Softing助力工业4.0 | 通过OPC UA和MQTT访问SINUMERIK 840D CNC控制器数据

news2024/11/23 7:29:35

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Softing uaGate 840D是用于采集西门子SINUMERIK 840D SL/PL CNC控制器数据的物联网网关，支持OPC UA服务器和MQTT发布功能。该网关提供对SINUMERIK 840D CNC控制器机床数据的访问，支持读取、处理重要的主轴和从轴数据，例如扭矩和功耗，并可将数据用于状态监测、预测性维护以及数据记录或其他分析任务，例如主轴和轴监测。

未来要全面实现工业4.0应用，需以数字化方式提供CNC控制器的内部数据。但由于众多机床系统开发时间较早，控制器通常不提供任何用于数据集成的开放标准化接口。而现在新的网关技术，均支持从外部访问SIMATIC S7控制器以及SINUMERIK 840D系列的NC和驱动数据。

西门子SINUMERIK 840D CNC控制器已上市约30年，被用于大多数机床内部，实现铣削、车削、磨削、步冲和冲压操作。但当考虑到未来如何使用这些机床数据时发现，只有SIMATIC S7控制器数据可在机床之外的环境中被再次利用，数控（NC）和驱动数据则无法被外部应用程序访问。原因是数控控制器不提供开放和标准化的通信功能，阻碍了机床数据在整体应用中的集成。

| 借助网关访问控制器数据

通过Softing uaGate 840D网关可轻松应对这一挑战，并提供对机床数据的全面访问。

uaGate 840D网关支持通过OPC UA和MQTT通信技术读取并传输重要的主轴和轴数据，例如扭矩、功耗和连同相关的警报。这些数据可用于状态监测、预测性维护、数据记录或分析任务等。因此，该网关支持将SINUMERIK 840D sl和PL CNC控制器集成到工业4.0应用程序中。这一解决方案适用于NCU Type 7×0.3和V4.3以上软件版本的新旧SINUMERIK 840D Solution Line，以及西门子SINUMERIK 840D Power Line型号（软件V5.3及更高版本）。

c136f647-8b70-489b-b887-6c6b48050821 — （uaGate 840D网关可直接连接到SINUMERIK 840D sl CNC控制器，无需系统适配和任何额外的许可证）

| 预配置的标签文件

针对SINUMERIK 840D Solution Line系统，只需将uaGate 840D网关连接到一个空闲的以太网插槽，X120（操作面板）或X130（公司网络）。一旦网关集成到网络中，通过在网关固件中预先配置的标签文件，调试网关将变得非常容易。标签文件负责建立两部分数据映射，一方面映射NC部分，包括驱动数据、轴数据、程序数据、刀具数据和特定的NC报警，另一方面映射集成SIMATIC S7-300控制器的PLC部分及其DB数据、警报和消息。

用户在配置完连接参数之后，可直接使用OPC UA客户端读取到预先配置的数据，包括主轴速度、倍率、四个轴的实际距离和剩余距离，以及连接到驱动模块的四个电机的温度、扭矩和功耗。

uaGate 840D网关解决方案还提供了一个高效的软件——dataFEED Exporter，该软件用于从STEP7和TIA Portal项目中导出集成在SINUMERIK 840D里的S7-300控制器变量，并支持根据个人需求进行调整。在成功导出标签文件后，用户可将这些标签导入uaGate 840D网关中。

此外，用户还可使用西门子软件工具NC-Var-Selektor将NC变量加载到网关中，该工具是SINUMERIK工具箱的一部分。用户无需对SINUMERIK 840D CNC控制器进行任何修改，即可通过OPC UA立即访问控制器数据以及NC和驱动数据。

在默认配置下，uaGate840D对于集成的SIMATIC S7-300控制器数据设置的是读取和写入权限，但如有需要，用户也可将这些权限定义为只读。出于安全考虑，NC零件配置的变量通常被定义为只读。

值得注意的是：SINUMERIK 840D Power Line型号不提供以太网接口。为了实现连接，必须使用合适的D-Sub 9转换工具。Softing NETLink S7-Compact产品支持PROFIBUS/MPI到以太网的转换，可用于与SINUMERIK 840D Power Line进行通信。SINUMERIK 840D Power Line控制器的X122 D-Sub 9接口用于连接编程设备或远程维护设备（PG接口）。将NETLink S7-Compact连接到X122接口，即可将SINUMERIK 840D特定通信转换为以太网通信。

NETLink S7-Compact产品支持简单、快速地将SIMATIC S7-200/300/400控制器集成到以太网中。如此一来，编程软件、配置工具和SCADA应用程序（如STEP7、TIA Portal、WinCC或OPC服务器）便可同时通过以太网访问到现场控制器，可高效、稳定访问的控制器设备数量多达32个。此外，NETLink S7-Compact可直接插入MPI接口，替代昂贵的通信处理器。

5a8eb9d2-5910-4f07-b0d6-67c2105d5102 — （用于SIMATIC S7控制器以太网连接的紧凑型PROFIBUS/MPI转换工具）

| 应用场景

uaGate 840D可应用于多种不同场景，“获取运行数据”是其中一种。在此情况下，用户需先确定从机床上获取和记录工件或工具数据的具体时机和方式，随后记录的数据便可用于可视化或进行评估。对于预测性维护，高频数据如位置、电流和控制偏差等会被监控。

用户可通过降低废品率、延长工具使用寿命、提升整体产品质量来评估刀具的质量和磨损情况，从而尽可能延长刀具在生产环境中的可用时间和优化其效能。一位用户提到：“我们已经成功在齿轮切削机上部署了uaGate 840D网关，用于采集轧制力等数据。这使我们能够估算组件的硬度，并为机器制定特定的维护和检查措施，由此减少了机器故障次数。”

另一个应用是机床制造商通过收集的数据，选择出更优刀具。该领域的一位用户表示：“在现代生产线上，通常使用500种以上的刀具，引发无限种不同排序选项。通过将工具重新排序到合适位置，能够大大减少生产过程中的等待时间。”此外，该用户还使用了uaGate 840D提供的刀具和机床数据来改进刀具的安装和校准。