数控机床振动监测系统设计_袁冬梅

(Chongqing Institute of Technology, Chongqing 400050, China)
Abstract: Based on M GCp lus which is multifunctional data p rocessing apparatus of HBM corporation, a vibration monitor system of NC machine was founded1Adap ting VB , ActiveX and analytical package of National Instrument, a software of the vibration monitor system was developed1The results indicate that the system is valuable and available at vibration fault diagnosis of NC machine1
Keywords: NC machine; V ibration; Data p rocessing; Monitor
0 前言 振动故障诊断技术是利用诊断仪器和数据采集处
理技术对机床的机械装置的故障原因 、部位和故障的 严重程度进行定性和定量的分析 , 是数控机床机械故 障诊断的主要方法之一 [1 ] 。
摘要 : 采用 HBM 公司的 M GCp lus多功能数据采集器构建了数控机床振动监测系统 。运用 VB 和 M GCp lus的 ActiveX控
件 , 结合 N I公司的分析包 , 编制了数控机床振动监测系统软件 。通过对数控机床主轴承座的振动分析表明 , 该系统具有较
高的应用价值 。
关键词 : 数控机床 ; 振动 ; 数据采集 ; 监测
catman1ACQ1 InitDAQ ( ) 3 数据采集
在正确建立了通讯后 , 就可以进行数据采集 。在 进行数据 采 集前 , 需 要对 MGCp lus进 行设 备 定义 , 对 MGCp lus进行定义有两种方式 , 一是在 HBM 自带
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机床与液压
第 35卷
的软件 catman中对仪器进行定义和初始化后保存为 3 1 IOD 文 件 , 然 后 用 catman1 IO1LoadDefinition ( ) 进行 MGCp lus仪器定义 。另一种是完全用 catman 中 ActiveX的方法和属性进行仪器定义 , 这具有更大的 灵活性 , 只需要修改相应的参数就可进行不同的设 置 , 完全不依赖 HBM 自带的软件 , 主要采用的函数 为 catman1 IO1CreateDevice (“MyMGC ”, TYPE _MGC2 PLUS, PORT _ TCP IP, 0, 0, 0, 0, buf _ size, IP, 5000, Samp le _ rate ) ; 主 要 参 数 TYPE _MGCPLUS、 PORT_ TCP IP、 IP 和 Samp le _ rate 分别表示仪器类型 MGCp lus、通信方式为 Ethernet、 IP地址和采样频率 。
ScaleType, SRGroup , dt, Formula) catman1 IO1SetChannelProperty(Chan, 0, True)
N ext For i = 5 To 11 屏’ 蔽不使用的通道 catman1 I来自百度文库1SetChannelProperty(Chan, 0, False)
2 通信模块 笔记本电脑与数据采集器 MGCp lus之间采用 Eth2
ernet通信 , 因此需要对 MGCp lus或计算机的 IP地址 进行设置 , 设置好后可用 HBM 自带的软件 catman进 行测试 , 看是否能够成功通信 。
当建立了笔记本电脑与 MGCp lus的通信连接之 后 , 就可通过一定的编程软件对 MGCp lus进行编程 操作 , HBM 提供了一套完整的 catman ActiveX对其硬 件进行操作 , ActiveX采用 VB 编写 , 因此为了避免复 杂的参数类型转换 , 最好采用 VB 或 Delph编写应用 程序 , 本文采用 VB1NET编写了振动监测系统应用程 序。
在 VB 的工具箱中 , 选择组件栏 , 然后单击右键 选中添加 /移除项 , 弹出自定义工具箱对话框 , 然后 在 COM 组件栏中选择 CWDSP Control, 若没有则通过 浏览选项在相应的位置加入 cwnanlysis1ocx (首先确 保注册了此组件 ) , 确定后就在工具栏中加入了 N I 分析包组件 。加入了 N I分析包后 , 在工程中加入分 析对象 AxCWDSP, 就可以直接使用分析包中的函数 了 , 就象在 N I的软件中一样 , 如要计算时域信号的 单边幅值相位谱采用以下方式 :
N ext 当仪器定义初始化完毕后 , 就可以进行数据采集 了 , MGCp lus中可进行重复采样和连续采样等多种采 样方式 , 本文中采用连续实时采样方式 。采集的数据 保存在数据库中 , 数据采集和读取部分程序如下 :
catman1LastError = 0 catman1ACQ1 InitDAQ ( ) If catman1LastError < 0 Then M sgBox ( catman1LastErrorDescrip tion) Exit Sub
仪器定义后 , 就可以进行仪器初始化 , 首先需要 定义通道并进行通道配置 , 这需要根据 MGCp lus的 实际配置进行 , 在本文中配置了两个 ML10B 模块和 一个 ML801 模块 , 共 10 个通道 , 只 用了 前 3 个 通 道 。以下是 MGCp lus定义和初始化的部分程序 :
SRGroup = 0
dt = 0
