缸蓋導管/座圈壓裝機位移壓力監測系統及方法
2023-06-05 21:41:46 2
專利名稱：缸蓋導管/座圈壓裝機位移壓力監測系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種位移壓力監測系統，用於發動機批量生產製造中缸蓋導管/ 座圈壓裝機壓力和位移的監控。
背景技術：
目前，不管是汽油機還是柴油機在導管/座圈的裝配上還有很多廠家採用手 動裝配，人工檢測裝配結果的方式。這種方式勞動強度大，生產效率低，裝配 質量受人工因素影響較大。現在普遍採用一種位移壓力監測系統，它是專用的 儀器，通常只能監測一個壓頭，而且功能模塊化。如果將該模塊加以改進和設 計相應的程序軟體，移植到大批量的生產線中，勢必會在傳統產業的信息化改造 中產生重大影響。
發明內容
為了克服現有的手動裝配，人工檢測裝配結果方式的不足，本發明的目的 在於提供一種位移壓力監測系統，旨在通過採用公知的計算機和數據採集卡與
輸入輸出卡，開發相應的軟體，來實現8個以上壓頭的位移壓力監測，數據存儲， 數據査詢和追溯。
本發明的技術解決方案是這樣實現的
一種缸蓋導管/座圈壓裝機的位移壓力監測系統，包括帶有直流穩壓電源的
傳感器單元、可編程控制器PLC和工業控制計算機，其特徵在於所述的工業控 制計算機上裝有數據採集卡PCI1716和輸入輸出卡PCI1730;所述的傳感器單元 由8個位移傳感器和8個壓力傳感器組成，通過16路共地單端數據線與數據採 集卡PCI1716連接，同一壓頭的位移傳感器和壓力傳感器連接在同一數據採集 卡的相鄰通道上；所述的可編程控制器PLC通過隔離的I/O埠連接輸入輸出 卡PIC1730;所述的工業控制計算機通過數據採集卡PCI1716對傳感器信號進行 高速採集與處理，並通過輸入輸出卡PCI1730讀取壓裝設備的工具機狀態和/或將 監測狀態參數與處理結果通過隔離I/O 口送給可編程控制器PLC。一種如權利要求1所述的導管/座圈壓裝機位移壓力監測系統的監測方法， 包括在公知的工業控制計算機上裝入監測系統軟體的步驟，其特徵在於所述的
監測過程還包括下述步驟
(1) 系統啟動；
(2) 系統參數的讀取和建立；
(3) 人機界面的建立和初始化；
(4) 數據採集卡和輸入輸出卡的初始化；
(5) 監測啟動；
(6) 通過輸入輸出卡PCI1730讀取工具機狀態參數；
(7) 判斷壓頭裝配否；
(8) 壓頭未裝配則返回步驟(6);
(9) 壓頭已裝配，則根據工具機工作狀態和設定的採集時間進行信號的高速採集；
(10) 信號的高速採集；
(11) 計算特徵值，即計算 壓力最大值 壓入位置值 壓入深度值 滯後係數和
作功;
(12) 將上述特徵值與設定值進行比較與分析；
(13) 繪製壓裝過程曲線，並將各壓頭的當前狀態和結果在顯示器上顯示；
(14) 通過輸入輸出卡PCI1730的隔離I/O 口輸出監測狀態和結果。 與現有技術相比較，本發明的優點是顯而易見的，主要表現在實現了壓裝
過程的全過程控制，自動化程度高，具有結構簡單實用的特點，可降低勞動強
度，提高生產效率和產品質量。
本發明有附圖3幅，其中 圖l是本發明的結構框圖； 圖2本發明的流程圖；圖3是本發明的數據採集卡、輸入輸出卡與外圍工具機的接口方式圖。 在圖中l傳感器單元，2直流穩壓電源，3數據採集卡，4輸入輸出卡，5
可編程控制器，6工業控制計算機。
具體實施例方式
如圖l-圖3所示， 一種缸蓋導管/座圈壓裝機的位移壓力監測系統，包括帶 有直流穩壓電源2的傳感器單元1、可編程控制器PLC5和工業控制計算機6， 其特徵在於所述的工控機配置研華數據採集板卡PCI17163和輸入輸出隔離I/O 板卡PCI17304，可以對8個壓頭的位移值和壓力值的16通道進行數據採集處理。 由於壓頭的壓入速度快，導管/座圈的壓入深度短，所以需要比較高的數據採集 頻率。在導管/座圈的壓入的有效行程中，要完成整個裝配過程的分析至少需要 20組數據,大約0.04秒的壓入過程。若採用每一通道頻率為600赫茲，則導管 可以產生70到80組數據，座圈可以產生15到25組數據，這樣才能分析出當 前所對應缸孔的壓裝過程特性。每一通道的數據採集頻率可以調整，當然頻率 越低，數據採集處理越穩定。實踐證明每一通道的數據採集頻率最好不超過1000 赫茲。
數據採集卡和輸入輸出卡的配置根據工具機所需檢測的壓頭的位置和數目決 定。圖3所示的為4個工位8個壓頭的工具機的數據採集卡和輸入輸出卡的配置 圖。選用16通道的PCI-1712或PCI-1716採集卡，輸入輸出卡選用16輸入和 16輸出的PCI-1730隔離I/0卡。每工位2個壓頭，需要壓4次8個裝配位置， 輸入信號為工具機的工作狀態；部位信號為當前的裝配位置，每工位2個部位信 號可表示4個位置，檢測信號為壓頭裝配運行信號。輸出信號中的"聯機"、"準 備好"和"中斷"信號為位移壓力檢測系統的狀態；"檢測完"、"壓裝OK"信號 是位移與壓力檢測結果的體現。
