基于labview的机床状态监控系统设计.pdf

基 于l a b v i e w的机床状 态监控 系统设计范欢迎 ， 等 基于l a b v i e w的机床状 态监控 系统设计 范欢迎 ，王荣林 ，朱艳 南京理工大学泰州科技学院 江苏泰 州， 2 2 5 3 0 0 泰 州职业技术学院机电学院 江苏泰 州， 2 2 5 3 0 0 摘要采用N I 公司的P C I 一 6 0 2 3 E 采集卡作为硬件平台， 应用L a b v i e w虚拟仪器为软件平台， 实现了机床状态数据的实 时监控。解决了传统基于P C ． P L C网络的数控机床监控系统无法实时、 准确、 完整的采集数控机床状态信息的缺陷。 关键词机床； L a b v i e w； 状态监控 D OI 编码 d o i 1 O ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 1 ． 9 2 2 7 ． 2 0 1 4 ． 0 8 ． 0 0 3 2 Ab 酬n陡 T h e r e a 1 ． t i me mo n i t o ri n g o f ma c h i n e s t a t u s d a t e i s c o mp l e t e d wi t h t h e h a r d wa r e o f P CI - 6 0 2 3 E a n d t h e s o ft ware o fv i r - tua l i n s t r u me n t L a b v i e w．Th i s d e f e c t i s r e s o l v e d tha t t h e s t a t e d a t e o f ma c h i n e c a n n o t b e c o l l e c t e d a c c u r a t e l y a n d f u l l y b y t r a d i t i o n a l mo n i t o rin g s y s t e m． K wo r d l l Ma c h i n e ； La b v i e w； Co n d i t i o n mo n i t o r i n g 中图分类号 T N 9 1 9 ． 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 9 2 2 7 2 0 1 4 0 8 0 0 3 2 0 2 0 引言 为了数控机床在工作过程中能够安全、可靠、高效、高质 量地完成加工任务 ，对机床的运行状态监测就变得异常重要。 数控机床多数采用P L C 控制 ，因此P c lP I c网络是数控机床数 据采集与监控的主要研究方向u 。但是数控机床本身 的封闭 性。造成了在实际工作中很难从P L C中直接读取各种信息，同 时受制于P L C工作扫描周期的影响，对加工质量影响至关重要 的机床振动参数，由于其频率较高很难被正确的采集到，本文 以N I 公司的P C I 一 6 0 2 3 E采集板卡作为硬件，选用虚拟仪器软件 平台完成机床的运行状态监测i2 - 3 1 。 1 数据采集与处理 机床在工作过程中，反映过程状态的信号很多，包括切削 力、电机功率、振动信号、切削温度、切削扭矩等。这些信号 需要通过若干相关的传感器来进行检测，信号检测直接决定监 测系统的成败。整个系统的硬件组成如图1 所示。本文仅选取 温度信号和振动信号进行详细的说明。 c P I 传感 器 扭矩传感器 ≥ C B．6 8 L P P CI 数 接线端子 控 切 削 力 传 感 器 } 盒 6 0 2 3 E 计 机 数据采 算 床 功率传感器 机 ADAM J AM 4 0l 5 45 2l 热 电 偶 传 感 器 } 调 理 通 讯 模块 模块 图 1 系统硬件结构图 3 2 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 2 5 基金项 目泰州职业技术学院硕博基金T Z Y B S 一 1 4 3 作者简介范欢迎，讲师，现工作于南京理工大学泰州科技学院。 1 ． 1 温度信号采集与处理 在机床切削加工过程中，由于切削热的产生 ，使加工工 件、刀具、切屑等温度都会升高。这些物体温度的升高，将直 接导致刀具的磨损和耐用度降低，也影响工件的加工精度和已 加工表面质量。因此，监测和控制切削温度，对生产实践是十 分重要的。选取自然热电偶法测量切削热，将刀具和加工工件 分别作为热电偶的两极组成闭合电路测量，其测量示意图如图 2 所示。热电阻的信号调理需要恒流源进行激励，激励电流一 般不超过4 m A 。本文采用研华公司的A D A M 4 0 1 5 输入模块对热 电偶传感器输出的信号进行调理，此模块最多可以支持6 通道 2 线或3 线热电偶输入 ，同时该模块还具有隔离保护功能。应 用研华公司生产的A D A M 4 5 2 1 通讯模块将调理转换后得到的标 准信号通过串口通讯的方式输入到计算机。 图2 切屑温度测量示意图 利用 l a b v i e w软件通过串 口通讯方式实现温度数据 的采 集，其程序框图如图3 所示 ，首先将热电偶传感器采集到的信 号通过A D A M4 0 1 5 调理模块进行信号调理转换，调理转换后的 信号通过A D A M 4 5 2 1 模块及串口线与计算机进行信息传递。通 过L a b v i e w函数面板中的串口 ‘ 配置函数 ’对通讯串口进行配 置及初始化 ，然后通过串口 ‘ 写函数’给A D A M4 5 2 1 模块发送 读取命令 ，AD A M4 5 2 1 模块收到命令后通过串口 ‘ 读函数 ’将 调理模块处理后的温度信号返回到计算机。串口返回的信息是 字符串格式并且每7 个字符为一组 ，通过数据类型转换函数将 其转化成数字信息。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m