基于LabVIEW的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)--數(shù)控機(jī)床下位機(jī)測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（一）

　　3數(shù)控機(jī)床下位機(jī)測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　一般網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)測(cè)控下位機(jī)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)由兩大部分組成：一部分是系統(tǒng)基本功能單元(主要包括：進(jìn)行測(cè)量和管理的下位機(jī)測(cè)控服務(wù)器以及各種測(cè)試模塊和通用數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動(dòng)部分);另一部分是連接各基本功能單元的通信網(wǎng)絡(luò)，例如Internet /Ethernet，USB和串口RS232等總線技術(shù)。

　　3.1工業(yè)數(shù)據(jù)采集與儀器控制技術(shù)研究

　　一般的工業(yè)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)硬件系統(tǒng)由各種傳感器、信號(hào)調(diào)理單元、電源、A/D轉(zhuǎn)換單元、下位測(cè)控機(jī)、以太網(wǎng)、上位處理機(jī)、打印機(jī)、總控臺(tái)等單元組成。信號(hào)調(diào)理單元將現(xiàn)場(chǎng)傳感器的各種物理量調(diào)理成標(biāo)準(zhǔn)電量，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，由下位測(cè)控機(jī)進(jìn)行初步數(shù)據(jù)處理，通過(guò)以太網(wǎng)與上位處理機(jī)通訊，在上位機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理、存儲(chǔ)。

　　硬件是虛擬儀器工作的基礎(chǔ)，主要完成被測(cè)信號(hào)的采集、傳輸、存儲(chǔ)處理和輸入/輸出設(shè)備等工作，由計(jì)算機(jī)和I/O接口設(shè)備組成。計(jì)算機(jī)一般為一臺(tái)PC機(jī)或工作站，是硬件平臺(tái)的核心，它包括微處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備等，用來(lái)提供實(shí)時(shí)高效的數(shù)據(jù)處理。I/O接口設(shè)備即采集調(diào)理部件，包括PC總線的數(shù)據(jù)采集(Data Acquisition，DAQ)卡、GPIB總線儀器、VXI總線儀器模塊、PXI總線儀器模塊、LXI總線儀器模塊、串口總線儀器和現(xiàn)場(chǎng)總線儀器模塊等標(biāo)準(zhǔn)總線儀器，主要完成被測(cè)信號(hào)的采集、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換。現(xiàn)場(chǎng)智能單元就是由工業(yè)測(cè)控機(jī)及信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊等所組成。

　　工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，主要是溫度、壓力、流量和位移信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理和控制規(guī)則約束，形成控制量，再由執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生控制動(dòng)作，形成復(fù)雜閉環(huán)控制。對(duì)于這樣的測(cè)控系統(tǒng)，首先必須運(yùn)行安全可靠，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該從多方面仔細(xì)考慮。在滿足安全可靠的前提下，主要解決測(cè)量的準(zhǔn)確性。因?yàn)檎鎸?shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)才能反映出被測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)性，準(zhǔn)確的控制才有依據(jù)。測(cè)控系統(tǒng)各部分都會(huì)對(duì)準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，特別是在環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，必須處理好各個(gè)細(xì)節(jié)，才能保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

　　3.2下位機(jī)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)設(shè)計(jì)

　　數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一種常用的工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)，本章將研究基于LabVIEW的下位機(jī)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的下位機(jī)測(cè)控服務(wù)器系統(tǒng)，它是數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件平臺(tái)構(gòu)成如下：

　　(1)前端測(cè)試對(duì)象：數(shù)控機(jī)床(Computer number control，簡(jiǎn)稱CNC);

　　(2)測(cè)試儀器：電流、壓力、溫度等傳感器，機(jī)器視覺模塊和激光干涉儀;

　　(3)信號(hào)調(diào)理模塊：將傳感器中的信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量送到采集卡;

　　(4)數(shù)據(jù)采集卡：選擇阿爾泰的高速采集卡USB2850，工控機(jī)箱;

　　(5)總線技術(shù)：選擇用USB和串口RS232總線。

　　整體下位機(jī)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖如下圖3.2所示：

　　本文以控制和測(cè)試數(shù)控機(jī)床的一些參數(shù)，來(lái)構(gòu)建整個(gè)測(cè)試平臺(tái)。需要測(cè)試的信號(hào)：伺服電機(jī)的電流信號(hào)，機(jī)床主軸的位移，機(jī)床主軸的溫度等。電流傳感器采用電流傳感器主要測(cè)試數(shù)控機(jī)床的消耗電流，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)車間環(huán)境，由于數(shù)控機(jī)床的電源線無(wú)法改動(dòng)，因此電流傳感器選用了JT30T32(Φ26)手持式電流傳感器，主要檢測(cè)電流的頻率在25HZ-10KHZ范圍，電流量為0.1A-30A范圍，不需要電源就能實(shí)現(xiàn)被測(cè)電流的變換輸出。通過(guò)激光干涉儀對(duì)數(shù)控機(jī)床位移定位精度，對(duì)機(jī)床的位移參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。溫度傳感器檢測(cè)機(jī)床主軸的溫度，也是為了提高機(jī)床的精度，及時(shí)的對(duì)穩(wěn)定參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。