1.一种数控机床时间‑能量效率评估与控制方法,其特征在于,该方法包括:
通过给定加工周期内数控机床的总计划加工时间、停机时间以及非运转时间,建立数控机床开机率模型;通过构建计划加工有效能量模型、停机损失有效能量模型、运转时间内目标加工有效能量以及额外待机能量模型,建立数控机床时间‑能量效率模型;
基于数控机床开机率和额外开机次数对数控机床能量效率的影响分析结果,建立开机率、额外开机次数与时间‑能量效率的关系模型;
基于建立的开机率、额外开机次数与时间‑能量效率的关系模型,通过对数控机床时间‑能量效率的实时监测,进行数控机床时间‑能量效率的超限报警,并将数控机床的时间‑能量效率控制在目标范围内;
所述数控机床时间‑能量效率评估与控制方法具体包括以下步骤:
步骤1,通过功率传感器实时采集数控机床总电源的输出功率,并处理分析功率曲线状态变化的规律进而得出给定加工周期内数控机床的总计划加工时间Tplaned、停机时间Tdowntime和额外开机次数N;
步骤2,通过给定加工周期内数控机床的停机时间Tdowntime、额外开机次数N以及单次开机时间Tstartup,得出数控机床非运转时间Tunavailable;
步骤3,通过给定加工周期内数控机床的总计划加工时间Tplaned以及非运转时间Tplaned,计算出数控机床的开机率ηavailablity;
步骤4,通过前述得到的给定加工周期内数控机床的总计划加工时间Tplaned,结合单件零件理想加工时间Tideal_CT与单件零件理想加工能量Eideal,计算得到数控机床无停机时的总计划加工有效能量Eplaned;
步骤5,通过前述得到的给定加工周期内数控机床的非运转时间Tunavailable,结合单件零件理想加工时间Tideal_CT与单件零件理想加工能量Eideal,计算得到数控机床存在停机时的停机损失有效能量Edowntime;
步骤6,通过前述得到的给定加工周期内数控机床的总计划加工有效能量Eplaned与停机损失有效能量Edowntime,计算得到数控机床运转时间内目标加工有效能量Eavailable;
步骤7,通过给定加工周期内数控机床的额外开机次数N和数控机床单次开机所需能量Estartup,计算得到额外开机能量Estartup_ex;
步骤8,通过给定加工周期内数控机床的运转时间内目标加工有效能量Eavailable、停机损失有效能量Edowntime和额外开机能量Estartup_ex,计算得到数控机床的时间‑能量效率ηavailablity_e;
步骤9,根据前述得到的数控机床时间‑能量效率模型以及开机率模型,构建数控机床时间‑能量效率与数控机床开机率、额外开机次数之间的关系模型;
步骤10,将计算得到的给定加工周期内数控机床时间‑能量效率ηavailablity_e与预先设定的数控机床时间‑能量效率报警下限值 进行比较;
步骤11,操作人员根据步骤10的报警提示,针对数控机床的停机因素变化情况采取相应措施进行控制,使数控机床时间‑能量效率处于在目标范围内;
在步骤1中,通过在数控机床总电源空气开关处安装一个功率传感器,实时采集数控机床总电源的功率并进行A/D转换,将所得的输入功率数字信号传输至信息处理终端并进行滤波处理,通过输入功率信息在线识别出数控机床的运行状态,统计数控机床的停机时间和额外开机次数;设定加工周期开始时数控机床处于开机状态,则数控机床加工周期内的总计划加工时间,记为Tplaned,加工周期内数控机床的停机时间,记为Tdowntime,加工周期内数控机床的额外开机次数,记为N;
在步骤2数控机床非运转时间Tunavailable计算模型如下:
Tunavailable=Tdowntime+N×Tstartup
其中:Tunavailable表示数控机床非运转时间,Tdowntime表示停机时间,N表示额外开机次数,Tstartup表示数控机床单次开机时间;
所述数控机床单次开机时间Tstartup,通过多次测量并记录数控机床的单次开机所需要的时间,采用平均值法计算得到数控机床单次开机时间Tstartup;
在步骤3中,数控机床的开机率ηavailablity计算模型如下:
其中:ηavailablity表示数控机床开机率,Tplaned表示总计划加工时间,Tplaned表示加工周期内数控机床非运转时间;
在步骤4中,数控机床无停机时的总计划加工有效能量Eplaned计算模型如下:其中:Eplaned表示总计划加工有效能量,Tplaned表示总计划加工时间,Tideal_CT表示单件零件理想加工时间,Eideal表示单件零件理想加工能量;
