100.16.000.1023/1013） | 全部 | 网口 | 网口 | |
| 东芝 | T888 | 全部 | 串口 | |
| T999 | 全部 | 串口 | ||
| FAGOR | FAGOR 8055 | 全部 | 串口 | 串口 |
| FAGOR 8065/8070 | 全部 | 网口 | 网络协议采集 | |
| MAKINO | MAKINO (FANUC) | 全部 | 网口 | 网络协议采集 |
| MAKINO (MISUBISHI) | 全部 | 网口 | 网络协议采集 |
网口设备采集详细数据管理与分类见下表：
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- CNC 全功能采集的数据内容
-
-
| 数控设备(CncMach) | ||||||
| 类型 | 数据说明 | 字段名 | 备注 | 数据类 型 | 平台需 要 | 老旧设 备 |
| 设备信息 | 设备ID | DeviceID(PK) | 设备唯一编号 | STRING | √ | |
| 公司 | CompanyNo | 公司代码（例如：1000） | STRING | √ | ||
| 工厂 | factoryNo | 工厂代码（例如：5802） | STRING | √ | ||
| 资产编码 | AssetNo | 资产编号（例如：105XXXX） | STRING | |||
| 设备名称 | DeviceName | 三一设备名称 | STRING | √ | ||
| 设备类型 | DeviceType | 二级工艺编号 | STRING | √ | ||
| 系统型号 | CncType | 数控系统品牌：FANUC | STRING | √ | ||
| 基本信息 | 序列号 | SerNum | 数控系统唯一标识 | STRING | ||
| 软件版本 | NcVer | 软件版本 | STRING | |||
| 伺服轴数 | Axes | 伺服轴总数 | INT | |||
| 主轴数 | SpinNum | 主轴总数 | INT | |||
| 主轴最高转 速 | MaxSpeed | 主轴最高转速 r/min | FLOAT | |||
| 状态信息 | 工作状态 | Status | 1：作业 2：待机 3：故障 4：关机 | INT | √ | √ |
| 急停 | Emg | 0：正常 1：急停 | INT | √ | ||
| 报警 | Alarm | 0：正常 1：报警 | INT | √ | √ | |
| 工作模式 | Mode | 1：自动 2：编辑 3：MDI 4：DNC 5：手轮 6: 手动 | INT | |||
| 坐标信息 | 轴名称 | AxisName | 各轴以‘|’进行分割 | STRING | ||
| 机械坐标 | MachPos | 各轴以‘|’进行分割 | STRING | |||
| 绝对坐标 | AbsPos | 各轴以‘|’进行分割 | STRING | |||
| 相对坐标 | RelPos | 各轴以‘|’进行分割 | STRING | |||
| 剩余距离 | RemPos | 各轴以‘|’进行分割 | STRING | |||
| 程序信息 | 程序运行状 态 | NcStatus | NC 程序状态 | STRING | ||
| 主程序号 | MainPgm | 当前加工主程序 | STRING | √ | √ | |
| 主程序注释 | MainPgmMsg | 主程序注释 | STRING | |||
| 当前程序号 | CurPgm | 当前加工程序号 | STRING | √ | ||
| 当前程序注 释 | CurPgmMsg | 当前加工程序注释 | STRING | |||
| 切削时间 | CutTime | 程序切削时间(秒) | INT | |||
| 加工时间 | CycSec | 程序加工时间(秒) | INT | |||
| 程序行号 | CurSeq | 当前执行的程序行号 | STRING | √ | ||
| 产量 | PartCnt | 当前的产量 | INT | |||
| 当前程序块 | CurNcBlk | 当前正在加工程序代码 (50 字符以内) | STRING | |||
| 刀具信 息 | 刀具号 | TCode | 刀具号 T | STRING | √ | |
| 工况信息 | 切削倍率 | OvFeed | 切削倍率% | FLOAT | √ | |
| 主轴倍率 | OvSpin | 主轴倍率% | FLOAT | √ | ||
| 切削速度 | ActFeed | 切削速度F 单位：m/min | FLOAT | √ | √ | |
| 切削指定速 度 | FCode | 指定的转速 F 单位：m/min | FLOAT | |||
| 主轴速度 | ActSpin | 主轴转速S 单位：r/min | FLOAT | √ | √ | |
| 主轴指定转 速 | SCode | 指定的主轴转速 单位：r/min | FLOAT | |||
| 伺服温度 | SvTemp | 以‘|’进行分割 | STRING | |||
| 伺服负载 | SvLoad | 以‘|’进行分割 | STRING | |||
| 主轴温度 1 | SpinTemp1 | 第一主轴温度 | INT | |||
| 主轴负载 1 | SpinLoad1 | 第一主轴负载 | FLOAT | √ | √ | |
| 主轴温度 2 | SpinTemp2 | 第二主轴温度 | INT | |||
| 主轴负载 2 | SpinLoad2 | 第二主轴负载 | FLOAT | |||
| 报警信 息 | 报警信息 | AlarmMsg | JSON 字符串 | STRING | √ | √ |
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- 串口类型的数控系统，添加相应的协议转换硬件从 PLC 采集数据
