CN109656186A - 一种基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，包括顶层消息队列及底层消息队列，底层消息队列包括主轴的转速控制消息队列、载荷控制消息队列、润滑油加热控制消息队列、PLC输入输出控制消息队列、测试信号的采集报警消息队列、试验载荷谱运行与计时控制消息队列、试验数据记录消息队列的至少两种消息队列；各底层消息队列接收顶层消息队列下发的消息指令，并执行对应的消息队列，并将执行结果反馈给顶层消息队列。本发明极大的提高了轴承寿命试验测控系统的的运行稳定性、可靠性和可维护性，同时也提高了系统控制的灵活性及可扩展性，更重要的是使轴承寿命试验的测试结果更加准确，方便了对轴承寿命试验的全面掌握。

Description

一种基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统

技术领域

本发明属于LabVIEW测控软件设计领域，特别涉及一种基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统。

背景技术

轴承寿命试验是通过模拟轴承使用的环境及实际运行的状况，对轴承的疲劳寿命及其可靠性进行分析。常规的轴承寿命试验包括对试验轴承的转速控制、加载载荷控制、润滑油的加热控制，采用温度传感器、力传感器、压力传感器、振动传感器、转速传感器等对试验的温度、载荷力、压力、振动、转速等进行测量，根据测量值对试验进行闭环控制及轴承故障的诊断。

轴承寿命试验测控软件设计的发展由C语言设计，到面向对象程序设计的C++，再到LabVIEW编程语言。LabVIEW是一种图形化编程语言，不同于大多数的文本编程语言，是通过对控件的连线实现编程的，连线也称为数据线，数据流动顺序也就是程序执行的顺序，这使得编程更为容易和直观。但是轴承寿命试验测控软件需要实现主轴转速控制、载荷控制、加热控制、数据测量报警控制、载荷谱运行控制等等，各种控制之间也相互关联。软件任务交互越多，数据流也就越多，杂乱的数据线影响程序的可读性和可维护性，更重要的是影响程序的响应速度，造成轴承寿命试验结果准确度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，用于解决现有技术中轴承寿命试验结果准确度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，所述系统包括顶层消息队列及底层消息队列，底层消息队列包括主轴的转速控制消息队列、载荷控制消息队列、润滑油加热控制消息队列、PLC输入输出控制消息队列、测试信号的采集报警消息队列、试验载荷谱运行与计时控制消息队列、试验数据记录消息队列的至少两种消息队列；各底层消息队列并行运行，接收顶层消息队列下发的消息指令，并按照所述消息指令执行对应的消息队列，对轴承寿命进行试验，并将执行结果反馈给顶层消息队列。

本发明极大的提高了轴承寿命试验测控系统的的运行稳定性、可靠性和可维护性，同时也提高了系统控制的灵活性及可扩展性，更重要的是使轴承寿命试验的测试结果更加准确，方便了对轴承寿命试验的全面掌握。

为了对主轴的转速控制功能进行研究，所述主轴的转速控制消息队列包括对应的初始化消息事件、变频器和转速参数读取消息事件、转速闭环控制消息事件、变频器参数指令写入消息事件及停止消息事件。

为了对轴承的载荷控制功能进行研究，所述载荷控制消息队列包括对应的初始化消息事件、载荷PID控制消息事件、停止消息事件。

为了研究温度对轴承寿命的影响，所述润滑油加热控制消息队列包括对应的初始化消息事件、温控仪参数读取消息事件、温控仪参数指令写入消息事件及停止消息事件温度参数读取。

为了研究PLC输入输出控制功能的影响，所述PLC输入输出控制消息队列包括对应的初始化消息事件、PLC参数读取、PLC看门狗写入及PLC指令写入。

为了对测试信号的报警信息进行研究，所述测试信号的采集报警消息队列包括对应的初始化消息事件、模拟量数据读取消息事件、数据处理消息事件、判断是否报警消息事件及停止消息事件。

为了研究载荷谱运行时对轴承的寿命的影响，所述试验载荷谱运行与计时控制消息队列包括对应的初始化消息事件、参数配置消息事件、预试验载荷谱运行消息事件、正式试验载荷谱运行消息事件及停止消息事件。

