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2.3試驗臺控制系統(tǒng)設(shè)計
2.3.1下位機的設(shè)計
由于可靠性試驗周期較長，對控制系統(tǒng)提出了很高的要求。盤式刀庫換刀系統(tǒng)可靠性試驗臺主要進行的是可靠性試驗，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格。由于盤式刀庫換刀動作復(fù)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(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，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(tǒng)進行控制，并在機械手故障信號超出閾值時進行預(yù)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?qū)ζ溥M行編程控制，使編程控制直觀、簡潔、易于實現(xiàn)。
2.3.2 PLC數(shù)據(jù)采集
試驗臺在進行試驗時，不僅要實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)，還要實時存儲實驗數(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)包括各個刀位的換刀次數(shù)、總換刀次數(shù)、各個刀位的換刀時間、總換刀時間等，因為數(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)用程序進行連接，本文利用Visual Basic收集PLC中的數(shù)據(jù)，并經(jīng)計算和處理后儲存進ACCESS數(shù)據(jù)庫中。
2.3.3 PCI數(shù)據(jù)采集
為實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)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(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可識別和儲存的數(shù)據(jù)。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(yù)警系統(tǒng)所監(jiān)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(yù)警系統(tǒng)的要求，因此，本文采用數(shù)據(jù)采集卡進行狀態(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，接入方式靈活多變，無論在現(xiàn)場還是實驗室狀態(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lOOKHz、每個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臺故障預(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(tài)監(jiān)測和故障預(yù)警方案設(shè)計
上位機、下位機、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)計如下圖2.4所示。VB界面應(yīng)用程序通過上位機RS232接口與PLC通訊，實現(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電電路，實現(xiàn)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(guān)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(jiān)測刀庫的運行狀態(tài)，并將信號通過PCI接口反饋至上位機。應(yīng)用程序?qū)崟r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，報警機構(gòu)動作，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)可靠性試驗臺的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)和換刀流程進行了分析；其次，介紹了試驗臺預(yù)警系統(tǒng)所要實現(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)的總體方案進行了設(shè)計，選擇PLC為下位機、選擇數(shù)據(jù)采集卡PCI對振動信號和溫度信號進行監(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”，因為編輯困難導(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！本文由伯特利數(shù)控整理發(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！

試驗臺控制系統(tǒng)設(shè)計及狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)警方案設(shè)計

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