Formula = " " For i = 1 To 2 定’ 义 1、2模块通道 HW Slot = i Chan = Chan + 1 catman1 IO1ConnectChannel ( Chan, Source, HW Type, HW Slot, HW SubSlot, Port, B it, Signal, ScaleType, SRGroup , dt, Formula) catman. IO. SetChannelProperty(Chan, 0, True)
在 VB 中 使 用 catman 对 象中 的 属性 ( Property) 或方法 (Method) , 应在 PROJECT/REFERENCES 中 选中 “HBM catman app lication”, 然后创建一对象变 量:
Public catman A s New catman1catInterface 这样在整个程序中就可以使用 catman 对象中的 属性 或 方 法 了 , catman 对 象 主 要 分 为 catInterface ( catman 基 本 操 作 ) 、 IO (输 入 输 出 和 通 道 操 作 ) 、 DB (数 据 库 操 作 ) 、ACQ (数 据 采 集 操 作 ) 、Math (简单 FFT分析操作 ) 和 F ILEMGR (文件操作 ) 等 子对象 , 因此采用 catman 子对象 、方法或属性来引 用 catman中的对象的属性或方法 , 如 :
旋转机械的故障与反映在机械振动的振动特性关 系密切 , 任何机械振动特性的改变常表明某种故障现 象的出现 , 象征着迫近的或存在的损伤 [2 ] 。因此笔者 开发了数控机床振动监测系统 , 可以完成数控机床传 动系统关键零部件 (齿轮 、轴承和轴 ) 振动信号的采 集与处理 , 在传动系统运行异常和发生故障时及时报 警 , 并能对用户所关心的数据进行分析 、诊断和存 储。
中图分类号 : TG659; TH89 文献标识码 : B 文章编号 : 1001 - 3881 (2007) 4 - 221 - 2
D esign on V ibra tion M on itor System of NC M ach ine
YUAN Dongmei, LUO J i, TANG Yifeng
张2007年翔4月14-12-04, 10:30
机床与液压
第 35卷 第 4期
MACH INE TOOL & HYDRAUL ICS
Ap r1 2007 Vol135 No14
数控机床振动监测系统设计 很简洁的检测系
统，细节问题是信
袁冬梅 , 罗辑 , 唐毅锋
(重庆工学院 , 重庆 400050)
号采集器什么原 理？还有这个振动 监测系统软件。
Loop 4 数据分析
在进行振动监测时 , 对振动信号进行分析处理是 一个必不可少的环节 , 因此需对采集的振动时域信号 进行时域或频域分析 , 找出振动特性及参数 [3 - 4 ] 。在 VB中对数据进行分析处理相当繁琐 , 而 N I公司的分 析库功能相当强大 , 因此在本文中 , 把 N I分析包嵌 入 VB 中 , 使得程序大大简化 。
catman1 IO1ConnectChannel ( 1, - 1, 0, 3, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, " " )
′定义时间通道
Chan = 1
Source = 1
HW Type = 0
HW SubSlot = 1
Port = 0
B it = 0
Signal = 1
ScaleType = 0
本文设计了基于 HBM 公司的 MGCp lus多功能数 据采集器的数控机床振动故障诊断系统 , 由上位机 PC机和下位机数据采集系统组成 , 可以对数控机床 的机械振动部件和回转部件进行故障诊断 。该系统不 仅可以用于普通数控机床 、加工中心和柔性加工系 统 , 也可以用于普通机械设备的机械故障诊断 。 1 数控机床振动监测系统的建立
Next
HW Slot = 3 For i = 1 To 8 定’ 义 3模块通道 HW SubSlot = i
Chan = Chan + 1 catman1 IO1ConnectChannel ( Chan, Source,
HW Type, HW Slot, HW SubSlot, Port, B it, Signal,
(下转第 250页 )
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机床与液压
第 35卷
η为液压系统的总效率 。
总效率 η可按照下式计算 :
η
=
p工 ·q缸 ·η缸 60 ×P电
End If
catman1db1ClearA llChannels( ) catman1ACQ1StartDAQ ( 0) Do W hile Samp leFlag = 1′采集数据 catman1ACQ1Read ( - 1, 5000) catman1 IO1GetMVL ine (1, 4, 0, MVBuf) DataValue ( i) = MVBuf ( 2) DataValue1 ( i) = MVBuf (3) DataValue2 ( i) = MVBuf (4) i = i + 1
图 1 振动监测系统结构图 数控机床振动监测系统主要由硬件部分和软件部 分组成 , 硬件部分如图 1 所示 , 主要由振动传感器 、 MGCp lus数据采集器和笔记本电脑组成 , 数据采集器 与计算机之间采用目前常用的 Ethernet ( TCP - IP) 通信 [3 ] 。软件主要包括通信模块 、数据采集模块和数 据分析模块 。
catman1 IO1Clear( ) catman1 IO1CreateDevice ( " MyMGC " , TYPE _MGC2 PLUS, PORT_TCP IP, 0, 0, 0, 0, buf_ size, IP, 5000, Samp le _rate) ; catman1 IO1OpenDevice ( 1) ′定义通道