基于LabVIEW的數控機床網絡測控系統--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

　　一般網絡化工業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：進行測量和管理的下位機測控服務器以及各種測試模塊和通用數據采集卡驅動部分);另一部分是連接各基本功能單元的通信網絡，例如Internet /Ethernet，USB和串口RS232等總線技術。

　　3.1工業數據采集與儀器控制技術研究

　　一般的工業測控現場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、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傳感器的各種物理量調理成標準電量，經A/D轉換成數字量，由下位測控機進行初步數據處理，通過以太網與上位處理機通訊，在上位機上進行數據分析、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，用來提供實時高效的數據處理。I/O接口設備即采集調理部件，包括PC總線的數據采集(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、串口總線儀器和現場總線儀器模塊等標準總線儀器，主要完成被測信號的采集、放大和模數轉換。現場智能單元就是由工業測控機及信號調理轉換模塊等所組成。

　　工業測控系統采集現場數據，主要是溫度、壓力、流量和位移信號，經過信號處理和控制規則約束，形成控制量，再由執行機構產生控制動作，形成復雜閉環控制。對于這樣的測控系統，首先必須運行安全可靠，設計時應該從多方面仔細考慮。在滿足安全可靠的前提下，主要解決測量的準確性。因為真實、準確的測量數據才能反映出被測控系統的實質性，準確的控制才有依據。測控系統各部分都會對準確性產生影響，特別是在環境惡劣的工業現場，必須處理好各個細節，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，簡稱CNC);

　　(2)測試儀器：電流、壓力、溫度等傳感器，機器視覺模塊和激光干涉儀;

　　(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)總線技術：選擇用USB和串口RS232總線。

　　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，來構建整個測試平臺。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，根據現場車間環境，由于數控機床的電源線無法改動，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，不需要電源就能實現被測電流的變換輸出。通過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，及時的對穩定參數進行補償。