基于LabVIEW的數控機床網(wǎng)絡(luò )測控系統--數控機床下位機測控系統硬件設計（一）

　　3數控機床下位機測控系統硬件設計

　　一般網(wǎng)絡(luò )化工業(yè)測控下位機數據采集平臺由兩大部分組成：一部分是系統基本功能單元(主要包括：進(jìn)行測量和管理的下位機測控服務(wù)器以及各種測試模塊和通用數據采集卡驅動(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(xiàn)技術(shù)。

　　3.1工業(yè)數據采集與儀器控制技術(shù)研究

　　一般的工業(yè)測控現場(chǎng)硬件系統由各種傳感器、信號調理單元、電源、A/D轉換單元、下位測控機、以太網(wǎng)、上位處理機、打印機、總控臺等單元組成。信號調理單元將現場(chǎng)傳感器的各種物理量調理成標準電量，經(jīng)A/D轉換成數字量，由下位測控機進(jìn)行初步數據處理，通過(guò)以太網(wǎng)與上位處理機通訊，在上位機上進(jìn)行數據分析、處理、存儲。

　　硬件是虛擬儀器工作的基礎，主要完成被測信號的采集、傳輸、存儲處理和輸入/輸出設備等工作，由計算機和I/O接口設備組成。計算機一般為一臺PC機或工作站，是硬件平臺的核心，它包括微處理器、存儲器和輸入/輸出設備等，用來(lái)提供實(shí)時(shí)高效的數據處理。I/O接口設備即采集調理部件，包括PC總線(xiàn)的數據采集(Data Acquisition，DAQ)卡、GPIB總線(xiàn)儀器、VXI總線(xiàn)儀器模塊、PXI總線(xiàn)儀器模塊、LXI總線(xiàn)儀器模塊、串口總線(xiàn)儀器和現場(chǎng)總線(xiàn)儀器模塊等標準總線(xiàn)儀器，主要完成被測信號的采集、放大和模數轉換?，F場(chǎng)智能單元就是由工業(yè)測控機及信號調理轉換模塊等所組成。

　　工業(yè)測控系統采集現場(chǎng)數據，主要是溫度、壓力、流量和位移信號，經(jīng)過(guò)信號處理和控制規則約束，形成控制量，再由執行機構產(chǎn)生控制動(dòng)作，形成復雜閉環(huán)控制。對于這樣的測控系統，首先必須運行安全可靠，設計時(shí)應該從多方面仔細考慮。在滿(mǎn)足安全可靠的前提下，主要解決測量的準確性。因為真實(shí)、準確的測量數據才能反映出被測控系統的實(shí)質(zhì)性，準確的控制才有依據。測控系統各部分都會(huì )對準確性產(chǎn)生影響，特別是在環(huán)境惡劣的工業(yè)現場(chǎng)，必須處理好各個(gè)細節，才能保證系統的準確性。

　　3.2下位機數據采集平臺設計

　　數控機床數據采集系統是一種常用的工業(yè)測控系統，本章將研究基于LabVIEW的下位機數據采集平臺的下位機測控服務(wù)器系統，它是數控機床遠程測控系統的基礎，其數據采集系統硬件平臺構成如下：

　　(1)前端測試對象：數控機床(Computer number control，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC);

　　(2)測試儀器：電流、壓力、溫度等傳感器，機器視覺(jué)模塊和激光干涉儀;

　　(3)信號調理模塊：將傳感器中的信號轉換成模擬量送到采集卡;

　　(4)數據采集卡：選擇阿爾泰的高速采集卡USB2850，工控機箱;

　　(5)總線(xiàn)技術(shù)：選擇用USB和串口RS232總線(xiàn)。

　　整體下位機數據采集平臺結構框圖如下圖3.2所示：

　　本文以控制和測試數控機床的一些參數，來(lái)構建整個(gè)測試平臺。需要測試的信號：伺服電機的電流信號，機床主軸的位移，機床主軸的溫度等。電流傳感器采用電流傳感器主要測試數控機床的消耗電流，根據現場(chǎng)車(chē)間環(huán)境，由于數控機床的電源線(xiàn)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)現被測電流的變換輸出。通過(guò)激光干涉儀對數控機床位移定位精度，對機床的位移參數進(jìn)行補償。溫度傳感器檢測機床主軸的溫度，也是為了提高機床的精度，及時(shí)的對穩定參數進(jìn)行補償。