基于NI cDAQ的活塞桿生產(chǎn)機床狀態(tài) 監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)

邱亞男 蘇春陽 孫曉幫 邊洪力 袁宇君 王全毅

摘 要：在工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用越來越廣泛的情況下，文章針對目前由PLC進行控制的汽車活塞桿生產(chǎn)機床無狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的情況，利用NI cDAQ與LabVIEW，開發(fā)出了一種設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測;機床;NI cDAQ

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）10-213-03

Development of NI cDAQ based machine tool condition monitoring systemfor lithium battery production

Qiu Yanan¹， Su Chunyang²， Sun Xiaobang³，?Bian Hongli¹， Yuan Yujun⁴， Wang Quanyi³

（1.Jinzhou Wanyou Mechanical Parts Co.，?Ltd， Liaoning Jinzhou 121000; 2.Beijing Zhonghangkexun technologyco. LTD， Beijing 100089; 3.Automobile & Transportation Engineering College，?Liaoning University of Technology，Liaoning Jinzhou 121001;?4.Shenzhen Xianlijinggong technology co. LTD，?Guangdong Shenzhen 518110）

Abstract：?Under the situation that the monitoring application of running state of industrial field equipment is more and more extensive， this paper develops a monitoring system of running state of equipment by using NI cDAQ and LabVIEW， aiming at the current situation of stateless monitoring system of automobile piston rod production machine controlled by PLC.

Keywords： Condition monitoring; Machine tool; NI cDAQ

CLC NO.： U466 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）10-213-03

引言

目前，數(shù)據(jù)采集在工業(yè)自動化現(xiàn)場應(yīng)用的越來越廣泛，在數(shù)據(jù)采集要求不高的情況下，由PLC自帶的模擬量采集接口即可實現(xiàn)自動化過程中的數(shù)據(jù)采集，然后使用觸摸屏進行顯示。但是，隨著客戶的需求增加，單純的數(shù)據(jù)采集與顯示并不能滿足客戶的使用需求了。很多客戶都會要求設(shè)備中在運行時具有數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)回看與設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控功能，但是大多數(shù)自動化企業(yè)是不擅長上位機的開發(fā)的。因此，其只能找專業(yè)人士進行非標開發(fā)，這樣的話，花費的費用往往會很多。基于此，本人開發(fā)出一款基于上位機+cDAQ+PLC的活塞桿生產(chǎn)機床可配置通用監(jiān)控系統(tǒng)。其中，上位機用于對于整個程序的控制、數(shù)據(jù)記錄與實時顯示。cDAQ用于對設(shè)備運行狀態(tài)的參數(shù)與PLC模擬量采集難以實現(xiàn)的參數(shù)進行采集^[1]。

1 系統(tǒng)監(jiān)測指標要求介紹與方案設(shè)計

1.1 系統(tǒng)監(jiān)測指標要求介紹

為了使活塞桿生產(chǎn)機床能夠長期穩(wěn)定的運行在產(chǎn)線中，因此需對機床一些參數(shù)進行采集與監(jiān)控，用于判斷其在運行過程中是否發(fā)生故障，相應(yīng)地確定維護時間與位置。一般需要進行監(jiān)測的指標有：工作電流、設(shè)備溫度、設(shè)備的振動情況以及設(shè)備的輸出功率。

1.2 檢測方案設(shè)計

由于設(shè)備對于不同的監(jiān)測指標有著不同的監(jiān)測要求，因此出于對本平臺從應(yīng)用場景與項目成本考慮，采集部分采用PLC與NI cDAQ聯(lián)合進行采集，對于采樣要求不高的項，我們使用PLC的模擬量采集模塊進行采集，上位機讀取PLC內(nèi)部寄存器區(qū)的頻率可以達到100Hz選取的PLC型號為西門子1214，其兼具多個數(shù)字IO口以及模擬量采集口，并有大量擴展的潛能。對于采集要求較高的，采用NI cDAQ9184機箱內(nèi)置一塊NI 9219模擬量通用（可采集電壓、電流、應(yīng)變、溫度、加速度等）采集卡進行采集。其中NI cDAQ具有小巧，兼顧，抗干擾性強以及可以遠距離分布式采集等優(yōu)勢，再配上9219模擬量通用采集卡后，可實現(xiàn)一平臺對各種模擬量進行采集^[2]。

