LabVIEW和PXI轧机振动纹在线监诊系统

1、LabVIEW和PXI的轧机振动纹在线监诊系统一背景在钢铁业，由于轧机振动使带钢在热轧和冷轧过程中其表面和支撑辊上会产生明暗相间的条纹，如图1所示。振动纹的产生对轧钢生产主要有两方面的不利影响。一是难以满足用户对带钢表面质量的要求，由于，即便将带钢表面进行了喷涂，其明暗相间的条纹仍旧可见，这对车身或家用电器的用户来说是难以接受的；二是振动纹有时也会出此刻支撑辊上，所以增加了换辊的次数，降低了生产效率。建立一套轧机振动纹在线监测系统，可以获取设一背景在钢铁业，由于轧机振动使带钢在热轧和冷轧过程中其表面和支撑辊上会产生明暗相间的条纹，如图1所示。振动纹的产生对轧钢生产主要有两方面的不利影响。一是难

2、以满足用户对带钢表面质量的要求，由于，即便将带钢表面进行了喷涂，其明暗相间的条纹仍旧可见，这对车身或家用电器的用户来说是难以接受的；二是振动纹有时也会出此刻支撑辊上，所以增加了换辊的次数，降低了生产效率。建立一套轧机振动纹在线监测系统，可以获取设备的状态信号，找出振动纹的主要成因；同时，在试验的基础上，确定振动纹的鉴识准则，实现对振动纹的实时报警，从而对现场操作、设备保护和设备改造供应指导意见。二系统整体结构本系统是在冷轧单机架平展机上推行的，用于工业现场的实时数据采集、监控以及对数据的精美解析，要求系统可靠性高，实时性强并拥有完满的解析办理功能。整个系统采用基于FastEthernet的网络

3、结构，如图2所示。整个系统由数采站、监察站、解析站、工程师站、交换机和服务器构成，是一个完满的测控网络系统。三系统硬件模块介绍1.数采站信号采集站要求连续工作和无人看守，所以计算机硬件和软件必定可靠。数采站包括嵌入式主控计算机PXI-8170/450、PXI-1010混杂机箱、PXI-6052E数据采集模块、信号调理模块、接线盒以及连接线和附件等。数采站主要完成全部系统相关的数据采集工作和采集数据抽取办理工作。PXI-8170/450：它带有1个IntelPIII450的CPU，1个3.5in.、1.44MB软驱，串口、并口、USB接口各1个，还有4GB的硬盘。PXI系统的嵌入式零槽控制器高度

4、集成，比一般计算机拥有更高的可靠性和便携性，其独到的显示技术使其在供应高性能显示的同时，将PCI总线的132Mb/s的带宽全部留给了其他的PXI模块。PXI-8210：集成高速（100BaseTX）以太网接口和WideUltraSCSI（40Mb/s）总线接口为一个PXI模块，节约了PXI插槽。PXI-1010：该混杂机箱包括8个PXI插槽和4个SCXI调理模块插槽。PXI-1010吻合PXI总线严格的机械电气要求，噪声低，抗振性和电磁兼容性能好，为信号采集办理系统供应了优异的工作环境。PXI-6052E:该模块供应16路单端/8路差分通道，采样频率为333kS/s，16位精确度，还有两路更新

5、率为1MS/s的模拟输出、8路双向TTL电平数字I/O和两路24位的计数/准时器通道。该模块还支持采集数据实时流盘功能，特别适用于要求高速记录采集数据的场合。SCXI-1141：该模块为8通道可编程低通滤波模块。采用8阶椭圆滤波器，每个通道单独运放；电压输入范围50mV5V，截止频率10Hz25kHz，过压保护30V，可作为抗混叠滤波器。2.服务器数据采集服务器的任务是接收和办理各数据采集站发送的数据，将原始数据放入原始信号缓存区，将办理后的数据写入特点数据库和历史数据库。计算机采用一台商用台式PC机服务器，内插100M网卡。采用WindowsNT操作系统，软件为与采集站、操作室监察站、解析站

6、通信的数据服务器、数据库管理程序等。3.操作室监察站操作室监察站的任务为实时监测振动频谱、报警、手工输入数据等平常工作的内容。计算机采用商用台式PC机或工控机，内插100M网卡，采用Windows98操作系统，软件为参数手工输入程序、状态监测程序、通信程序等。4.解析站解析站的任务为系统参数设置、精美解析、趋势解析、运行报表、数据回放。计算机采用商用台式PC机，内插100M网卡，采用Windows98操作系统，软件为参数设置程序、精美解析程序、趋势解析程序、报表程序、通信程序等。5.工程师站供专业工程师进行精美解析和设备诊断之用。供应的解析工具和解析站近似。6.交换机作为工业现场应用的测控网络