壓裝過程特性以如下5個特徵值加以表徵，其中的最大壓力值kg，為壓頭 壓裝到位的壓力值；壓入位移值mm為位移傳感器的到位絕對值，壓入深度值mm 為從設置的始位置值開始到壓入位置值的行程；控制點壓力值kg為壓裝到位前 移設定的位置的壓力值;滯後參數kg/mm為壓裝到位前移設定的前後位置兩點的 壓力差與位移差的比值;作功kgm為壓裝過程中的位移x壓力的積分。
本發明所述的位移壓力監測功能須在專門研發的應用軟體的平臺上實現，其工藝過程包括在公知的PC機上裝入監測系統軟體的步驟，其特徵在於還包括 下述步驟
1) 系統啟動，開始建立和讀取系統參數，建立和初始化人機界面，初始化 數據採集卡和輸入輸出卡，並將在線系統狀態通過輸入輸出卡通知可編程控制 器PLC。
2) 啟動檢測，將準備好系統狀態通過輸入輸出卡通知可編程控制器PLC。
3) 通過輸入輸出卡PCI1730定時掃描工具機狀態，包括壓裝位置，壓頭壓裝 等信息，直至判斷出工具機壓頭正在壓裝中。
4) 根據工具機工作狀態和所設定的最大採集時間進行信號高速採集，並進行 信息處理，包括中值濾波，加權平均和單位換算。
5) 計算特徵值，包括最大壓力值，壓入位置值，壓入深度值，控制點壓力 值，滯後係數和作功，根據所計算的特徵值與設定的上下限比較，分析壓裝結 果。
6) 動態顯示壓裝過程曲線以及各壓頭的狀態和壓裝結果，並將壓裝過程和 壓裝結果存儲到資料庫中，供隨時查詢追溯。
7) 通過16路隔離輸入輸出卡PCI1730將壓裝結果輸出給可編程控制器PLC, 使工具機根據壓裝結果執行下一動作。
權利要求
1. 一種缸蓋導管/座圈壓裝機的位移壓力監測系統，包括帶有直流穩壓電源(2)的傳感器單元(1)、可編程控制器PLC(5)和工業控制計算機(6)，其特徵在於所述的工業控制計算機(6)上裝有數據採集卡PCI1716(3)和輸入輸出卡PCI1730(4)；所述的傳感器單元由8個位移傳感器和8個壓力傳感器組成，通過16路共地單端數據線與數據採集卡PCI1716(3)連接，同一壓頭上的位移傳感器和壓力傳感器連接在同一數據採集卡的相鄰通道上；所述的可編程控制器PLC(5)通過隔離I/O埠連接輸入輸出卡PIC1730(4)；所述的工業控制計算機(6)通過數據採集卡PCI1716(3)對傳感器信號進行高速採集與處理，並通過輸入輸出卡PCI1730讀取壓裝設備的工具機狀態和/或將監測狀態參數與處理結果通過隔離I/O口送給可編程控制器PLC。
2、 一種如權利要求1所述的導管/座圈壓裝機位移壓力監測系統的監測方 法，包括在公知的工業計算機上裝入監測系統軟體的步驟，其特徵在於所述的 監測過程還包括下述步驟(1) 系統啟動；(2) 系統參數的讀取和建立；(3) 人機界面的建立和初始化；(4) 數據採集卡和輸入輸出卡的初始化；(5) 監測啟動；(6) 通過輸入輸出卡PCI1730讀取工具機狀態參數；(7) 判斷壓頭裝配否；(8) 壓頭未裝配則返回步驟(6);(9) 壓頭已裝配，則根據工具機工作狀態和設定的採集時間進行信號的高速採集；(10) 信號的高速採集；(11) 計算特徵值，即計算 壓力最大值 壓入位置值壓入深度值 滯後係數和作功；(12) 將上述特徵值與設定值進行比較與分析；(13) 繪製壓裝過程曲線，並將各壓頭的當前狀態和結果在顯示器上顯示;(14) 通過輸入輸出卡PCI1730的隔離I/O 口輸出監測狀態和結果。
全文摘要
本發明公開了缸蓋導管/座圈壓裝機的位移壓力監測系統及方法，包括帶有直流穩壓電源的傳感器單元、可編程控制器PLC和工業控制計算機，其特徵在於所述的工業控制計算機上裝有數據採集卡PCI1716和輸入輸出卡PCI1730；所述的傳感器單元由8個位移傳感器和8個壓力傳感器組成，通過16路共地單端數據線與數據採集卡連接，同一壓頭上的位移傳感器和壓力傳感器連接在同一數據採集卡的相鄰通道上；所述的可編程控制器通過16路隔離I/O埠連接輸入輸出卡，工業控制計算機則通過數據採集卡對傳感器信號進行高速採集與處理，並通過輸入輸出卡讀取壓裝設備的工具機狀態和/或將監測狀態參數與處理結果通過隔離I/O口送往可編程控制器。
文檔編號G05B19/4063GK101286056SQ200810011520
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月21日 優先權日2008年5月21日
發明者叢培靖, 忠 何, 刁世東, 郭玉坤 申請人:大連智雲自動化裝備股份有限公司