使用LabVIEW和CompactRIO實現清洗機流水線的自動化

行業:
消費品, 工業控制/ 設備/ 系統

產品:
NI 9425, PPC-2115, NI 9211, NI 9476, cRIO-9074, NI 9203, LabVIEW

挑戰:
開發一個可靠的工業清洗機流水線自動控制系統，可輕松的實現監督以及實時的報警監測。

解決方案:
使用NI 的CompactRIO硬件和LabVIEW軟件，建立一個先進的實時控制和監測系統，并使系統是全自動的，易于使用和高度可靠。 一個汽車零部件的制造商在其工業清洗機器的流水線上需要一個實時控制和監測系統，旨在清除生產線上附著于汽車零部件的油脂和一些雜質。在零件的制造過程中，需要清洗其零件的每個部分甚至其最小細節，才得以進入生產線的下一階段。所建議的解決方案需要能夠向操作員顯示可靠的實時數據以及提供通過觸摸屏電腦與用戶進行交流的接口。

系統硬件和軟件

在工業行業中，有一系列不同性能的可編程邏輯控制器（PLC），但經過對現有產品的綜合研究，我們選擇了CompactRIO與NI 的 C系列模塊作為我們的系統開發平臺。這種配置提供了一個靈活的、高性能和低成本的解決方案，并且具有相同或比PLC更優越的功能。

研究小組選擇了堅固耐用的NI cRIO-9074集成控制器，它將一個400 MHz的工業實時處理器和一個可重新配置的現場可編程門陣列(FPGA)融合在一個底板中，適用于嵌入式的機器控制和監測應用。從多種I / O模塊中，我們選擇了NI 9425漏極數字輸入模塊去檢測光電信號，脈沖發生器的位置和限位開關。NI 9476源極數字輸出模塊控制著氣動閥門，氣動液壓缸，水和真空泵，并且確保了負載的精確運動狀態。NI 9203數據采集模塊測量了清洗室內部的真空壓力，而NI 9211熱電偶輸入模塊測量了水、空氣干燥度、負載以及腔室的溫度。

此外，NI PPC-2115工業平板電腦具有內置觸摸屏，它被證明是處理機器與用戶之間交流的正確選擇。利用工業平板電腦技術，我們為顯示整個清洗機流水線的狀態提供了一個用戶友好，高度可控的環境。該解決方案可以節省空間，是大型人機界面大型應用的理想選擇。

為了控制系統，我們選擇了圖形化系統設計軟件LabVIEW，因為它易于使用、具有可移植性以及可擴展性。而且LabVIEW編程環境也有助于顯著地縮短開發時間。

清洗機流水線的實施

清洗機器流水線由Bosio d.o.o設計和開發，主要是基于兩個方面的需求。首先是傳送系統，通過管理裝有負載的籃子到達傳輸系統的最后自由區域途中的運動,來保證線路空間的最佳利用。操作員可以在清洗機的腔室內的兩個位置裝載籃子并激活輸送帶。在籃子運送到清洗機內之前，系統為籃子加上蓋子，并在過程結束時自動移除。此外，自動卸載籃子由兩步操作完成。

在開發傳送系統時，主要的挑戰是要確保速度和可靠性。該系統采用精確到毫米的激光光電管來確定籃子的位置和下一步措施。籃子蓋在輸入/輸出時的操作也要求很高的精度。我們通過使用脈沖編碼器測量其位置來確定系統的卸載速度。該處理器檢測到源于脈沖編碼器的脈沖并且通過數學計算將它們轉換成合適的單位。其結果提供了卸載部分的正確位置。

第二個因素是清洗的過程。它包括洗滌周期的不同階段，并且過程中要確保負載的干凈和干燥。洗滌過程需要適當的配置，其中包括機械、電氣和編程要求的復雜組合。機械要求包括許多不同的保證洗滌質量的清洗選擇。該系統可對負載進行結合了水射流、負載循環、用壓縮空氣鼓泡、抽真空和加熱等組合的方式進行清洗。此時，系統獲取和處理大量數據。溫度，壓力，水位，以及籃子的位置需要加以控制。提供了精確度和快速響應時間的比例積分微分(PID)控制器完成了這個任務，確保了清洗質量保持一致。

使用LabVIEW和NI的PPC - 2115工業平板電腦，操作者可以快速檢查數據的狀態，包括負載的錯誤、不活動、位置和數目。用戶可以監控馬達的狀態，水泵，溫度和壓力。此外，由于LabVIEW的簡單易用，操作者可以很容易寫入、重新整理、保存、加載或使用虛擬鍵盤繪制清洗機流程圖。由于系統連續監控報警情況，錯誤檢測時間已經大幅度減少。

結論

通常情況下，工程師設計的復雜機器需被不具有高水平編程知識的操作者每天使用。這些復雜的系統必須精密的管理所有必要的操作，但他們必須提供一個清晰的和用戶友好的界面，使技術人員可以很容易地操作和使用，而無需高級工程師的參與。

我們采用的解決方案是通過使用NI產品為用戶提供一個具有高性能的復雜系統。它具有簡單操作且友好的用戶界面以便交流，具有復雜的功能特性以及準確的數據分析能力。使用NI技術，我們開發了一個先進的、全自動的工業清洗機流水線，易于使用和維護。 結合CompactRIO平臺與LabVIEW的能力幫助我們迅速解決了復雜的問題，這比我們使用市場上的其他產品更容易。