数控加工中心是离散型制造企业最关键的加工设备之一,设备状态关系到企业生产。本文针对加工中心采集参数多,硬件采集价格昂贵、监测状态参数单一、监测系统拓展性差、开放程度低,难以满足现有信息化发展和合理资源调度的问题,设计并研发了一套数控加工中心状态监测与评估系统,基于NI-cDAQ和OPC UA技术,并结合BP神经网络技术,实现了对数控加工中心的实时监测和状态评估,以促进制造企业的优化调度,在缩短产品研制周期、降低资源能源消耗、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量等方面发挥重大作用。设计的加工中心状态监测与评估系统以工程应用为目标,主要研究内容包括以下几个方面:(1)查阅相关的国内外资料和文献,调研了加工中心状态监测与评估系统在国内外的发展与研究现状。通过对比分析,总结了不同类型的状态监测与评估系统的优势及应用,针对现有系统存在的问题给出了具体解决方案。(2)通过分析数控加工中心的软硬件组成,对加工中心的机床数据进行了数据划分定义和数据交换分析,确定了对数控加工中心的采集方案为OPC UA,并简要阐述了OPC UA技术的建模及其优势,为后续数据采集进行准备工作。(3)针对加工中心的刀具磨损问题,本文基于BP神经网络的多参数建模用于评估刀具磨损,并利用美国NASA的铣床数据进行了模型验证,将其数据的电主轴和工作台检测参数特征结合电信号作为BP神经网络的输入,通过训练和学习构建刀具磨损评价模型,并通过对比现场实际数据与模型输出数据验证了评价模型的准确性和可靠性。(4)根据企业对于加工中心状态系统的监测和采集功能需求,结合企业加工现场的实际情况,设计了监测系统的整体方案以及上下位机的架构,同时完成了监测与评估系统的嵌入式硬件选型与系统设计,包括硬件采集平台的选取,数据采集卡的选择及传感器的选型等。(5)根据所选监测与评估系统的功能需求以及软件开发原则,以NI LabVIEW为开发工具并配套其它软件完成了开发,硬件采集平台为cDAQ嵌入式机箱,上位工况机为系统核心,基于软件工程思想完成了监测系统的软件功能设计,实现了系统设置、数控加工中心监测、生产进度监测、用户登录权限管理、数据分析与评估以及相关数据库功能等监测与评估功能的开发。(6)在系统测试阶段,通过对某企业NBH170卧式数控加工中心的实时监测数据进行数据采集和相关分析,验证了监测与评估系统的功能准确性和系统的可靠性。