試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)警方案設(shè)計(jì)
2.3試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1下位機(jī)的設(shè)計(jì)由于可靠性試驗(yàn)周期較長，對控制系統(tǒng)提出了很高的要求。盤式刀庫換刀系統(tǒng)可 靠性試驗(yàn)臺(tái)主要進(jìn)行的是可靠性試驗(yàn)，因此對電氣控制系統(tǒng)可靠性以及程序的可靠性 的要求比盤式刀庫產(chǎn)品本身的可靠性更高更嚴(yán)格。由于盤式刀庫換刀動(dòng)作復(fù)雜，接近 傳感器較多，本文考慮采用PLC或者單片機(jī)作為下位機(jī)。單片機(jī)成本低、控制能力強(qiáng) 大，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用尤為廣泛，但由于其編程上手較為困難，需要一定的工程經(jīng)驗(yàn)， 因此本文選用了編程語言相對簡單、可靠性較高、擴(kuò)展功能較強(qiáng)大的PLC作為下位機(jī) 控制單元對換刀系統(tǒng)進(jìn)行控制，并在機(jī)械手故障信號超出閾值時(shí)進(jìn)行預(yù)警和斷電保護(hù)。 PLC通過RS232串口與計(jì)算機(jī)相連，利用梯形圖程序?qū)ζ溥M(jìn)行編程控制，使編程控制 直觀、簡潔、易于實(shí)現(xiàn)。2.3.2 PLC數(shù)據(jù)采集試驗(yàn)臺(tái)在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，不僅要實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，還要實(shí)時(shí)存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，便于后期 的可靠性建模和分析。所記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)包括各個(gè)刀位的換刀次數(shù)、總換刀次數(shù)、各個(gè) 刀位的換刀時(shí)間、總換刀時(shí)間等，因?yàn)閿?shù)據(jù)種類較少、數(shù)據(jù)量有限，本文利用ACCESS 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行記錄和處理。因建立PLC和ACCESS數(shù)據(jù)庫需要第三方應(yīng)用程序進(jìn)行連接， 本文利用Visual Basic收集PLC中的數(shù)據(jù)，并經(jīng)計(jì)算和處理后儲(chǔ)存進(jìn)ACCESS數(shù)據(jù)庫中。2.3.3 PCI數(shù)據(jù)采集為實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)警功能，本研究將振動(dòng)傳感器與溫度傳感器加裝至試驗(yàn) 系統(tǒng)中，傳感器采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換變?yōu)樯衔粰C(jī)可識別和儲(chǔ)存的 數(shù)據(jù)。PLC作為已有的盤式刀庫可靠性試驗(yàn)臺(tái)的中心控制單元，帶有模擬量輸入與模 擬量輸出接口。故障預(yù)警系統(tǒng)所監(jiān)測的刀具在實(shí)驗(yàn)室條件下最少要求為12個(gè)，即使較 為高級的歐姆龍PLC(可編程控制器)CP1H也只有2個(gè)模擬量輸出端、1個(gè)模擬量輸入 端，即使再加配一個(gè)模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊，也只能達(dá)到4個(gè)模擬量輸出和2個(gè)模 擬量輸入[53]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足故障預(yù)警系統(tǒng)的要求，因此，本文采用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行狀 態(tài)數(shù)據(jù)采集和故障數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集卡可從其他待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動(dòng)采集非電量和電量信 號，常用的數(shù)據(jù)采集卡可以通過USB、PXI、PCI、PCI Express、ISA、RS485、RS232的等各種總線接入工控機(jī)，接入方式靈活多變，無論在現(xiàn)場還是實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下都可以 方便地加以應(yīng)用。本文所用的數(shù)據(jù)采集卡為某公司生產(chǎn)的PCI-1711型數(shù)據(jù)采集卡，該 產(chǎn)品是一款功能強(qiáng)大的低成本多功能PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，該采集卡支持即插即用， 用戶不需要設(shè)置任何跳線和DIP撥碼開關(guān)，所有與總線相關(guān)的配置都能自動(dòng)完成，無 論是對于剛剛?cè)腴T的初學(xué)者還是具有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的工程師都很易于上手。該數(shù)據(jù)采 集卡有16路單端模擬量輸入口、12位A/D轉(zhuǎn)換器，采樣速率可達(dá)lOOKHz、每個(gè)輸入 通道的增益可編程且有16路數(shù)字量輸入及16路數(shù)字量輸出[54]，對于盤式刀庫可靠性 試驗(yàn)臺(tái)故障預(yù)警系統(tǒng)，該型號數(shù)據(jù)采集卡不但可以完全滿足其采集數(shù)據(jù)時(shí)的要求，也 可以通過編程進(jìn)行報(bào)警，保護(hù)刀庫和整個(gè)可靠性試驗(yàn)臺(tái)。2.4狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)警方案設(shè)計(jì)上位機(jī)、下位機(jī)、電氣控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集方式都已確定，總體預(yù)警方案的設(shè)計(jì)如下圖2.4所示。VB界面應(yīng)用程序通過上位機(jī)RS232接口與PLC通訊，實(shí)現(xiàn)對PLC 的控制，PLC輸出信號至弱電電路，弱電通過繼電器控制強(qiáng)電電路，實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)臺(tái)的 動(dòng)作控制。在試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行時(shí)，刀庫自帶多個(gè)接近開關(guān)反饋信號至PLC，PLC通過與上 位機(jī)界面程序通訊，將采集到的換刀信號錄入到后臺(tái)程序庫中。與此同時(shí)，在試驗(yàn)臺(tái) 上加裝的振動(dòng)傳感器和溫度傳感器實(shí)時(shí)地監(jiān)測刀庫的運(yùn)行狀態(tài)，并將信號通過PCI接 口反饋至上位機(jī)。應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)地比較所采集的信號和預(yù)警閾值，一旦接近預(yù)警閾值， VB傳送命令幀至PLC，報(bào)警機(jī)構(gòu)動(dòng)作，提醒操作人員對2.5本章小結(jié)本章首先對盤式刀庫換刀系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)和換刀流程進(jìn)行了 分析；其次，介紹了試驗(yàn)臺(tái)預(yù)警系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，然后以所要完成的目標(biāo)為導(dǎo)引， 對所需的硬件設(shè)備和軟件做了簡要概述。在此基礎(chǔ)上，對預(yù)警系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行了 設(shè)計(jì)，選擇PLC為下位機(jī)、選擇數(shù)據(jù)采集卡PCI對振動(dòng)信號和溫度信號進(jìn)行監(jiān)測。本文采摘自“加工中心盤式刀庫換刀系統(tǒng)的故障預(yù)警方法研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明！