數控機床主傳動系統能耗監測系統設計

萬碧+楊勝+任宇+許江永+王將宏

【摘 要】為了提高數控機床在設計和使用階段的能耗效率需要機床能耗數據的支持，設計了數控機床主傳動系統能耗監測系統，通過該系統可以得到相應的能耗信息。該方法通過實時監測機床總電源輸入功率，從而在線獲取機床的能量效率，同時通過功率信息識別出機床的運行狀態，得到機床有效加工時間等信息。通過實驗驗證能實時的反映機床運行過程中的能耗信息，具有較廣闊的應用前景。

【關鍵詞】數控機床；功率；監測系統

0 引言

節能減排是我國重要的發展戰略，機床為主體的機械加工系統量大面廣，能量消耗巨大，對環境的污染相當嚴重，且能量效率低[1]，同時，大量研究表明，機床行業的節能潛力非常大[2-3]。

對機床的狀態監視研究，以前主要集中在對機床加工過程監測方面，包括機床運行狀態監測，刀具狀態監測等方面，而對于機床運行過程中能耗狀態監測相對比較少，主要原因是機床能耗源多，并且能耗構成復雜。隨著綠色制造和可持續制造理念的廣泛深入，對機床能耗狀態和能量效率監測及評估受到了越來越多的重視[4]。無論是管理節能和技術節能都需要有生產現場的數據支持，只有基于現場數據才能做出正確的決策，才能對機床的能量效率進行準確的評價，進而進行節能優化。因此，對于機床運行能耗狀態的實時監視顯得尤為重要。

針對上述問題，本文基于機床功率平衡方程和能量損耗特性的數控機床能效監測方法設計了能耗監測系統。并基于Web實現了數控機床能耗監測系統的開發，該系統包括機床能耗狀態實時監視、機床能量效率和能量利用率計算分析、設備利用率、設備運行率及設備運行利用率統計等功能。