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发那科系统的老设备，主要是 GEFANUC，FANUC18-M/0i-T/0i-TB/0i-TC 等系统，需加装FANUC-PCMCIA 专用网卡（部分太老的设备不支持接入该硬件，没有 PCMCIA 接口，如 GEFANUC， FANUC18-M 需添加 IO 硬件采集），此硬件可以同时实现 MDC 数据采集和 DNC 程序传输。读取的数据内容主要包括“开机时间，关机时间，报警状态，报警号，报警信息，报警时长，设备状态，程序号，加工时间，产量，进给 F，进给倍率，主轴转速 S，主轴倍率，坐标值，主轴负载，各轴负载，当前刀具号，”（其中部分数据可能老系统不发布）。
西门子系统的老设备，主要是 810D，840D_TCU，840D_NCU 等系统，此类设备需加装西门子协议转换网关 WTGNet-S7MPI，通过 S7 协议从数控系统的 PLC 读取数据，读取的数据主要
为“机床的开机、关机、运行、空闲、报警状态，机床轴坐标位置数据（轴坐标位置数据嵌入 PLC 时），机床操作模式，实时显示机床当前所处的状态，如编辑状态、自动运行状态、手动状态、MDI/MDA 状态；报警号、报警内容、报警开始及结束时间；机床的开机、关机时间；加工程序运行开始、结束时间；主轴功率（功率值嵌入 PLC 时）；主轴负载（负载值嵌入 PLC 时）；主轴转速、进给速度（速度值嵌入 PLC 时）；主轴转速倍率 S、进给倍率 F；当前使用的加工程序名称（加工程序名嵌入 PLC 时）；当前使用的刀具号或名称”。
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- 没有相应接口或无法获取厂家支持的添加 IO 硬件采集基础数据
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车间里电火花、快走丝、慢走丝以及部分磨床和厂家定制系统（厂家无法提供技术支持） 的设备，通过添加 IO 硬件的方式采集，有三色灯的设备可以通过三色信号获取设备状态，无三色灯设备则通过设备的电流大小来判断设备的状态，读取的数据主要是“报警开始、结束时间；机床的开机、关机时间；加工程序运行开始、结束时间”。
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- MDC 数据采集系统实现数据标准化管理
针对现场不同类型、品牌、厂家的数控设备，MDC 数据采集系统采用统一标准的数据字典，部分设备没有相关数据的不写入数据。
数据字典案例如下：
2.2.1.1 CNC 采集数据规范字典说明
| 序号 | 点位名字 | 描述 | 备注 |
| CNC06_1 | MachineID | ||
| CNC06_2 | MachineName | ||
| CNC06_3 | IDnum | 采集序号 | |
| CNC06_4 | MachineSN | ||
| CNC06_5 | MachineType | ||
| CNC06_6 | MachineIP |
| CNC06_7 | MachineMode | 机床模式 | |
| CNC06_8 | MachineStatus | 机床状态 | |
| CNC06_9 | PowerOnTime | 开机总时间 | 开机累积时间 |
| CNC06_10 | RunningTime | 运行时间 | 累积运行时间 |
| CNC06_11 | CuttingTime | 切屑时间 | 累积切屑时间 |
| CNC06_12 | ProcessingPart | 程序名称 | 程序注释 |
| CNC06_13 | CurrentProgramName | 程序号 | |
| CNC06_14 | ProcessingCount | 产量 | 当前产量 |
| CNC06_15 | ProcessedCount | 累积产量 | |
| CNC06_16 | SpindleLoad | 主轴负载 | |
| CNC06_17 | SpindleSpeed | 主轴转速 | |
| CNC06_18 | SpindleOverride | 主轴倍率 | |
| CNC06_19 | FeedOverride | 进给倍率 | |
| CNC06_20 | SpindleSpeedSet | 主轴设定倍率 | |
| CNC06_21 | FeedSpeedSet | 进给设定速度 | |
| CNC06_22 | FeedSpeed | 进给速度 | |
| CNC06_23 | AlarmType | 报警类型 | |
| CNC06_24 | AlarmNo | 报警号 | |
| CNC06_25 | Alarm | 报警信息 | |
| CNC06_26 | Tool | 当前刀具号 | |
| CNC06_27 | Yload | Y 轴负载 | |
| CNC06_28 | Xload | X 轴负载 | |
| CNC06_29 | Zload | Z 轴负载 | |
| CNC06_30 | Bload | B 轴负载 | |
| CNC06_31 | CreateTime | 创建时间 | |
| CNC06_32 | CoorX | X 轴机械坐标 | |
| CNC06_33 | CoorY | Y 轴机械坐标 | |
| CNC06_34 | CoorZ | Z 轴机械坐标 |
其中：
1：运行（Running），2：待机（Standby），3：关机（Offline
）4：报警 （Alarm）
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- 数采现场施工说明
由于数控系统不同，所采用的采集方式不一样，现场施工也有差异，具体如下：
- 网口型数控系统：网线直接采集；
- 串口型数控系统：添加相应协议转换硬件采集；
- 无接口数控设备：添加 IO 硬件或智能电表采集； 具体实施见如下详细内容。
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