1、 本文由lordsunwen貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 第 30 卷第 3 期 2004 年 5 月 中國測試技術 CHINA MEASUREMENT TECHNOLOGY 利用 LABVIEW 及 VC 的焊機控制系統的實現 陳 ,方宇棟 ,郭清華 嘉 ( 上海大學機電工程與自動化學院 ,上海 200436) 摘 :隨著計算機和總線技術的發展 ,越來越多的科學家和工程師采用基于 PC 的數據采集 (Data Acquisition) 系統 要 來完成實驗室和工業控制的測試測量任務 。 LABVIEW 作為一個圖形化編程軟件 ,是

2、進行數據采集和控制系統的一 種功能強大 、 方便快捷的編程工具 。而應用 VC 、 、 VB Delphi 等通用的編程語言來實現工控編程較復雜 ,但是對于與 VC 的混合編程來實現焊接操作的數據采集和控制 。 底層的接口 ,應用 VC 來實現較為方便 。在國內 LABVIEW 和 VC 的混合編程論述較少 ,本文就是應用 LABVICW 和 關鍵字 :LABVIEW ;VC ; 數據采集 ; 焊接 中圖分類號 :TP274 12 文獻標識碼 :A 文章編號 :167224984 (2004) 0320039203 + Weld control system based on LABVIEW

3、and VC Abstract :Labview is a graphic programmable software , which is a excellent programmable tool in the field of program in the field of industry , but it is effective to use VC when communicating with Computer Operation System1 It is seldom to use Labview to program as well as VC in China1 This

4、 paper describes how to realize data acquisition and control of welding with Labview and VC1 Key words :LABVIEW ;VC ;Data acquisition ;Welding 1 LABVIEW 簡介 LABVIEW 是美國國家儀器公司 ( NI) 在 1986 年 推出的虛擬儀表編程語言 ,是目前應用最廣 、 發展最 快、 功能最強的圖形化軟件開發集成環境 。作為編 程語言 ,LABVIEW 語言定義了數據模型 、 結構類型 和模塊調用語法規則等編程語言的基本要素 , 在功 能完整性

5、和應用靈活性上絲毫不遜于任何高級語 言 ,同時它還提供單步執行 、 數據探針 、 數據流等調 試方式 。 LABVIEW 在包括航空 、 航天 、 汽車 、 半導體 和生物學等世界范圍的眾多領域內得到了廣泛應 用 。從簡單的儀器控制到尖端的測試 、 數據采集和 工 業 自 動 化 , 都 可 發 現 LABVIEW 開 發 的 產 品 。 LABVIEW 已成為測試與測量領域的工業標準 , 通過 GPIB 、 、 、 VXI PLC 串行設備和插步式數據采集板可以 構成實際的數據采集系統 。同時它提供了工業界最 收稿日期 :2003208209 ; 收到修改稿日期 :2003210203 co

6、mplete measurement in library and industrial control1 It is complex to use VC 、 and Delphi realizing VB data acquisition and control system1 Now more and more scientists and engineers use data acquisition system to CHEN Jia , FANG Yu2dong , G Qing2hua UO ( School of Mechanical and Automation ,Shangh

7、ai University ,Shanghai ,200436 ,China) 大的 儀 器 驅 動 程 序 庫 , 同 時 還 支 持 通 過 Internet 、 ActiveX 、 DDE 和 SQL 等交互式通訊方式實現數據采 集共享 ,它提供的眾多開發工具使復雜的測試與測 量任務變得簡單易行 。 2 可行性分析 本焊機主要由焊接電源 、 電氣控制系統 、 操作系 ( 包括焊接主 、 )、 統、 真空系統 副室抽空系統 床身 、 上 下料機構部分組成 。用 LABVIEW 和 VC 混合編程 實現對焊機的全自動控制 ,首先是自動上料 ,通過料 架上的傳感器檢測料架上是否有棒料 。若無棒

8、料 , 那么發出報警聲 ; 若有棒料 ,則通過機械手的氣爪抓 住棒料 ,并用計算機控制機械手運動 ,并用條碼器讀 出棒料編號 。然后用機械手把棒料送進焊接小室并 夾緊 。抽真空 ,用計算機檢測是否達到真空度 ,如果 真空度未達到 615Pa , 繼續抽真空 , 直到達到為止 。 然后開始以一定的流量充入氬氣 , 為焊接作裝備 。 用電機控制焊槍 ,伸入焊接小室 ,使其距離焊縫達到 Vol130 13 No May ,2004 40 中國測試技術 2004 年 5 月 一定的要求 ,然后進行焊接 。焊接過程中還用升降 云臺控制攝像頭進行攝像 、 錄音 ,便于以后查詢以及 事故分析 。焊接時采用高

