基于虛擬儀器和CompactRIO平臺實現(xiàn)清洗機流水線的設(shè)計

作者：M. Malovrh，Bosio d.o.o.,斯洛文尼亞

在工業(yè)行業(yè)中，有一系列不同性能的可編程邏輯控制器（PLC），但經(jīng)過對現(xiàn)有產(chǎn)品的綜合研究，我們選擇了CompactRIO與NI 的 C系列模塊作為我們的系統(tǒng)開發(fā)平臺。這種配置提供了一個靈活的、高性能和低成本的解決方案，并且具有相同或比PLC更優(yōu)越的功能。

研究小組選擇了堅固耐用的NI cRIO-9074集成控制器，它將一個400 MHz的工業(yè)實時處理器和一個可重新配置的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）融合在一個底板中，適用于嵌入式的機器控制和監(jiān)測應用。從多種I / O模塊中，我們選擇了NI 9425漏極數(shù)字輸入模塊去檢測光電信號，脈沖發(fā)生器的位置和限位開關(guān)。NI 9476源極數(shù)字輸出模塊控制著氣動閥門，氣動液壓缸，水和真空泵，并且確保了負載的精確運動狀態(tài)。NI 9203數(shù)據(jù)采集模塊測量了清洗室內(nèi)部的真空壓力，而NI 9211熱電偶輸入模塊測量了水、空氣干燥度、負載以及腔室的溫度。

系統(tǒng)硬件和軟件

此外，NI PPC-2115工業(yè)平板電腦具有內(nèi)置觸摸屏，它被證明是處理機器與用戶之間交流的正確選擇。利用工業(yè)平板電腦技術(shù)，我們?yōu)轱@示整個清洗機流水線的狀態(tài)提供了一個用戶友好，高度可控的環(huán)境。該解決方案可以節(jié)省空間，是大型人機界面大型應用的理想選擇。

為了控制系統(tǒng)，我們選擇了圖形化系統(tǒng)設(shè)計軟件LabVIEW，因為它易于使用、具有可移植性以及可擴展性。而且LabVIEW編程環(huán)境也有助于顯著地縮短開發(fā)時間。

清洗機流水線的實施

清洗機器流水線由Bosio d.o.o設(shè)計和開發(fā)，主要是基于兩個方面的需求。首先是傳送系統(tǒng)，通過管理裝有負載的籃子到達傳輸系統(tǒng)的最后自由區(qū)域途中的運動，來保證線路空間的最佳 利用。操作員可以在清洗機的腔室內(nèi)的兩個位置裝載籃子并激活輸送帶。在籃子運送到清洗機內(nèi)之前，系統(tǒng)為籃子加上蓋子，并在過程結(jié)束時自動移除。此外，自動 卸載籃子由兩步操作完成。

在開發(fā)傳送系統(tǒng)時，主要的挑戰(zhàn)是要確保速度和可靠性。該系統(tǒng)采用精確到毫米的激光光電管來確定籃子的位置和下一步措施?；@子蓋在輸入/輸出時的操作 也要求很高的精度。我們通過使用脈沖編碼器測量其位置來確定系統(tǒng)的卸載速度。該處理器檢測到源于脈沖編碼器的脈沖并且通過數(shù)學計算將它們轉(zhuǎn)換成合適的單 位。其結(jié)果提供了卸載部分的正確位置。

第二個因素是清洗的過程。它包括洗滌周期的不同階段，并且過程中要確保負載的干凈和干燥。洗滌過程需要適當?shù)呐渲?，其中包?a target="_blank">機械、電氣和編程要求的 復雜組合。機械要求包括許多不同的保證洗滌質(zhì)量的清洗選擇。該系統(tǒng)可對負載進行結(jié)合了水射流、負載循環(huán)、用壓縮空氣鼓泡、抽真空和加熱等組合的方式進行清 洗。此時，系統(tǒng)獲取和處理大量數(shù)據(jù)。溫度，壓力，水位，以及籃子的位置需要加以控制。提供了精確度和快速響應時間的比例積分微分（PID）控制器完成了這 個任務(wù)，確保了清洗質(zhì)量保持一致。

使用LabVIEW和NI的PPC - 2115工業(yè)平板電腦，操作者可以快速檢查數(shù)據(jù)的狀態(tài)，包括負載的錯誤、不活動、位置和數(shù)目。用戶可以監(jiān)控馬達的狀態(tài)，水泵，溫度和壓力。此外，由于 LabVIEW的簡單易用，操作者可以很容易寫入、重新整理、保存、加載或使用虛擬鍵盤繪制清洗機流程圖。由于系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控報警情況，錯誤檢測時間已經(jīng)大 幅度減少。

結(jié)論

通常情況下，工程師設(shè)計的復雜機器需被不具有高水平編程知識的操作者每天使用。這些復雜的系統(tǒng)必須精密的管理所有必要的操作，但他們必須提供一個清晰的和用戶友好的界面，使技術(shù)人員可以很容易地操作和使用，而無需高級工程師的參與。

我們采用的解決方案是通過使用NI產(chǎn)品為用戶提供一個具有高性能的復雜系統(tǒng)。它具有簡單操作且友好的用戶界面以便交流，具有復雜的功能特性以及準確 的數(shù)據(jù)分析能力。使用NI技術(shù)，我們開發(fā)了一個先進的、全自動的工業(yè)清洗機流水線，易于使用和維護。 結(jié)合CompactRIO平臺與LabVIEW的能力幫助我們迅速解決了復雜的問題，這比我們使用市場上的其他產(chǎn)品更容易。

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