在轴承寿命试验结束后，为了记录轴承寿命试验过程中的数据，所述试验数据记录消息队列包括对应的初始化消息事件、记录文件生成消息事件、试验数据存储消息事件及停止消息事件。

附图说明

图1为本发明的测控系统硬件结构图；

图2为本发明的测控软件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

如图1所示，本发明的测控系统硬件结构包括轴承寿命试验机、传感器、温控仪、变频器、通讯板卡等硬件，还包括人机交互界面，各硬件部分通过基于LabVIEW的测控软件系统实现对轴承寿命的测试。本发明的基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统包括包括顶层消息队列及底层消息队列，顶层消息队列作为整个测控软件的核心控制单元，不仅用于相应软件界面所产生的事件响应，还用于触发其他底层消息队列进行相应的工作，使其做出正确的消息处理，有效的保证了整个软件间相互调用的可靠性、准确性，提高了执行效率。底层消息队列包括主轴的转速控制消息队列、载荷控制消息队列、润滑油加热控制消息队列、PLC输入输出控制消息队列、测试信号的采集报警消息队列、试验载荷谱运行与计时控制消息队列、试验数据记录消息队列的至少两种消息队列；各底层消息队列并行运行，接收顶层消息队列下发的消息指令，并按照消息指令执行对应的消息队列，对轴承寿命进行试验，并将执行结果反馈给顶层消息队列。

如图1所示，LabVIEW轴承寿命试验测控软件需要实现的人机交互功能有显示、报警、界面操作、载荷谱输入、参数输入。轴承寿命试验测试软件根据输入的载荷谱控制轴承试验的转速、载荷、润滑油温度，试验中根据输入的报警参数进行轴承故障的判别与诊断。测试信号的采集由数据采集板卡将模拟量信号转换为数字量信号，由软件进行滤波处理后，显示于界面。试验载荷由数据采集板卡输出的电压信号控制比例减压阀实现，由力传感器测量加载载荷的大小，根据设定值与实测值进行PID计算，实现载荷闭环控制。测控软件通过与PLC通讯读取设备状态、下发开关指令，增加看门狗功能，当软件出现故障时，PLC控制轴承寿命试验机停机。转速表计算转速传感器实测的转速信号，将设定转速与实际转速进行比较，对变频器输出进行调整，实现转速闭环控制。温控仪根据设定温度与测量的润滑油温度对固态继电器进行控制，使润滑油加热到设定温度。

如图2所示，本发明的轴承寿命试验测控软件系统由顶层消息队列和底层消息队列构成，顶层消息队列直接控制多个底层消息队列，底层消息队列包括主轴的转速控制消息队列、载荷控制消息队列、润滑油加热控制消息队列、PLC输入输出控制消息队列、测试信号的采集报警消息队列、试验载荷谱运行与计时控制消息队列、试验数据记录消息队列。顶层消息队列不仅控制底层消息队列，而且接收底层消息队列的反馈，并对反馈做出判断，实现数据、控制信息的交互。顶层消息队列对某一底层效率队列下达消息，底层消息队列将按要求放弃当前处理事件，执行下达事件。

每个底层消息队列由不同的消息事件组成，每个底层消息队列包含的消息事件由顶层消息队列调用、支配。不同底层消息队列包含的消息事件不直接相互调用，而是将处理的信息反馈到顶层消息队列，由顶层消息队列调用、支配。

主轴的转速控制消息队列包括对应的初始化消息事件、变频器和转速参数读取消息事件、转速闭环控制消息事件、变频器参数指令写入消息事件及停止消息事件；其中，变频器和转速表参数读取，是将主轴的电流等参数读出，从转速表中将实际转速读取出来；转速闭环控制，是将转速表读出实际转速与设定的转速进行比较，并计算偏差修正值，实现转速闭环控制；变频器参数指令写入，是将修正后的命令下发给变频器。

载荷控制消息队列包括对应的初始化消息事件、载荷PID控制消息事件、停止消息事件，其中，载荷PID控制实现轴承加载大小的PID控制，控制加载精度。

润滑油加热控制消息队列包括对应的初始化消息事件、温控仪参数读取消息事件、温控仪参数指令写入消息事件及停止消息事件，其中，温控仪参数读取，是将实际加热温度读取出来；温控仪参数指令写入，是将设定的加热温度值下发给温控仪。

