一、建设目标

构建一套融合 机床控制系统自带预警 与 外置传感器状态监测 的机床健康监测系统，实现：

• 机床报警与运行状态的集中采集；
• 主轴等关键部件的健康评估与趋势预警；
• 异常事件的统一展示、关联分析与追溯；
• 支撑预测性维护与稳定生产。
• 生成运维工单，保障运行

二、系统架构

系统采用 “双数据来源 + 边缘融合 + 平台统一管理” 的架构：

• 机床控制系统数据：反映机床已检测到的异常（报警、过载、刀具断裂等）；
• 外置传感器数据：反映机床尚未报警但正在劣化的状态（主轴振动等）；
• 边缘网关：完成数据采集、时间对齐、工况识别与初步预警；
• 监测平台：实现统一预警、健康评估与运维管理。

三、机床控制系统数据采集

4.1 采集内容（核心）

• 报警信息：报警代码、报警文本、发生/解除时间；
• 运行状态：运行 / 空闲 / 报警 / 急停；
• 主轴数据：启停状态、实际转速、主轴负载；
• 进给数据：进给速度、进给倍率；
• 刀具信息（可选）：当前刀号、刀具异常信号。

4.2 对接方式

• FANUC：FOCAS 接口；
• 西门子：OPC UA（优先）；
• 其他系统：原生接口或 Modbus/PLC 映射。

四、外置传感器监测设计

5.1 监测对象

• 主轴轴承座：加速度/振动传感器（主轴健康）；
• 主轴箱体：振动传感器（共振、松动）；
• 刀具区域（可选）：高频 AE（刀具断裂补充）。

5.2 分析原则

• 不直接用加工震动判断健康；
• 利用机床状态识别工况（空转 / 切削）；
• 在固定可比工况（如固定转速空转）下分析主轴；
• 以趋势变化而非瞬时值作为主要判断依据。

五、边缘融合与预警设计

边缘采集网关承担以下功能：

• CNC 数据与传感器数据统一采集；
• 时间同步与工况识别；
• 主轴健康趋势计算；
• 本地规则判断与初级预警；
• 异常前后数据快照保存。

六、监测平台功能

7.1 统一预警

• 对所有异常进行集中管理，每条预警包含：
• 预警类型（机床报警 / 主轴健康 / 刀具异常）；
• 触发依据（报警事件、趋势异常、关联分析）；
• 风险等级与处理建议。

7.2 健康评估

• 以直观指标展示机床状态：
• 主轴健康指数；
• 运行稳定性（报警频次）；
• 运维风险等级。

7.3运维闭环

报警 → 工单 → 维修记录 → 健康状态验证。

七、实施建议

• 阶段一：单机试点，接入 CNC 数据 + 主轴振动；
• 阶段二：产线推广，启用趋势分析与关联预警；
• 阶段三：形成健康评估体系，支撑预测性维护。

八、方案价值

通过融合机床自带预警与状态监测数据，实现从“事后报警”向“事前预警”的升级，为机床稳定运行和精细化运维提供可靠支撑。