9、頻起弧 , 起弧和維弧電流 不得大于 2A ,焊接電壓小于 25V 。焊接曲線按時間 分段設置 ,焊接時要求實時測試焊接曲線 ,并能在計 算機界面上具有示波器實時顯示出峰值電流 、 基值 電流 、 實際焊接電流電壓曲線 。若在焊接過程中出 現電流電壓過高時 ,會彈出對話框 ,同時給出語音警 告 ,并自動停止焊接操作 。所有焊接參數均可采用 計算機操作方式設置 ,實際焊接參數可采樣顯示 、 貯 存和打印 。焊接完畢可以循環檢測關機信號 , 若檢 測到了進行關機 。 采用 LABVIEW 能實現焊機自動控制的要求 。 因為 LABVIEW 程序具有前面板人機界面和方塊圖 兩個部分 。前面板可以模擬

10、真實儀器的面板操作 , 方塊圖部分可以傳送前面板指定的命令參數到儀器 執行相應的操作 。在焊機控制中要進行電壓電流以 數據的采集 。一般情況下 , 數據采集完成的任務是 把被檢測的模擬信號轉換成數字信號 , 并由計算機 加工處理 ,以便進行控制顯示或打印 。在物理過程 中 ,往往有許多物理參數需要測量和控制 , 如壓力 、 溫度 、 、 位移 電壓和電流等 , 經傳感器將這些物理量 變成電量 ,再由變送器轉換成統一的標準信號 ,送入 模擬輸入通道 ,并進轉換器轉換成數字量送計算機 。 計算機便可將這些數據進行處理 , 將控制量送入模 擬量輸出通道 ,轉換成標準信號驅動執行機構 ,對物 理過程施

11、加控制 。在同步采樣的過程中 , 為了克服 分時采樣帶來的誤差 , 而且各通道的采保電路受同 一信號控制 ,保證各通道參數在同一時刻被采樣 ,常 采用如圖 1 所示的電路結構 : 3 具體方案的提出 NI 公司的各種 E 系列數據采集儀器能在高性 能嚴格的操作下 , 甚至是高增益高采樣率的情況下 完成精確 、 可靠的測量 。NI 公司提供了一整套 PCI 總線的多功能 DAQ 板卡 ,這些板卡采用快速離散式 總線技術控制整個系統 , 并采用 MITE ANSI 保證非 并行 DAQ 性能和測量精確度 。用 LABVIEW 開發的 基于 NI 公司數據采集卡的數據采集軟件可以實現 同步數據采集

12、、 數據貯存 、 數據顯示分析的功能 。在 這可以用 D 輸出一個持續變化的焊接電流電壓 A 由以分析 , 焊機要用到數據模擬輸出 、 模擬輸 入、 數字 I 口 , 對于 I 口 , 我們采用 NI 公司的 O O 8255 系列的 6503 可編程外圍數字口 。該口是 24 位 數字口 ,由三個 8 位端口組成 ;A 、 、 口 。每個口可 B C 編程作為輸入輸出口 ,其中 A 口 B 口總是作為數字 I 口 。而 C 口既可作 I 也可作握手口 。24 位 I O O O 口中用其中一位作為關機信號 , 其它 I 口作為 O 它用 。若循環檢測到高電平 , 那么調用關機程序進 行關機

13、。因為用 LABVIEW 編制關機程序較困難 ,所 以 在 這 里 用 VC 編 制 。然 后 用 LABVIEW 調 用 Windows API 函數 ,再調用編制的 VC 關機程序 。 對于焊接電流電壓的輸入輸出 。我們采用了 NI 公司的 E 系列數據采集設備中的 6024E 板卡 , 該 板卡采用 PCI 、 PCMCIA 總線 、 路單端或 8 路雙端 16 模擬 輸 入 、 樣 率 是 12Samples 、 入 分 辨 率 為 采 s 輸 12Bits 、 輸入電壓范圍為 ± 、 路模擬輸出 、 10V 2 輸出 分辨率為 12Bits 、 8 路數字 I 、 路計數器

