专利名称：缸盖导管/座圈压装机位移压力监测系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种位移压力监测系统，用于发动机批量生产制造中缸盖导管/ 座圈压装机压力和位移的监控。
背景技术：
目前，不管是汽油机还是柴油机在导管/座圈的装配上还有很多厂家采用手 动装配，人工检测装配结果的方式。这种方式劳动强度大，生产效率低，装配 质量受人工因素影响较大。现在普遍采用一种位移压力监测系统，它是专用的 仪器，通常只能监测一个压头，而且功能模块化。如果将该模块加以改进和设 计相应的程序软件，移植到大批量的生产线中，势必会在传统产业的信息化改造 中产生重大影响。
发明内容
为了克服现有的手动装配，人工检测装配结果方式的不足，本发明的目的 在于提供一种位移压力监测系统，旨在通过采用公知的计算机和数据采集卡与
输入输出卡，开发相应的软件，来实现8个以上压头的位移压力监测，数据存储， 数据査询和追溯。
本发明的技术解决方案是这样实现的
一种缸盖导管/座圈压装机的位移压力监测系统，包括带有直流稳压电源的
传感器单元、可编程控制器PLC和工业控制计算机，其特征在于所述的工业控 制计算机上装有数据采集卡PCI1716和输入输出卡PCI1730;所述的传感器单元 由8个位移传感器和8个压力传感器组成，通过16路共地单端数据线与数据采 集卡PCI1716连接，同一压头的位移传感器和压力传感器连接在同一数据采集 卡的相邻通道上；所述的可编程控制器PLC通过隔离的I/O端口连接输入输出 卡PIC1730;所述的工业控制计算机通过数据采集卡PCI1716对传感器信号进行 高速采集与处理，并通过输入输出卡PCI1730读取压装设备的机床状态和/或将 监测状态参数与处理结果通过隔离I/O 口送给可编程控制器PLC。一种如权利要求1所述的导管/座圈压装机位移压力监测系统的监测方法， 包括在公知的工业控制计算机上装入监测系统软件的步骤，其特征在于所述的
监测过程还包括下述步骤
(1) 系统启动；
(2) 系统参数的读取和建立；
(3) 人机界面的建立和初始化；
(4) 数据采集卡和输入输出卡的初始化；
(5) 监测启动；
(6) 通过输入输出卡PCI1730读取机床状态参数；
(7) 判断压头装配否；
(8) 压头未装配则返回步骤(6);
(9) 压头已装配，则根据机床工作状态和设定的采集时间进行信号的高速采集；
(10) 信号的高速采集；
(11) 计算特征值，即计算 压力最大值 压入位置值 压入深度值 滞后系数和
作功;
(12) 将上述特征值与设定值进行比较与分析；
(13) 绘制压装过程曲线，并将各压头的当前状态和结果在显示器上显示；
(14) 通过输入输出卡PCI1730的隔离I/O 口输出监测状态和结果。 与现有技术相比较，本发明的优点是显而易见的，主要表现在实现了压装
过程的全过程控制，自动化程度高，具有结构简单实用的特点，可降低劳动强
度，提高生产效率和产品质量。
本发明有附图3幅，其中 图l是本发明的结构框图； 图2本发明的流程图；图3是本发明的数据采集卡、输入输出卡与外围机床的接口方式图。 在图中l传感器单元，2直流稳压电源，3数据采集卡，4输入输出卡，5
可编程控制器，6工业控制计算机。
具体实施例方式
如图l-图3所示， 一种缸盖导管/座圈压装机的位移压力监测系统，包括带 有直流稳压电源2的传感器单元1、可编程控制器PLC5和工业控制计算机6， 其特征在于所述的工控机配置研华数据采集板卡PCI17163和输入输出隔离I/O 板卡PCI17304，可以对8个压头的位移值和压力值的16通道进行数据采集处理。 由于压头的压入速度快，导管/座圈的压入深度短，所以需要比较高的数据采集 频率。在导管/座圈的压入的有效行程中，要完成整个装配过程的分析至少需要 20组数据,大约0.04秒的压入过程。若采用每一通道频率为600赫兹，则导管 可以产生70到80组数据，座圈可以产生15到25组数据，这样才能分析出当 前所对应缸孔的压装过程特性。每一通道的数据采集频率可以调整，当然频率 越低，数据采集处理越稳定。实践证明每一通道的数据采集频率最好不超过1000 赫兹。
数据采集卡和输入输出卡的配置根据机床所需检测的压头的位置和数目决 定。图3所示的为4个工位8个压头的机床的数据采集卡和输入输出卡的配置 图。选用16通道的PCI-1712或PCI-1716采集卡，输入输出卡选用16输入和 16输出的PCI-1730隔离I/0卡。每工位2个压头，需要压4次8个装配位置， 输入信号为机床的工作状态；部位信号为当前的装配位置，每工位2个部位信 号可表示4个位置，检测信号为压头装配运行信号。输出信号中的"联机"、"准 备好"和"中断"信号为位移压力检测系统的状态；"检测完"、"压装OK"信号 是位移与压力检测结果的体现。