PLC输入输出控制消息队列包括对应的初始化消息事件、PLC参数读取、PLC看门狗写入及PLC指令写入，其中，PLC参数读取，是将轴承试验机外部开关信号读取出来；PLC看门狗写入，是建立上位机与PLC间的通讯连接判断，PLC在一定时间内没有接收到此信号，PLC自动切断所有的电机；PLC指令写入，将指令下传到PLC中，进行相应的控制。

测试信号的采集报警消息队列包括对应的初始化消息事件、模拟量数据读取消息事件、数据处理消息事件、判断是否报警消息事件及停止消息事件，其中模拟量数据读取，是将板卡采集到的压力传感器、温度传感器、振动传感器等的模拟量信号读取出来；数据处理指将读取的测量值转换为对应的量值大小，并进行滤波处理；判读是否报警，则对测量信号量与设置的报警值进行比较，如果达到报警值则向顶层消息队列反馈报警信息，由顶层消息队列做出相应的处理。

试验载荷谱运行与计时控制消息队列包括对应的初始化消息事件、参数配置消息事件、预试验载荷谱运行消息事件、正式试验载荷谱运行消息事件及停止消息事件，其中，载荷PID控制实现轴承加载大小的PID控制，控制加载精度。

试验数据记录消息队列包括对应的初始化消息事件、记录文件生成消息事件、试验数据存储消息事件及停止消息事件，其中，记录文件生成，是指生成以要求命名的记录文件及头文件；试验数据存储，是按照存储要求进行记录。

比如试验开始时，顶层消息队列对底层消息队列中的主轴的转速控制消息队列、载荷控制消息队列、载荷谱运行及计时控制消息队列、试验数据记录消息队列下发“初始化”指令，这几个消息队列开始进入循环。当采集的振动信号超出设定报警值后，测试信号的采集报警消息队列将报警消息上传给顶层消息队列，顶层消息队列下发指令：转速控制停止，载荷控制停止，加热控制停止，PLC控制相应的开关断开，测试信号的采集报警消息队列继续原有循环，载荷谱运行及计时控制消息队列停止，试验数据记录消息队列最后记录一次然后停止。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，其特征在于，所述系统包括顶层消息队列及底层消息队列，底层消息队列包括主轴的转速控制消息队列、载荷控制消息队列、润滑油加热控制消息队列、PLC输入输出控制消息队列、测试信号的采集报警消息队列、试验载荷谱运行与计时控制消息队列、试验数据记录消息队列的至少两种消息队列；各底层消息队列并行运行，接收顶层消息队列下发的消息指令，并按照所述消息指令执行对应的消息队列，对轴承寿命进行试验，并将执行结果反馈给顶层消息队列。

2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，其特征在于，所述主轴的转速控制消息队列包括对应的初始化消息事件、变频器和转速参数读取消息事件、转速闭环控制消息事件、变频器参数指令写入消息事件及停止消息事件。

3.根据权利要求1或2所述的基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，其特征在于，所述载荷控制消息队列包括对应的初始化消息事件、载荷PID控制消息事件、停止消息事件。

4.根据权利要求3所述的基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，其特征在于，所述润滑油加热控制消息队列包括对应的初始化消息事件、温控仪参数读取消息事件、温控仪参数指令写入消息事件及停止消息事件温度参数读取。

5.根据权利要求4所述的基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，其特征在于，所述PLC输入输出控制消息队列包括对应的初始化消息事件、PLC参数读取、PLC看门狗写入及PLC指令写入。

6.根据权利要求5所述的基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，其特征在于，所述测试信号的采集报警消息队列包括对应的初始化消息事件、模拟量数据读取消息事件、数据处理消息事件、判断是否报警消息事件及停止消息事件。

7.根据权利要求6所述的基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，其特征在于，所述试验载荷谱运行与计时控制消息队列包括对应的初始化消息事件、参数配置消息事件、预试验载荷谱运行消息事件、正式试验载荷谱运行消息事件及停止消息事件。

8.根据权利要求7所述的基于LabVIEW的轴承寿命试验测控软件系统，其特征在于，所述试验数据记录消息队列包括对应的初始化消息事件、记录文件生成消息事件、试验数据存储消息事件及停止消息事件。