7、系统，对设备的可靠性、网络的吞吐率、以及数据安全性都有必然的要求。交换机作为网络传输的枢纽，除应长远连续可靠地工作外，为保证数据正确实时的传达，交换机应最大限度地减少通信拥挤，每个交换式以太网端口都能获取全部100Mb/s的带宽。四系统软件结构本套系统对软件的要求较为严格，第一要求操作系统庄重并拥有优异的网络功能；其次，软件开发平台应功能完满，执行效率高，方便集成。别的，系统需要好多的高级解析功能，要求软件供应专业的解析办理函数。1.操作平台本系统中操作站和数据采集站的操作系统拟采用WindowsNTWorkstation4.0，服务器操作系统采用WindowsNTServer4.0，数据库采

8、用SQLserver7.0，解析站使用Windows98，数采站使用WindowsNTWorkstation4.0。2.开发平台软件开发平台数采站和监察站选择支持32位操作系统的LabView6i专业版，以及SoundandVibrationToolset附加软件。解析站使用VisualC+6.0企业版。LabView6i拥有模块化的开放式系统结构。其软件功能包括实时数据库、历史趋势、报警和事件记录、设备连接性、系统配置工具，以及G图形化编程语言，可以将各个软件功能块组合起来，开发出HMI以及控制应用程序。运用LabVIEW6i时，所要做的是要建立虚假仪器（VI），而不是要编写程序。在指定其功

9、能时，只需直接将流程图组合在一起，对控制及加工工程师而言这是很自然的设计看法。在G的图形化函数库中包括了流程的自动化符号、I/O、解析、历史记录、文件，以及网络连接的功能。其他的功能可以方便地利用各种标准（比方ActiveX和SQL），与各项应用共享信息。本系统以LabVIEW6i为开发平台，在与数据库联系时利用LabVIEW6i专业版内带的SQLToolkit工具包，可以接见现有的大多数关系型数据库（如MSSQLServer、Oracle、Sybase和Informix等），用标准的SQL语句可实现对数据库的盘问、更正、增删等操作。LabVIEW6i自己带有功能富强的高级解析库，供应多种时频

10、域解析功能，针对于振动信号解析可以利用SoundandVibrationToolset软件包完成。SoundandVibrationToolset声音和振动解析软件包，供应倍频程解析、频域解析、瞬态解析、声阶测量和加权滤波等功能。3.监测系统软件模块自己开发的监测系统软件包括：数据采集、数据库管理、状态监测与报警、解析、网络通信等程序。整个系统除解析站部分采用VisualC+6.0开发外，其他各站的软件都采用LabVIEW6i和其附加软件开发。五系统主要功能1.显示和监控功能该功能主若是由安装在操作室监测站上的应用程序实时接收采集站的数据来实现的。以图形方式直观地监测设备振动、速度和其他工艺信

11、号，如图所示。2.报警功能经过长远的数据积累和解析，确定轧制不同样钢种、规格时振动门限值的大小，尔后在系统中进行设定。当振动强度超标时，就会提示操作人员依照实质情况进行相应的办理，同时还可以进一步地进行精美解析并采用措施，直至正常为止。3.解析诊断功能利用LabVIEW6i及SoundandVibrationToolkit供应的齐全的解析工具，结合VisualC+6.0，系统对采集的各种信号（以振动信号为主）开发的功能模块有：时域解析、频域解析、时频解析、包络解析、高阶统计量、趋势解析、离线钢卷议论等模块。六系统特点1.高可靠性本系统采用PXI系统结构，采用美国NI企业的调理、采集模块和Lab

12、View6i开发平台，保证了系统的高可靠性。2.齐全的专业解析工具整个系统各个站的软件都利用LabView6i和其附加软件开发，LabView6i自己带有功能富强的高级解析库，供应多种时频域解析功能；对于振动信号解析利用SoundandVibrationToolset软件包完成，此声音和振动解析软件包，供应倍频程解析、频域解析、瞬态解析、声阶测量和加权滤波等功能。3.采用DataSocket技术本系统是基于虚假仪器的测控网络系统，数据采集站在采集数据的同时，经过网络将数据实时传达到操作站。LabVIEW6i内自带的DataSocket技术可以满足此要求。DataSocket是一种网络软件技术和网络编程工具，借助它可以在不同样的应用程序和数据源之间共享数据。利用DataSocket软件还可以对资源的接见进行严格控制，可以对用户依照不同样种类分组，并分别赐予不同样的读、写等权限，使资源获取比较好的保护，降低对资源接见时产生矛盾的机率。七结论利用LabVIEW开发的基于PXI系统的轧机振动纹在线监诊系统已投入现场使用，为现场