基于LabVIEW和NI cRIO-9074集成控制器實現(xiàn)清洗機流水線的設計

系統(tǒng)硬件和軟件

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。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。

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，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)呐渲茫渲邪?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，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。

結論

通常情況下，工程師設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，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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