压装过程特性以如下5个特征值加以表征，其中的最大压力值kg，为压头 压装到位的压力值；压入位移值mm为位移传感器的到位绝对值，压入深度值mm 为从设置的始位置值开始到压入位置值的行程；控制点压力值kg为压装到位前 移设定的位置的压力值;滞后参数kg/mm为压装到位前移设定的前后位置两点的 压力差与位移差的比值;作功kgm为压装过程中的位移x压力的积分。
本发明所述的位移压力监测功能须在专门研发的应用软件的平台上实现，其工艺过程包括在公知的PC机上装入监测系统软件的步骤，其特征在于还包括 下述步骤
1) 系统启动，开始建立和读取系统参数，建立和初始化人机界面，初始化 数据采集卡和输入输出卡，并将在线系统状态通过输入输出卡通知可编程控制 器PLC。
2) 启动检测，将准备好系统状态通过输入输出卡通知可编程控制器PLC。
3) 通过输入输出卡PCI1730定时扫描机床状态，包括压装位置，压头压装 等信息，直至判断出机床压头正在压装中。
4) 根据机床工作状态和所设定的最大采集时间进行信号高速采集，并进行 信息处理，包括中值滤波，加权平均和单位换算。
5) 计算特征值，包括最大压力值，压入位置值，压入深度值，控制点压力 值，滞后系数和作功，根据所计算的特征值与设定的上下限比较，分析压装结 果。
6) 动态显示压装过程曲线以及各压头的状态和压装结果，并将压装过程和 压装结果存储到数据库中，供随时查询追溯。
7) 通过16路隔离输入输出卡PCI1730将压装结果输出给可编程控制器PLC, 使机床根据压装结果执行下一动作。
权利要求
1. 一种缸盖导管/座圈压装机的位移压力监测系统，包括带有直流稳压电源(2)的传感器单元(1)、可编程控制器PLC(5)和工业控制计算机(6)，其特征在于所述的工业控制计算机(6)上装有数据采集卡PCI1716(3)和输入输出卡PCI1730(4)；所述的传感器单元由8个位移传感器和8个压力传感器组成，通过16路共地单端数据线与数据采集卡PCI1716(3)连接，同一压头上的位移传感器和压力传感器连接在同一数据采集卡的相邻通道上；所述的可编程控制器PLC(5)通过隔离I/O端口连接输入输出卡PIC1730(4)；所述的工业控制计算机(6)通过数据采集卡PCI1716(3)对传感器信号进行高速采集与处理，并通过输入输出卡PCI1730读取压装设备的机床状态和/或将监测状态参数与处理结果通过隔离I/O口送给可编程控制器PLC。
2、 一种如权利要求1所述的导管/座圈压装机位移压力监测系统的监测方 法，包括在公知的工业计算机上装入监测系统软件的步骤，其特征在于所述的 监测过程还包括下述步骤(1) 系统启动；(2) 系统参数的读取和建立；(3) 人机界面的建立和初始化；(4) 数据采集卡和输入输出卡的初始化；(5) 监测启动；(6) 通过输入输出卡PCI1730读取机床状态参数；(7) 判断压头装配否；(8) 压头未装配则返回步骤(6);(9) 压头已装配，则根据机床工作状态和设定的采集时间进行信号的高速采集；(10) 信号的高速采集；(11) 计算特征值，即计算 压力最大值 压入位置值压入深度值 滞后系数和作功；(12) 将上述特征值与设定值进行比较与分析；(13) 绘制压装过程曲线，并将各压头的当前状态和结果在显示器上显示;(14) 通过输入输出卡PCI1730的隔离I/O 口输出监测状态和结果。
全文摘要
本发明公开了缸盖导管/座圈压装机的位移压力监测系统及方法，包括带有直流稳压电源的传感器单元、可编程控制器PLC和工业控制计算机，其特征在于所述的工业控制计算机上装有数据采集卡PCI1716和输入输出卡PCI1730；所述的传感器单元由8个位移传感器和8个压力传感器组成，通过16路共地单端数据线与数据采集卡连接，同一压头上的位移传感器和压力传感器连接在同一数据采集卡的相邻通道上；所述的可编程控制器通过16路隔离I/O端口连接输入输出卡，工业控制计算机则通过数据采集卡对传感器信号进行高速采集与处理，并通过输入输出卡读取压装设备的机床状态和/或将监测状态参数与处理结果通过隔离I/O口送往可编程控制器。
文档编号G05B19/4063GK101286056SQ200810011520
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月21日 优先权日2008年5月21日
发明者丛培靖, 忠 何, 刁世东, 郭玉坤 申请人:大连智云自动化装备股份有限公司