一种基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统及方法，上位机基于LABVIEW平台，可以在上位机上查看当前烘房温度和温度曲线，当温度超限时，在上位机上会有报警提示。上位机还与手机通信，可以在手机上看到实时烘房温度，当温度超限时，也可以在手机上看到报警提示。PLC控制器通过A/D模块连接温度传感器获得当前温度，结合在LABVIEW环境下设计的模糊PID控制器，来调节采集到的烘房温度，输出调整量，通过D/A模块来调节风阀和电动调节阀。本发明专利技术可以通过上位机和手机实时查看烘房的温度，提高了烘房温度显示终端的多样化，应用模糊PID控制器减少了烘房控制系统的不稳定因素对烘房温度的影响，提高了烘房控制系统的稳定性和实时性。

A monitoring system and method for drying room of automobile painting production line based on LABVIEW

The invention discloses a monitoring system and method for the drying room of a car painting line based on LABVIEW. Based on the LABVIEW platform, the upper computer can check the temperature and temperature curve of the current baking room on the upper computer. When the temperature is Overlimited, there will be alarm in the upper computer. The host computer can also communicate with the mobile phone. It can see the temperature of the real time drying room on the mobile phone. When the temperature is out of limit, it can also see the alarm on the cell phone. The PLC controller connects the temperature sensor through the A/D module to obtain the current temperature, and combines the fuzzy PID controller designed in the LABVIEW environment to adjust the temperature of the baking room, output the adjustment amount, and adjust the wind valve and the electric regulating valve through the D/A module. The invention can check the temperature of the baking room in real time through the host computer and mobile phone, and improve the diversification of the temperature display terminal of the drying room. The application of fuzzy PID controller reduces the influence of the unstable factors on the drying room temperature of the drying room control system, and improves the stability and real time of the drying room control system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统及方法
本专利技术属于汽车涂装生产线领域，特别涉及一种基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统及方法。
技术介绍
随着汽车行业的不断发展，行业间的竞争越来越大，国内的汽车厂商不断提高其生产工艺，提升产品质量。其中汽车的涂装工艺是非常重要的一环，它影响到汽车车身的美观，耐腐蚀性，以及车身的寿命，然而在汽车涂装的过程中，烘干又是非常重要的步骤，烘干工艺是将车身表面的涂层由液态转变成无定型的固态漆膜的过程，温度的高低将直接影响到漆膜的品质，温度的烘干温度过低，造成漆膜不能充分固化，出现漆膜发软、硬度低、附着力差的现象，而烘干的温度过高，会造成大量溶剂分子会迅速挥发，超出漆膜间隙一次能释放的溶剂分子范围，进而导致一些分子强行突破漆膜，最终造成在漆膜表面出现气孔或针孔，因此温度是烘干工艺中非常重要的因素。目前很多厂商的汽车烘房控制系统主要通过PID温度控制仪表实现对烘房温度的实时控制，但是由于汽车烘房温度控制系统具有大滞后、强干扰等问题，同时烘房温度的高低与很多因素有关，控制系统十分复杂，造成很难实现对烘房温度的有效控制和实时显示，温度如果误差比较大，就会对汽车车身的漆膜质量产生很大的影响。此外，目前对烘房温度的实时显示都是在现场的上位机上显示的，当监控人员离开现场的时候，不能实时查看烘房的温度，影响了生产效率和生产的安全性，所以提高温度显示终端的多样化很重要。
