[发明专利]基于LabVIEW的振动机械高振强性能测控装置及其测控方法

权利要求书

1.一种基于LabVIEW的振动机械高振强性能测控装置，其特征在于：由上位机、变频器、数据采集卡、振动磨机和传感器构成；所述振动磨机质体下方装有振动电机、上方装有筒体，传感器置于筒体上；传感器与放大器、数据采集卡、上位机通过数据线相串接；上位机内装有LabVIEW程序，上位机与数据采集卡、变频器、振动电机相串接；传感器可对筒体的振动信号进行检测，将检测信号通过放大器、数据采集卡传输到上位机；经上位机的LabVIEW程序处理后，再经数据采集卡将控制信号输入变频器，完成对振动电机的电源频率的控制；

电源经电源线与变频器、振动电机相联，使振动电机驱动磨机筒体，使筒体产生某种振动工作过程；筒体上的传感器通过放大器可将筒体的振动信号放大，经数据采集卡传输给上位机；上位机一方面接受数据采集卡采集的信息，一方面将此信息经由LabVIEW程序处理后，再经数据采集卡将控制信号输入变频器，对高振强性能进行测控。

2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的振动机械高振强性能测控装置，其特征在于：所述的振动磨采用高振强振动磨，包括振动电机、振动筒体及其传感器。

3.权利要求1所述的基于LabVIEW的振动机械高振强性能测控装置的测控方法，其特征在于：步骤如下：

（1）测控方法的选择：

由于实际输出振强信号与理论输出信号会有较大变化，控制信号的产生是根据实际振强而计算出变化量，对测控点进行调控能使振动磨振强在振强限值的安全范围内，从而达到安全控制振动磨运行的目的，其控制信号的来源是通过实际振强与理论振强相比较，得出变化量                                               ，其中k为实际振强，k_l为对应的理论振强；在此过程中，可能出现振强过低或过高的情况，此时需要根据变化量进行调整； 

（2）控制波形的选择：

控制信号选用八个正弦曲线，采用取点方法，即对目标曲线的每个小波进行取8个测控点，这样可以对每个点进行调整，对电机采取多点控制，把每个正弦信号产生的微小偏差分布在每个控制点，避免统一控制使偏差积累，使风险变大，实验中本程序还对实际振强的最大值进行限制，如果通过程序对下一点的实际振强预算值超过了最大允许振强则程序会加大调整量防止出现超限，此外如果实际采集算得的振强超过了最大允许振强，程序不会立即急停，程序会首先尝试紧急调整，即当采集到超标点时程序会延时3ms再重新取点，如果重新取得的点还超标，程序才会急停，因为涉及要求是允许超标点存在一定时间的，这样就避免了一监测到超标点就急停的麻烦和不必要性；

（3）控制波形的产生：

因为变频器由初始状态到基准频率有一定的上升时间，而且振动磨的启动也需要一定的时间，所以需要一个起始的控制点，所以单独设计起始点，并持续一秒的时间给振动磨起振，采用的是点控制，所以在设计时是使用的基于i的计数方法来产生控制点的，而设计要求给出的控制信号是基于时间的函数，所以两者之间存在一个常数a的变换关系，所以对控制函数做如下调整：每个小循环取八个控制点 i由0开始递增，所以有当i=2时函数达最大值即有，所以，同样的道理，把i减去第一个波形取点的个数，即让第二个波形的第一点从0开始，所以有，，把i减去第二个波形取点的个数，即让第三个波形的第一点从0开始，所以有，，把i减去第二个波形取点的个数，即让第三个波形的第一点从0开始，所以有，，因为此处频率变化较大，为了不伤害电机，所以使每一点持续时间都加上0.05s，把i减去第二个波形取点的个数，即让第三个波形的第一点从0开始，所以有，，把i减去第二个波形取点的个数，即让第三个波形的第一点从0开始，所以有，，因为此波形是和第四个波形对应的，所以也要加上0.05s的延迟时间，以此类推，得到八个小循环波形；

（4）安全程序:

考虑到实验中会出现突变情况，但有些突变振强持续时间非常短是没有害处的，所以这种情况应考虑在程序中，对于超过限制振强的要先进行调整，如果经过调整还不能把高振强拉下来的话，此时才要把振动磨停止；

首先判断振强是否超过最大限制振强，再检验超过振强持续时间是否在允许时间内，此时对超过最大振强限制的振强进行计数，因为每采一点都是有一定时间的所以对超限振强计数就是对超限振强计时，判断其是否超过允许时间，然后对超过允许时间的进行调整，调整按照实际振强和上限振强值之差占上限值的比例进行调整，如果程序采集过程中并未发现有超限振强点或振强成功被调整时，程序需要及时的退出采集部分，进行下一点的控制点输出，再设计安全控制的条件，实验对振强无法拉低的情况采取立即输出为零的处理方法，如果控制按钮为停止也进行输出清零，当循环未结束时，判断实际振强是否在安全范围内并且控制按钮是否有效，当控制按钮有效时，此处条件为真，程序输出清零，并且停止报警指示灯亮，同时复位个变量参数，此处条件为假时，程序复位报警灯，正常输出各控制点，同时对程序中用到的各变量进行清零操作；

（5）显示程序设置：

LabVIEW程序编写，对数据的显示非常的直观，利于进行直接及时的分析，程序中要观察理论振强的波形，控制信号的波形，实际振强的波形，振强与频率图，所以要分别设计对应的显示程序，将实际振强和控制信号采用显示在同一张图上，这样就方便观察和分析，只有记录按钮有效时程序才会进行记录，当无效时并不对采集得实际振强进行记录，这样设计的目的是节约存储空间，更有效的利用系统资源；

（6）系统程序调试：

    程序把可能情况分为两部分，一部分是需要调整的情况，另一部分是无需调整的情况，需要调整的情况是：

a)振强过低：此时振强低于设定的下限，振动磨处于低效率工作状态，不符合实际的生产需要，对此判断如果需调整量高于5Hz频率就进行5Hz调整，若不足5Hz，则按计算出的调整量进行调整；

b）振强过大：实际振强已经高于设定的上限，为避免振动磨因高振强而损坏，应该及时的进行调整；

无需调整的情况是：实际振强在规定的上下限值之间，频率变化限值范围为10Hz-90Hz；

（7）系统的运行：调试运行经历预置程序数值、数据采集、数据整理、数据分析4个阶段。