基于LabVIEW的机床温度和压力信号的实时在线监测

摘 要：磨粒流精密抛光机床加工时加工区域的温度和压力会发生变化，影响机床加工工件的精度。为了实时监测机床的温度和压力，设计基于LabVIEW机床温度和压力的信号实时在线监测系统。本文涵盖了该系统硬件平台的搭建和软件程序的编写，并设计了友好的人机交互界面，使得用户可以方便、实时、在线地查看到机床工作区的温度、压力信号。

关键词：LabVIEW 机床信号监测 医力信号

中图分类号：TG50 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（b）-0002-03

磨粒流抛光机床加工时磨料介质在压力作用下对工件进行加工，减小工件表面粗糙度和波纹度，最终达到精密加工所要求的表面光洁度。磨削加工时，磨削区的温度会升高，磨料的粘度会下降，影响工件的加工精度[1]。为提高加工精度，需要实时监测加工过程中温度的变化，由于温度和压力都会对磨料的粘度有影响，所以对温度和压力信号进行实时在线监测。

1 温度和压力信号监测系统的硬件设计

温度和压力信号采集系统采用传感器对料缸内的温度和压力进行实时测量，利用信号调理模块对传感器的信号进行调理，数据采集卡采集调理后的信号并传送到工控机中[2-3]。其采集系统的流程：传感器→信号调理模块→数据采集卡→工控机。

1.1 温度、压力传感器

由于磨粒流机床的磨削区温度是未知的，选择可测温度范围较大的温度传感器，所以温度传感器选用的是HYDAC公司的ETS300系列的温度传感器，该温度传感器的可测温度的范围为-25℃～100℃，其模拟量输出是4～20mA，压力传感器正常的工作范围为-25℃～85℃（可以耐高温），压力的测量的范围为0～25MPa，温度和压力传感器的实物图如图1和图2所示。

1.2 数据采集卡

为了高精度、高速度、高稳定性地采集传感器信号，选择ADLINK公司的DAQ2501数据采集卡，DAQ2501是基于PCI总线的数据采集卡，它由采集板卡和信号输入输出接线端子板2部分组成，信号输入输出接线端口板的作用是向采集板卡输入信号和从采集卡向外输出信号，这里只是把信号调理模块输出的电压信号输入到采集卡中，数据采集卡的实物图如图3所示。

在工业系统中，工控机和普通的计算机不同，工业计算机有更多的PCI卡槽，方便与外围设备相连，其防震和耐高温的性能更好，它的运行系统和运算能力高于普通的计算机，故选用凌华的工控机。

2 温度和压力信号检测的软件设计

2.1 基于Labview数据采集的接线

数据采集系统的硬件平台搭建完成后，温度和压力信号的监测是基于LabVIEW软件实现的，众所周知虚拟仪器的核心是软件，所以LabVIEW的软件编制是监测系统的核心部分[4]。

数据采集首先是传感器把温度和压力物理量信号转变成为电量信号，信号调理模块把电量信号转变、调理、放大，数据采集卡采集信号并进行模数转换，输出计算机可识别的数字信号，传送到计算机中。

温度传感器输出很小的电流信号，经过隔离式DC输入输出信号调理模块（ADAM3014）进行信号调理，由于ADAM3014很宽的输入输出范围，需要向下滑动移除DIN导轨支架，配置输入输出范围的转换位置，使其能够接收温度传感器输出的电流信号，并输出能够被采集卡采集的模拟信号。

数据采集系统所采用的是DAQ2501，模拟量输入通道有8个，其中输入信号的正极与AI-0相连，负极与AGND相连，以此类推可以连接8个模拟量输入，本系统是温度和压力两路信号，所以AI-0接信号调理模块（ADAM3014）正极，AGND接信号调理模块（ADAM3014）负极，AI-1和压力传感器的正极相连，AGND和压力传感器的负极相连。

2.2 基于Labview数据采集的软件实现

应用DAQ-2501数据采集程序首先需要创建物理信道，该物理信道主要是通过DAQMASTER来实现。DAQMASTER是一个智能设备管理器，可以访问凌华数据采集、测试和测量产品，DAQMASTER可以配置和管理数据采集硬件和软件集成接口，动态检测并查看设备和仪器相连情况。执行系统诊断和执行基本的功能测试。

机床加工工作区内的温度、压力信号实时采集的部分程序如图4所示，温度、压力信号检测的人机交互界面如图5所示，用户可以方便、实时、在线地查看到机床工作区的温度、压力信号。

3 结语

LabVIEW作为一种图形化编程软件，具有编程简单、库函数丰富、调试方便等诸多优点。基于LabVIEW机床温度和压力的信号实时在线监测系统的开发，使用户可以方便、实时、在线地查看到机床工作区的温度、壓力信号。一旦机床出现温度和压力异常时，可以报警工作台，温度过高时，自动停车，为磨粒流加密抛光机床的智能控制的实现提供基础。

参考文献

[1]谭援强，李艺，ShengYong.磨粒流加工的固液两相流模型及压力特性模拟[J].中国机械工程，2008，19（4）：439-442.

[2]马生彪.磨削加工过程振动仿真与磨削温度预测[D].郑州：郑州大学，2011.

[3]M.RaviSankar，V.K.Jain n， J.Ramkumar. Rotational abrasive flow finishing （R-AFF） process and its effects on finished surface topography. International Journal of Machine Tools & Manufacture[J].International Journal of Machine Tools & Manufacture，2010（50）：637-650.

[4]许京雷，计时鸣，谭大鹏.磨粒流精密加工中的测控系统研究[J].自动化仪表，2011，32（4）：18-21.

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