技术实现思路
本专利技术针对烘房温度不能被有效控制和实时显示，以及为了实现温度显示终端的多样化提出了一种基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统及方法。本专利技术系统所采用的技术方案是：一种基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统,PLC控制器通过模拟输入模块采集温度传感器的温度电流信号，计算得出当前温度传送给上位机。上位机上显示实时温度和温度曲线，并将当前温度值存入数据库，当前温度超限时，可以在上位机上看到温度报警提示。上位机将温度值进行处理，通过模糊PID控制器得出调整量，将调整量输出给PLC控制器，PLC控制器通过模拟量输出模块将信号输出给电动调节阀和风阀，进而调节烘房被控温度到设定值。上位机与安装在手机上的软件DATADASHBOARD进行通信，使得在手机上可以查看到烘房的实时温度和烘房当前有无温度报警提示。进一步，所述的温度传感器选用PT100型铂电阻温度传感器。进一步，所述的PLC控制器选用RockWell的1769-L30ER型号控制器。进一步，所述的上位机是基于LABVIEW平台，LABVIEW主要包括由main.vi为主导，通过调用参数设置.vi、数据记录.vi、曲线拟合与计算.vi、温度报警.vi、温度报警数据显示.vi这些子vi来实现的。进一步，所述的上位机对采集到的温度值与安装在手机上的软件DATADASHBOARD进行通信，是通过路由器把上位机和手机连接在同一网段，然后对手机软件进行相应的界面设置，实现两者之间的通信。本专利技术方法所采用的技术方案是：PLC控制器通过采集模块采集到温度传感器的温度电流信号，得出当前温度后传送给上位机，上位机将测量温度值和设定温度值进行比较求出温度误差，通过在LABVIEW环境下设计的模糊PID控制器得出调整量，PLC控制器通过输出模块将调整量输出给电动调节阀和风阀，进而调节被控温度。上位机与安装在手机上的软件DATADASHBOARD进行通信，使得在手机上可以查看到烘房的实时温度和烘房温度有无超限，依次主要包括以下步骤：步骤1，LabVIEW和PLC的通信方式：LabVIEW通过DataSocket的OPC层与RSLinxOPC服务器进行通信。PLC设备通过以太网与RSLinxOPC服务器连接，将数据发送至OPC服务器，OPC服务器将数据转换成标准的OPC格式，再通过COM将数据共享至LabVIEWDataSocket的OPC层；步骤2，模糊PID控制器设计：该模糊PID控制器将得到的温度偏差和温度偏差变化率，根据事先确定好的模糊控制规则作出模糊推理的参数校正，在线改变PID参数的值，实现PID参数的自整定，提高汽车烘房温度控制系统的实时性和稳定性；步骤3，LabVIEW和数据库的链接：利用DatabaseConnectivity工具包的子VI模块，以序号、时间、温度值/标签值格式在数据库中创建数据；步骤4，数据曲线拟合计算：LabVIEW自身带了用于曲线拟合的虚拟仪器子模块，利用LabVIEW的分析库提供的三种曲线拟合虚拟仪器模块，包括线性拟合(Linear)、指数拟合(Exponential)、多项式拟合(Polynomial)，读取数据库中的温度和时间数据，将数据的格式转换成数组格式，然后调整拟合模型，精度等，达到满意的拟合效果后，设定烘房室体的初始室温，得出该室温下烘房的升降温时间；步骤5，手机和LabVIEW的通信：在手机上安装的DATADASHBOARD软件，用路由器连接上位机和手机，使得上位机和手机处在同一个网段。在LABVIEW软件程序中创建温度显示共享变量，LabVIEW应用程序界面中的显示标签和相对应的共享变量通过网络连接，就可以在手机上对烘房的温度进行实时的监控。进一步：所述步骤1中，LabVIEW通过DataSocket的OPC层以URL的方式访问RSLinxOPC服务器数据项目，OPCURL的基本结构为：opc:/RSLinxOPCServer+[opctopic名]+PLC标签。进一步：所述步骤2中，主要包括：步骤2.1，确定模糊语言变量：在汽车涂装生产线中涂烘房室体温度控制时，温度的稳态偏差要求在±5℃之内，即温度的起止范围为：145℃～155℃，温度的稳态值为150℃。则温差e的范围为[-5，5]，温差变化率e的范围为[-3,3]，取e和Δe的模糊集语言都为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，温差e及其变化率Δe的模糊论域选择为[-3,3]，然后确定PID控制器的三个参数的模糊集语言、论域以及比例因子；步骤2.2，隶属度函数的选取:选用三角形作为语言变量的隶属度函数曲线；步骤2.3，建立模糊规则表：根据PID三个参数对控制系统动、静态的不同影响，同时考虑在不同温差e以及温差变化率Δe情况下，系统对PID三大参数的调节要求，建立模糊控制规则表；步骤2.4，模糊推理和解模糊：模糊推理方法采用Mamdani推理。