[发明专利]一种基于Labview的力加载监测控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于Labview的力加载监测控制系统，适用于机械领域。

背景技术

力加载系统是一种提供大力矩的扭转、大载荷的拉压和提升以及大工件的夹紧固定设备。它具有加载能力大、响应速度快、控制精度高、检测灵敏度高、推/拉力大、远程和无线遥控操作等特点，使之在油田等大型工程建设中得到应用，随着科学技术的迅猛发展，近年来虚拟仪器技术由于具有强大的图形和数据处理能力，使得广泛应用在数据采集、监控和测量等领域，使得测量和监控技术发生了比较深刻的变化。而传统可编程控制器在保持原有开关量和模拟量控制采集的强大功能下，现在已发展为具有多接口的强大通讯能力的核心控制器，而对现在要求的监控控制系统中，采用上下位机开发模式，使得各自的优势得以充分发挥，下位机核心控制器性能稳定可靠，而上位机具有强大的可视化图形和数据处理能力，上下位机之间采用工业控制总线进行数据交换，从而达到整个系统的稳定可靠的运行。

发明内容

本发明提出了一种基于Labview的力加载监测控制系统，以三菱PLC控制器为核心，远程通过RS485通讯实现计算机系统远程控制，现场通过RS232方式与触摸屏通讯和无线遥控器装置实现对现场电磁阀、电机、比例阀、变频器控制和压力、温度、转矩信号的采集。

本发明所采用的技术方案是。

所述整个系统由五对液压缸组成，其分别为拉压油缸、背钳油缸、夹紧油缸、扭转马达和拉拔油缸组成。为实现系统的安全和稳定，每路油缸上都安装有机械液压单控锁，扭转和拉拔液压回路上安装液压比例调节阀以实现对扭转力和拉拔力大小的调节和控制，每路油缸都通过三位四通换向阀实现对某一动作的正反操作，每路油缸都安装有压力传感器对其进行压力和加载力的监测和控制，扭转马达机构中安装有扭转传感器以实现对扭转力大小的控制和监测。

所述整体硬件采用主从设计方式，核心控制器为PLC，它通过自身的开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输人模块、模拟量输出模块以及通讯模块分别实现对底层传感器信号的采集，然后通过A/D转化将其模拟量信号转化为计算机可识别的数字信号存储到PLC控制器中；模拟量输出模块通过接收上位机的数字量信号将其转化为模拟量信号输出到液压比例阀，从而达到相应输出压力调节控制；开关量输入信号通过接收外部无线遥控器信号以完成系统的相应功能；开关量输出模块通过PLC内部程序的逻辑运算以实现对电机及电磁阀的开关输出控制；通讯模块实现与远程计算机和本地触摸屏的通讯数据交流，将系统中测得的各项参数传到计算机和触摸屏中，同时接收来自上位机的控制命令已实现对阀门和电机的操作，其中PLC采用三菱Q高端性能Q02HCPU作为核心控制器，其模拟量采用32位精度AI模块对传感器进行高速和高精度数据采集，以满足系统的高精度和高响应要求。

所述系统上位机采用Labview进行开发设计，Labview由于集成了大量的硬件驱动程序从而给底层PLC通讯节省了大量的开发周期，同时Labview具有友好的图形界面和图像处理能力，从而可以大大的缩短开发周期。整个上位机程序可分为四个主体部分：PLC通讯部分；控制监测部分；故障处理部分和图像报表部分，PLC通讯部分用与下位机进行实时信息传递，这是整个控制器的核心部分，它直接与PLC进行连接控制；控制监测部分用于设置各项参数和实时显示各传感器信号值、阀门状态部分；故障处理部分用来记录和显示系统过程中的报警参数以及试验过程的故障点位置及排除方法。

所述PLC通讯子程序采用Labview底层VISA库程序进行编写，来实现与下位PLC的通讯，通过通讯来采集模拟量信号、阀门开关状态、信号故障信息以及传送上位机的指令。

所述控制监控程序用于实时的显示和监测各传感器数值以及阀门的开关状态，其采用Labview中的簇组对其进行开发，从而可以大大的减少参数的个数使用，同时提高程序的利用效率。

所述故障处理子程序通过上位机设定的参数报警以及PLC采集的外部故障进行记录和分析，实时的显示到上位机上以便用户进行相应的处理，故障部分程序采用数值索引和循环法进行设计。

所述系统报表子程序是系统整个输出打印功能，将实验曲线和结果打印输出，采用Labview软件中的报表驱动子程序对其进行开发。

所述现场触摸屏HMI程序采用海泰克ADP软件进行编程设计开发，通过自身的驱动程序采用RS232接口与PLC进行通信，其触摸屏具有对比例阀大小进行调节功能以及传感器信号值显示以及相应报警故障显示功能。