基于NI cDAQ的活塞桿生產(chǎn)機(jī)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(yùn)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(jìn)行控制的汽車活塞桿生產(chǎn)機(jī)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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測;機(jī)床;NI cDAQ

中圖分類號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：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(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程中的數(shù)據(jù)采集，然后使用觸摸屏進(jìn)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(huì)要求設(shè)備中在運(yùn)行時(shí)具有數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)回看與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控功能，但是大多數(shù)自動(dòng)化企業(yè)是不擅長上位機(jī)的開發(fā)的。因此，其只能找專業(yè)人士進(jìn)行非標(biāo)開發(fā)，這樣的話，花費(fèi)的費(fèi)用往往會(huì)很多?；诖?，本人開發(fā)出一款基于上位機(jī)+cDAQ+PLC的活塞桿生產(chǎn)機(jī)床可配置通用監(jiān)控系統(tǒng)。其中，上位機(jī)用于對于整個(gè)程序的控制、數(shù)據(jù)記錄與實(shí)時(shí)顯示。cDAQ用于對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)與PLC模擬量采集難以實(shí)現(xiàn)的參數(shù)進(jìn)行采集^[1]。

1 系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)要求介紹與方案設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)要求介紹

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

1.2 檢測方案設(shè)計(jì)

由于設(shè)備對于不同的監(jiān)測指標(biāo)有著不同的監(jiān)測要求，因此出于對本平臺(tái)從應(yīng)用場景與項(xiàng)目成本考慮，采集部分采用PLC與NI cDAQ聯(lián)合進(jìn)行采集，對于采樣要求不高的項(xiàng)，我們使用PLC的模擬量采集模塊進(jìn)行采集，上位機(jī)讀取PLC內(nèi)部寄存器區(qū)的頻率可以達(dá)到100Hz選取的PLC型號(hào)為西門子1214，其兼具多個(gè)數(shù)字IO口以及模擬量采集口，并有大量擴(kuò)展的潛能。對于采集要求較高的，采用NI cDAQ9184機(jī)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(jìn)行采集。其中NI cDAQ具有小巧，兼顧，抗干擾性強(qiáng)以及可以遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)一平臺(tái)對各種模擬量進(jìn)行采集^[2]。

2 監(jiān)測系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 登陸界面設(shè)計(jì)

如圖1所示，登錄模塊可以進(jìn)行登錄、退出程序、注冊賬號(hào)以及進(jìn)行密碼修改。在登錄程序時(shí)，由設(shè)計(jì)者、管理員、操作者三個(gè)級(jí)別可進(jìn)行選擇，選擇不同的級(jí)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(jì)

如圖2所示，為設(shè)計(jì)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(xiàng)，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(jìn)行參數(shù)的校驗(yàn)，而是對校驗(yàn)地址與名稱進(jìn)行設(shè)定，以便于操作者進(jìn)行校驗(yàn)。

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(jìn)行校驗(yàn)設(shè)置，操作者只可對寄存器中的數(shù)值進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)區(qū)與校驗(yàn)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(shí)只需向控制點(diǎn)位置中輸入PLC的Bool量地址，然后通過點(diǎn)擊使能，即可對PLC的狀態(tài)進(jìn)行控制。

2.3 自動(dòng)運(yùn)行界面

如圖6，為自動(dòng)運(yùn)行界面。

自動(dòng)運(yùn)行界面包括對檢測樣件的品種號(hào)以及裝箱號(hào)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(yùn)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(jìn)行存儲(chǔ)，例如TDMS文件、Excell文件以及txt文件。本例以TDMS文件進(jìn)行展示，本系統(tǒng)可以根據(jù)檢測時(shí)間、裝箱號(hào)及品種號(hào)等關(guān)鍵字進(jìn)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(diǎn)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(jìn)行放大與縮小，還可以進(jìn)行前后手動(dòng)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(jī)床的運(yùn)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(jìn)行追溯分析。

參考文獻(xiàn)

[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(jì)[J].電氣傳動(dòng)，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.