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LabVIEW 与普通数据采集卡连接在伺服电机参数测试方面的应用

时间:2021-12-24 13:35:22 作者:超级管理员

多通道并行采集器该采集器主要采用高速高精度并行采集卡对现场在线的设备的状态参数进行实时采集,通过嵌入主板和周边扩展及相应的软件将采集参数进行处理分析,从而实现对设备的状态跟踪和趋势判别。采集对象:温度:16路,0~500C°,红外测温和Pt100热电阻;转速:2路,0~6000rpm,光电转速计和电涡流转速表;加速度:1

       LabVIEW是美国国家仪器公司(National Instruments,NI)开 发的基于图形编译语言( G 语言) 的实验室虚拟仪器集成环境 (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench),

       LabVIEW有大量数据采集方面的函数,方便开发者开发[1]。NI公司 在做软件的同时也销售自己的数据采集板卡,但NI公司生产的数据 采集卡价格较高,对于中小型项目,显然无法承受。而普通数据采集 卡在使用方面尽管没有像NI数据卡那样方便,但大多数数据采集卡 都自带LabVIEW库函数,由于这些库函数的存在,对于程序开发人 员,无需去开发底层函数,而且使用方便。本测试系统采用了恒凯科技 公司生产的USB_DAQV1.2数据采集卡。该数据采集卡不仅提供了VC++、 VB等库函数,也提供了LabVIEW库函数[2-3]。

       本测试系统由伺服电机、伺服驱动器、工控机、数据采集卡等其 他相关元件组成,该测试系统的组成结构如图1。

       从该结构图中可以看到,该测试系统主要由安装有上位机软件 的工控机、负责电机运动的控制器、负责数据采集的USB_DAQ V1.2数据采 集卡、以及研究对象伺服驱动器与伺服电机。整个控制系统的执行 顺序为:控制器发送相应的指令给伺服驱动器,伺服驱动器带动伺 服电机运动,伺服驱动器上有相应的I/O输出口,这些I/O输出口可以输出相应的速度、电流等模拟量,将这些模拟量接入USB_DAQ V1.2相应 的数据采集卡模拟量输入接口上,在上位机中编写相应的LabVIEW 程序,通过波形图显示窗口可以实时显示电机的速度、电流,通过这 种实时显示,可以了解电机的工作特性,为控制系统的改进提供相 应的依据。


       1 硬件的接入

       由于伺服驱动器工作时的特殊性,本测试系统所测试的信号由 伺服驱动器相应的I/O口输出。该测试系统采用的是松下伺服驱动 器,相应的设置请参考伺服驱动器使用手册,通过对相应I/O的设 置,可以将伺服驱动器相应的I/O连线采用了双绞屏蔽电缆及差分 式输入方法,PC输出口设置为速度、电流的输出。对于差分输入,AI0 与AI8、AI1与AI9构成一组,剩下的依此类推。屏蔽线与AGND相连 接。其输入端接线方式如图2所示。 

       2 软件的编写

       在安装好USB_DAQ V1.2数据采集卡后,还需要安装USB_DAQ V1.2数据采集 卡驱动,根据电脑所安装系统的不同,选择不同版本的驱动进行安 装。在硬件接好、驱动安装成功的前提下,可以进行上位机软件的编 写。 在上位机软件的编写过程中,依据非空查询方式进行数据采 集,非空查询方式采集数据流程图如图3所示。


       3 该测试系统在某旋转台的应用

       随着工业的发展,旋转台在工业应用中越来越普遍,然而旋转 台在工作过程中, 对电机的精度及电机的相关的性能要求较为严 格,一旦某个工位出现问题,会影响到整个生产线的工作,因此,使 用者常常需要知道旋转台电机的相应的工作参数,这样更好的了解 旋转台的工作特性。

       3.1 数据处理

       在所接收的数据中,考虑到在板卡工作过程中可能会受到外界 干扰而出现歧义值,除了硬件上采用带屏蔽线缆,接法上采用抗干 扰性强的差分式输入,在软件使用方面采用了中值滤波.LabVIEW 中值滤波的思想为。


       yi = med(Ji),i = 0,1,2,K , n -1. i y : 表示输出序列滤波后的 x ; n : 表示输入序

       列 x 中元素的数量; i J : 表示以输入序列 x中以第i 个元素为中心的子集,以及 x

       范围外等于零的索引元素。其中: i { i rl i rl J x x = - - + , , 1 i i i k x x x - + , , , , , 1 1 k, xi+rr-1, xi+rr},rl : 表示滤波器的左秩;rr : 表示滤波器的右秩;考虑到数据的转换及抗干扰性,最终编

       写的LabVIEW数据处理程序如图4所示。

       3.2 用户程序的编写综合数据采集卡采集数据的方式,以及在采集数据过程中所进行的数据处理,最终编写的总的测试程序

       如图5所示。

       4 结语

       本测试系统应用LabVIEW于普通数据采集卡相结合的方式进行电机相关参数的设置, 由于LabVIEW为典型的图形化编程语言,缩短了上位机开发周期,而普通数据采集卡提供的LabVIEW库函数实现了与LabVIEW的无缝连接,降低了项目研发成本。同时应用LabVIEW提供的数据处理函数,对采集回的数据直接调用相应的函数,为开发人员提供了方便,省去了开发人员对经典算法的编写。实践表明,该测试系统简单,操作方便,运行可靠。 



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