2017年5月23日

試驗臺控制系統設計及狀態監測和故障預警方案設計

2.3試驗臺控制系統設計2.3.1下位機的設計由于可靠性試驗周期較長，對控制系統提出了很高的要求。盤式刀庫換刀系統可靠性試驗臺主要進行的是可靠性試驗，因此對電氣控制系統可靠性以及程序的可靠性的要求比盤式刀庫產品本身的可靠性更高更嚴格。由于盤式刀庫換刀動作復雜，接近傳感器較多，本文考慮采用PLC或者單片機作為下位機。單片機成本低、控制能力強大，在工業領域應用尤為廣泛，但由于其編程上手較為困難，需要一定的工程經驗，因此本文選用了編程語言相對簡單、可靠性較高、擴展功能較強大的PLC作為下位機控制單元對換刀系統進行控制，并在機械手故障信號超出閾值時進行預警和斷電保護。 PLC通過RS232串口與計算機相連，利用梯形圖程序對其進行編程控制，使編程控制直觀、簡潔、易于實現。2.3.2 PLC數據采集試驗臺在進行試驗時，不僅要實現連續運轉，還要實時存儲實驗數據，便于后期的可靠性建模和分析。所記錄的數據應包括各個刀位的換刀次數、總換刀次數、各個刀位的換刀時間、總換刀時間等，因為數據種類較少、數據量有限，本文利用ACCESS 數據庫進行記錄和處理。因建立PLC和ACCESS數據庫需要第三方應用程序進行連接，本文利用Visual Basic收集PLC中的數據，并經計算和處理后儲存進ACCESS數據庫中。2.3.3 PCI數據采集為實現狀態監測和故障預警功能，本研究將振動傳感器與溫度傳感器加裝至試驗系統中，傳感器采集的狀態數據和故障數據通過數模轉換變為上位機可識別和儲存的數據。PLC作為已有的盤式刀庫可靠性試驗臺的中心控制單元，帶有模擬量輸入與模擬量輸出接口。故障預警系統所監測的刀具在實驗室條件下最少要求為12個，即使較為高級的歐姆龍PLC(可編程控制器)CP1H也只有2個模擬量輸出端、1個模擬量輸入端，即使再加配一個模擬量輸入輸出擴展模塊，也只能達到4個模擬量輸出和2個模擬量輸入[53]，遠遠無法滿足故障預警系統的要求，因此，本文采用數據采集卡進行狀態數據采集和故障數據采集。數據采集卡可從其他待測設備等模擬和數字被測單元中自動采集非電量和電量信號，常用的數據采集卡可以通過USB、PXI、PCI、PCI Express、ISA、RS485、RS232的等各種總線接入工控機，接入方式靈活多變，無論在現場還是實驗室狀態下都可以方便地加以應用。本文所用的數據采集卡為某公司生產的PCI-1711型數據采集卡，該產品是一款功能強大的低成本多功能PCI總線數據采集卡，該采集卡支持即插即用，用戶不需要設置任何跳線和DIP撥碼開關，所有與總線相關的配置都能自動完成，無論是對于剛剛入門的初學者還是具有豐富工程經驗的工程師都很易于上手。該數據采集卡有16路單端模擬量輸入口、12位A/D轉換器，采樣速率可達lOOKHz、每個輸入通道的增益可編程且有16路數字量輸入及16路數字量輸出[54]，對于盤式刀庫可靠性試驗臺故障預警系統，該型號數據采集卡不但可以完全滿足其采集數據時的要求，也可以通過編程進行報警，保護刀庫和整個可靠性試驗臺。2.4狀態監測和故障預警方案設計上位機、下位機、電氣控制系統、數據采集方式都已確定，總體預警方案的設計如下圖2.4所示。VB界面應用程序通過上位機RS232接口與PLC通訊，實現對PLC 的控制，PLC輸出信號至弱電電路，弱電通過繼電器控制強電電路，實現對試驗臺的動作控制。在試驗臺運行時，刀庫自帶多個接近開關反饋信號至PLC，PLC通過與上位機界面程序通訊，將采集到的換刀信號錄入到后臺程序庫中。與此同時，在試驗臺上加裝的振動傳感器和溫度傳感器實時地監測刀庫的運行狀態，并將信號通過PCI接口反饋至上位機。應用程序實時地比較所采集的信號和預警閾值，一旦接近預警閾值， VB傳送命令幀至PLC，報警機構動作，提醒操作人員對2.5本章小結本章首先對盤式刀庫換刀系統可靠性試驗臺的結構、性能參數和換刀流程進行了分析；其次，介紹了試驗臺預警系統所要實現的目標，然后以所要完成的目標為導引，對所需的硬件設備和軟件做了簡要概述。在此基礎上，對預警系統的總體方案進行了設計，選擇PLC為下位機、選擇數據采集卡PCI對振動信號和溫度信號進行監測。本文采摘自“加工中心盤式刀庫換刀系統的故障預警方法研究”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！

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