经过模糊推理后，模糊控制器输出一个模糊集合，采用重心法计算与当前温差e和温差变化率Δe相对应的PID控制器参数的调整量。进一步：所述步骤3中包括：步骤3.1，建立数据库文件：用Access建立一个logsheet.mdb数据库文件；步骤3.2，利用UDL链接数据库：新建的数据库链接名称为logsheet.udl，通过应用序接口ADO访问在logsheet.mdb数据库文件。本专利技术的技术效果是：减少烘房控制系统的不稳定因素，通过上位机实现对烘房温度的有效控制和实时显示，把实时的温度数据记录在数据库中，并调用数据库通过对历史记录的分析，绘制出历史温度曲线。当温度超限或者温度在一段时间内误差较大时就会实现温度报警，及时通知监控人员。通过安装在手机上的软件DATADASHBOARD实现对温度的实时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统,其特征在于：PLC控制器通过模拟输入模块采集温度传感器的温度电流信号，计算得出当前温度传送给上位机，上位机上显示实时温度和温度曲线，并将当前温度值存入数据库，当前温度超限时，可以在上位机上看到温度报警提示，上位机将温度值进行处理，通过模糊PID控制器得出调整量，将调整量输出给PLC控制器，PLC控制器通过模拟量输出模块将信号输出给电动调节阀和风阀，进而调节烘房被控温度到设定值，上位机与安装在手机上的软件DATA DASHBOARD进行通信，使得在手机上可以查看到烘房的实时温度和烘房当前有无温度报警提示。

【技术特征摘要】
1.一种基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统,其特征在于：PLC控制器通过模拟输入模块采集温度传感器的温度电流信号，计算得出当前温度传送给上位机，上位机上显示实时温度和温度曲线，并将当前温度值存入数据库，当前温度超限时，可以在上位机上看到温度报警提示，上位机将温度值进行处理，通过模糊PID控制器得出调整量，将调整量输出给PLC控制器，PLC控制器通过模拟量输出模块将信号输出给电动调节阀和风阀，进而调节烘房被控温度到设定值，上位机与安装在手机上的软件DATADASHBOARD进行通信，使得在手机上可以查看到烘房的实时温度和烘房当前有无温度报警提示。2.根据权利要求1所述的基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统,其特征在于：所述的温度传感器选用PT100型铂电阻温度传感器。3.根据权利要求1所述的基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统,其特征在于:所述的PLC控制器选用RockWell的1769-L30ER型号控制器。4.根据权利要求1所述的基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统,其特征在于：所述的上位机是基于LABVIEW平台，LABVIEW主要包括由main.vi为主导，通过调用参数设置.vi、数据记录.vi、曲线拟合与计算.vi、温度报警.vi、温度报警数据显示.vi这些子vi来实现的。5.根据权利要求1所述的基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控系统,其特征在于：所述的上位机对采集到的温度值与安装在手机上的软件DATADASHBOARD进行通信，是通过路由器把上位机和手机连接在同一网段，然后对手机软件进行相应的界面设置，实现两者之间的通信。6.一种基于LABVIEW的汽车涂装生产线烘房监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，LabVIEW和PLC的通信方式：LabVIEW通过DataSocket的OPC层与RSLinxOPC服务器进行通信，PLC设备通过以太网与RSLinxOPC服务器连接，将数据发送至OPC服务器，OPC服务器将数据转换成标准的OPC格式，再通过COM将数据共享至LabVIEWDataSocket的OPC层；步骤2，模糊PID控制器设计：该模糊PID控制器将得到的温度偏差和温度偏差变化率，根据事先确定好的模糊控制规则作出模糊推理的参数校正，在线改变PID参数的值，实现PID参数的自整定，提高汽车烘房温度控制系统的实时性和稳定性；步骤3，LabVIEW和数据库的链接：利用DatabaseConnectivity工具包的子VI模块，以序号、时间、温度值/标签值格式在数据库中创建数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德安，尹志勇，季松林，
申请(专利权)人：江苏大学，江苏骠马智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32