14、 由 O 2 定時 器組成 。在這用 21 口作為電流輸出口 、 口作為 33 電壓輸入口 、 口作為電流以輸入口 , 其它口作為 68 它用 。在焊接過程中 ,通過 D 輸入一條連續的波 A 形曲線 ,通過 A 采集顯示焊接電流電壓曲線 。 D 對于 焊 槍 我 們 用 三 個 新 加 坡 尖 端 自 動 化 的 SM2315 系列的 Smartmotor 電機來進行 XYZ 三個方 波形曲線 ,同時用模擬輸入 A 采集焊接電流電壓 D 值 ,它們同樣是一條連續變化的波形曲線 。可以將 采集的電流電壓值進行存盤 , 以便以后分析比較 。 對于關機信號可以利用數字 I 口 , 若檢測到它是 O

15、 高電平則觸發關機程序進行關機 。 向的控制 。該系列電機由 7 針 D 型電源和 I 接口 O 以及 15 針 D 型 I 口組成 。計算機和 Smartmotor 以 O 及 Smartmotor 之間采用串行 RS2232 進行連接 , 多個 Smartmotor 電機可以連接到單個 RS2232 端口 , 這樣 的電機最多可連 120 個 。計算機和三個 Smartmotor 電機連接方式如圖 2 所示 。 第 30 卷第 3 期 陳 嘉等 : 利用 LABVIEW 及 VC 的焊機控制系統的實現 41 利用 Smartmotor 自帶的 SMI 軟件我們可以編寫 電機運動控制程序 ,

16、然后用 LABVIEW 編程與電機進 行數據交互 ,從而調整焊槍與焊縫之間的距離 。 4 程序編制 如上所述 ,本焊機是一個復雜的系統 ,程序編制 較為復雜 。這里列出了 LABVIEW 控制焊機焊接操 作時的程序以及用 LABVIEW 調用的 VC 關機程序 。 首先 , 編寫焊接操作程序 : 根據參數設定表格 , 通過 D 輸入一條連續的焊接電流電壓波形曲線 , A 同時通過 A 采集焊接電流電壓 , 比較輸入輸出 D 值 ,看是否在誤差范圍之內 。若不在終止焊接操作 ; 若在 ,在計算機界面上顯示焊接電流電壓 、 所設峰值 電流 、 基值電流曲線 , 同時進行存盤處理 , 貯存焊接 棒料

17、號 、 加工時間日期 、 各個時間段的電流電壓值 。 存盤后若需要可以根據棒料編號和加工時間進行升 序降序查詢 。程序如下 : ( 上接第 65 頁) 其次 ,用 VC 編寫關機程序 , 這里主要調用了 Windows API 函數 ,關鍵代碼如下 : HANDLE hT oken ; TOKEN- PRIVILEGES TP ; Open Process T oken ( G Current ProcessO , T et OKEN AD JUST PRIVI LEGES| T OKEN QUERY,& oken ) ; hT (NULL , SE SHUT Look up Priv

18、ilege Value DOW N 等 ,在退出時恢復缺省的 Excel 界面 。 4 特點與應用前景 利用 Excel 及其內置 VBA 進行開發 , 具有明顯 的優點 : 大大縮短開發周期 , 只需編寫極少的代碼即可 很好地完成工作 ; 簡化了程序設計及其適應性研究與維護 ; 操作人員只需了解 Excel 的簡單應用即可 ; NAME , & 1Privileges01 Luid) ; TP 1PrivilegeCount = 1 ; TP TP1Privileges 0 1 Attributes = SE PRIVI LEGE ENABLED ; Adjust T oken Pr

19、ivileges ( hT oken , FALSE , &TP , 0 , NULL , 0) ; Exit Windows Ex ( EWX SHUT DOW | EWX N POWEROFF , 0) ; 然后在 LABVIEW 中調用 VC 程序 。在程序中 用了 Windows 的 ShellExecuteEx 函數 ,因在 SDK 中字 符有 Unicode 和 ANSI 兩種形式 , 從而導致了 API 函 數的這兩種形式 ,這里用了 ShellExecuteExA 的形式 。 該程序通過 I 口檢測到機關機信號延時十秒 , 報 O 警關閉所有窗口關機 。程序如下 : 5 結束語 利用 LABVIEW 和 VC 的混合編程來實現焊接 操作與關機控制取得了令人滿意的效果 。用戶可以 隨時調出以前的焊接記錄 , 可以顯示出以前設定參 數的曲線以及實際的焊接