2 監(jiān)測系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 登陸界面設(shè)計

如圖1所示，登錄模塊可以進行登錄、退出程序、注冊賬號以及進行密碼修改。在登錄程序時，由設(shè)計者、管理員、操作者三個級別可進行選擇，選擇不同的級別，所擁有的權(quán)限以及看到的界面也有所不同。

2.2 設(shè)置界面設(shè)計

如圖2所示，為設(shè)計者設(shè)置界面。其所擁有的權(quán)限為采樣頻率的設(shè)置、通訊連接的設(shè)置、PLC讀取區(qū)域的設(shè)置、PLC讀取區(qū)域的設(shè)置、登錄信息的管理等。其中，在PLC讀取區(qū)域設(shè)置中，主要有讀取使能、讀取寄存器位置以及讀取寄存器名稱等可設(shè)置項，在cDAQ讀取區(qū)域設(shè)置中，您可以自行配置采集的通道。簡而言之，在PLC與cDAQ的數(shù)據(jù)讀取中，采集通道您都可以自行配置。如圖3，為管理員設(shè)置界面，其擁有的權(quán)限由采樣頻率的設(shè)置、通訊連接的設(shè)置以及往PLC寄存去寫入設(shè)定與參數(shù)名稱設(shè)定，管理員界面并不親自進行參數(shù)的校驗，而是對校驗地址與名稱進行設(shè)定，以便于操作者進行校驗。

如圖4，為操作者界面。其擁有的權(quán)限為對PLC的內(nèi)部寄存器進行校驗設(shè)置，操作者只可對寄存器中的數(shù)值進行校驗，校驗區(qū)與校驗名稱的設(shè)置由管理員來完成。如圖5，為PLC調(diào)試界面。使用時只需向控制點位置中輸入PLC的Bool量地址，然后通過點擊使能，即可對PLC的狀態(tài)進行控制。

2.3 自動運行界面

如圖6，為自動運行界面。

自動運行界面包括對檢測樣件的品種號以及裝箱號的設(shè)置、檢測狀態(tài)波形圖顯示、檢測狀態(tài)數(shù)值顯示、顯示與記錄的控制以及程序運行的控制。

2.4 數(shù)據(jù)回看界面

根據(jù)需求，數(shù)據(jù)可以以任何的文件方式進行存儲，例如TDMS文件、Excell文件以及txt文件。本例以TDMS文件進行展示，本系統(tǒng)可以根據(jù)檢測時間、裝箱號及品種號等關(guān)鍵字進行查找您需要的數(shù)據(jù)記錄文件，找文件列表中選中您

所需要的文件，點擊數(shù)據(jù)回看，即可查看相關(guān)的檢測值及其變化曲線，此歷史曲線不僅可以進行放大與縮小，還可以進行前后手動拖拽，以方便觀察。

3 結(jié)論

（1）本系統(tǒng)搭配合理，完全可以應(yīng)對不同機床的運行狀態(tài)監(jiān)測。

（2）本系統(tǒng)界面簡潔，操作方便。

（3）本系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)記錄功能，以便使用者對狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)進行追溯分析。

參考文獻

[1] 李濤，呂秋貽，楊永超，于智睿，張曉紅，李學(xué)洋.基于LabVIEW和PLC的功率溫升測控系統(tǒng)設(shè)計[J].電氣傳動，2020，50（01）：68-71.

[2] 朱輝慶.水下分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通信方式研究[J].無線互聯(lián)科技，?2019，16（24）：4-5.