基于NI cDAQ的活塞杆生产机床状态 监测系统开发

邱亚男 苏春阳 孙晓帮 边洪力 袁宇君 王全毅

摘 要：在工业现场设备运行状态监测应用越来越广泛的情况下，文章针对目前由PLC进行控制的汽车活塞杆生产机床无状态监测系统的情况，利用NI cDAQ与LabVIEW，开发出了一种设备运行状态监测系统。

关键词：状态监测;机床;NI cDAQ

中图分类号：U466  文献标识码：B  文章编号：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，数据采集在工业自动化现场应用的越来越广泛，在数据采集要求不高的情况下，由PLC自带的模拟量采集接口即可实现自动化过程中的数据采集，然后使用触摸屏进行显示。但是，随着客户的需求增加，单纯的数据采集与显示并不能满足客户的使用需求了。很多客户都会要求设备中在运行时具有数据记录、数据回看与设备运行状态监控功能，但是大多数自动化企业是不擅长上位机的开发的。因此，其只能找专业人士进行非标开发，这样的话，花费的费用往往会很多。基于此，本人开发出一款基于上位机+cDAQ+PLC的活塞杆生产机床可配置通用监控系统。其中，上位机用于对于整个程序的控制、数据记录与实时显示。cDAQ用于对设备运行状态的参数与PLC模拟量采集难以实现的参数进行采集^[1]。

1 系统监测指标要求介绍与方案设计

1.1 系统监测指标要求介绍

为了使活塞杆生产机床能够长期稳定的运行在产线中，因此需对机床一些参数进行采集与监控，用于判断其在运行过程中是否发生故障，相应地确定维护时间与位置。一般需要进行监测的指标有：工作电流、设备温度、设备的振动情况以及设备的输出功率。

1.2 检测方案设计

由于设备对于不同的监测指标有着不同的监测要求，因此出于对本平台从应用场景与项目成本考虑，采集部分采用PLC与NI cDAQ联合进行采集，对于采样要求不高的项，我们使用PLC的模拟量采集模块进行采集，上位机读取PLC内部寄存器区的频率可以达到100Hz选取的PLC型号为西门子1214，其兼具多个数字IO口以及模拟量采集口，并有大量扩展的潜能。对于采集要求较高的，采用NI cDAQ9184机箱内置一块NI 9219模拟量通用（可采集电压、电流、应变、温度、加速度等）采集卡进行采集。其中NI cDAQ具有小巧，兼顾，抗干扰性强以及可以远距离分布式采集等优势，再配上9219模拟量通用采集卡后，可实现一平台对各种模拟量进行采集^[2]。

2 监测系统软件系统设计

2.1 登陆界面设计

如图1所示，登录模块可以进行登录、退出程序、注册账号以及进行密码修改。在登录程序时，由设计者、管理员、操作者三个级别可進行选择，选择不同的级别，所拥有的权限以及看到的界面也有所不同。

2.2 設置界面设计

如图2所示，为设计者设置界面。其所拥有的权限为采样频率的设置、通讯连接的设置、PLC读取区域的设置、PLC读取区域的设置、登录信息的管理等。其中，在PLC读取区域设置中，主要有读取使能、读取寄存器位置以及读取寄存器名称等可设置项，在cDAQ读取区域设置中，您可以自行配置采集的通道。简而言之，在PLC与cDAQ的数据读取中，采集通道您都可以自行配置。如图3，为管理员设置界面，其拥有的权限由采样频率的设置、通讯连接的设置以及往PLC寄存去写入设定与参数名称设定，管理员界面并不亲自进行参数的校验，而是对校验地址与名称进行设定，以便于操作者进行校验。

如图4，为操作者界面。其拥有的权限为对PLC的内部寄存器进行校验设置，操作者只可对寄存器中的数值进行校验，校验区与校验名称的设置由管理员来完成。如图5，为PLC调试界面。使用时只需向控制点位置中输入PLC的Bool量地址，然后通过点击使能，即可对PLC的状态进行控制。

2.3 自动运行界面

如图6，为自动运行界面。

自动运行界面包括对检测样件的品种号以及装箱号的设置、检测状态波形图显示、检测状态数值显示、显示与记录的控制以及程序运行的控制。

2.4 数据回看界面

根据需求，数据可以以任何的文件方式进行存储，例如TDMS文件、Excell文件以及txt文件。本例以TDMS文件进行展示，本系统可以根据检测时间、装箱号及品种号等关键字进行查找您需要的数据记录文件，找文件列表中选中您

所需要的文件，点击数据回看，即可查看相关的检测值及其变化曲线，此历史曲线不仅可以进行放大与缩小，还可以进行前后手动拖拽，以方便观察。

3 结论

（1）本系统搭配合理，完全可以应对不同机床的运行状态监测。

（2）本系统界面简洁，操作方便。

（3）本系统具有数据记录功能，以便使用者对状态历史数据进行追溯分析。

参考文献

[1] 李涛，吕秋贻，杨永超，于智睿，张晓红，李学洋.基于LabVIEW和PLC的功率温升测控系统设计[J].电气传动，2020，50（01）：68-71.

[2] 朱辉庆.水下分布式数据采集系统通信方式研究[J].无线互联科技， 2019，16（24）：4-5.