所述单件零件理想加工时间Tideal_CT和单件零件理想加工能量Eideal,通过在数控机床空气开关处安装的功率传感器,多次测量得出数控机床在理想加工参数条件下加工单件零件所需要的时间和能量,采用平均值法得到单件零件理想加工时间Tideal_CT和单件零件理想加工能量Eideal;
在步骤5中,数控机床存在停机时的停机损失有效能量Edowntime计算模型如下:其中:Edowntime表示停机损失有效能量,Tunavailable表示数控机床非运转时间,Tideal_CT表示单件零件理想加工时间,Eideal表示单件零件理想加工能量;
在步骤6中,数控机床运转时间内目标加工有效能量Eavailable计算模型如下:Eavailable=Eplaned‑Edowntime
其中:Eavailable表示运转时间内目标加工有效能量,Eplaned表示总计划加工有效能量,Edowntime表示停机损失有效能量;
在步骤7,额外开机能量计算模型如下:
Estartup_ex=N×Estartup
其中,Estartup_ex表示数控机床的额外开机能量,N表示额外开机次数,Estartup表示数控机床单次开机所需能量;
在步骤8中,数控机床的时间‑能量效率ηavailablity_e计算模型如下:其中:ηavailablity_e表示数控机床时间‑能量效率,Eavailable表示运转时间内目标加工有效能量,Edowntime表示停机损失有效能量,Estartup_ex表示数控机床的额外开机能量;
在步骤9中,数控机床时间‑能量效率关系模型表达式如下:
其中:ηavailablity_e表示数控机床时间‑能量效率,ηavailablity表示数控机床的开机率,Tplaned表示数控机床总计划加工时间,Eideal表示单件零件理想加工能量,N表示数控机床额外开机次数,Estartup表示数控机床单次开机所需能量,Tideal‑CT表示单件零件的理想加工时间;
在步骤10中,若满足关系式 则表明数控机床时间‑能量效率正
常;若满足关系式 则发出报警提示数控机床时间‑能量效率异常,
同时将该周期数控机床时间‑能量效率以及数控机床开机率、停机时间、额外开机次数等信息显示在显示屏上。
2.一种实施权利要求1所述数控机床时间‑能量效率评估与控制方法的数控机床时间‑能量效率评估与控制装置,其特征在于,所述数控机床时间‑能量效率评估与控制装置包括:数控机床(1)、功率传感器(2)、计算机(3)和显示屏(4);
所述功率传感器(2)用于测量数控机床(1)功率并得出数控机床的能量数据;
计算机(3)用于处理功率信号,存储采集得到的数控机床总计划加工时间、停机时间、额外开机次数以及单次开机所需能量数据信息;
显示屏(4)与计算机(3)相连,用于显示数控机床时间‑能量效率、开机率、总计划加工时间、停机时间、额外开机次数、及单次开机所需能量信息。
3.一种实施权利要求1所述数控机床时间‑能量效率评估与控制方法的数控机床时间‑能量效率评估与控制系统,其特征在于;所述数控机床时间‑能量效率评估与控制系统包括:数控机床非运转时间获取模块(5),用于获取通过功率传感器实时采集数控机床总电源的输出功率,通过处理功率曲线状态变化的规律得出数控机床的总计划加工时间和停机时间,进而得出加工周期内数控机床非运转时间;
运转时间内目标加工有效能量获取模块(6),用于通过数控机床的总计划加工时间和数控机床非运转时间计算出数控机床的开机率;再通过总计划加工时间、数控机床非运转时间和单件零件理想加工时间,结合单件零件理想加工时间和单件零件理想加工能量分别计算出无停机时的总计划加工有效能量和存在停机时的停机损失有效能量,进而得出运转时间内目标加工有效能量;
关系模型获取模块(7),用于由运转时间内目标加工有效能量、停机损失有效能量和额外开机能量计算得到数控机床的时间‑能量效率;基于建立的数控机床开机率和时间‑能量效率,构建数控机床时间‑能量效率与数控机床开机率、额外开机次数的关系模型;并通过所述数控机床时间‑能量效率与数控机床开机率、额外开机次数的关系模型对数控机床时间‑能量效率实时监测,并进行超限报警。
4.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行权利要求1所述数控机床时间‑能量效率评估与控制方法。