基于LabVIEW的數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)--數(shù)控機床下位機測控系統(tǒng)硬件設(shè)計（一）

　　3數(shù)控機床下位機測控系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　一般網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)測控下位機數(shù)據(jù)采集平臺由兩大部分組成：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(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動部分);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)測控現(xiàn)場硬件系統(tǒng)由各種傳感器、信號調(diào)理單元、電源、A/D轉(zhuǎn)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(diào)理單元將現(xiàn)場傳感器的各種物理量調(diào)理成標準電量，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，由下位測控機進行初步數(shù)據(jù)處理，通過以太網(wǎng)與上位處理機通訊，在上位機上進行數(shù)據(jù)分析、處理、存儲。

　　硬件是虛擬儀器工作的基礎(chǔ)，主要完成被測信號的采集、傳輸、存儲處理和輸入/輸出設(shè)備等工作，由計算機和I/O接口設(shè)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(shè)備等，用來提供實時高效的數(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(shù)轉(zhuǎn)換。現(xiàn)場智能單元就是由工業(yè)測控機及信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊等所組成。

　　工業(yè)測控系統(tǒng)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，主要是溫度、壓力、流量和位移信號，經(jīng)過信號處理和控制規(guī)則約束，形成控制量，再由執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生控制動作，形成復(fù)雜閉環(huán)控制。對于這樣的測控系統(tǒng)，首先必須運行安全可靠，設(shè)計時應(yīng)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(shù)據(jù)才能反映出被測控系統(tǒng)的實質(zhì)性，準確的控制才有依據(jù)。測控系統(tǒng)各部分都會對準確性產(chǎn)生影響，特別是在環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場，必須處理好各個細節(jié)，才能保證系統(tǒng)的準確性。

　　3.2下位機數(shù)據(jù)采集平臺設(shè)計

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

　　(1)前端測試對象：數(shù)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(diào)理模塊：將傳感器中的信號轉(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，工控機箱;

　　(5)總線技術(shù)：選擇用USB和串口RS232總線。

　　整體下位機數(shù)據(jù)采集平臺結(jié)構(gòu)框圖如下圖3.2所示：

　　本文以控制和測試數(shù)控機床的一些參數(shù)，來構(gòu)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(shù)控機床的消耗電流，根據(jù)現(xiàn)場車間環(huán)境，由于數(shù)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(xiàn)被測電流的變換輸出。通過激光干涉儀對數(shù)控機床位移定位精度，對機床的位移參數(shù)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(wěn)定參數(shù)進行補償。