一種基于虛擬儀器技術產品數量巡檢儀的設計

陳亮+莊海軍+高之圣

摘 要：提出了一種基于虛擬儀器技術的紅外無線循環產品計數器的設計方法，利用虛擬儀器技術、數據采集技術、巡檢技術和紅外遙測技術，實現多路產品遙測功能，具有計量準確、處理靈活、功能豐富的特點，擁有良好市場前景。

關鍵詞：虛擬儀器；數據采集；巡檢；紅外計數

中圖分類號：TP274+.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.102

在生產過程中，傳統產品監控計數方法存在粗糙易錯、效率低下、難以系統集成等缺點，不適應當前發展的需要。本設計是由計算機和數據采集模塊構成虛擬儀器系統，使用多路紅外采集裝置檢測產品數量，并通過多路開關切換采集通道，實現巡檢計數功能。系統整體情況如圖1所示。

1 硬件部分設計

本設計采用DAQ（Data AcQuisition，數據采集模塊）作為硬件平臺，型號位NI9401.NI9401是一款8通道100 ns雙向數字輸入模塊，適用于任何CompactRIO機箱。為了正常使用NI9401板卡，并且考慮到以后系統的擴展性，系統采用NI cDAQ-9174機箱作為載體。

本設計采用紅外對管E3F-R2NB作為檢測器件，采用CD4051模擬開關作為多路切換開關，電路接線如圖2所示，實物如圖3所示。

2 軟件設計

2.1 通道選擇模塊

系統由NI9401的DIO6端和DIO7端輸出信號，采取二進制的方式控制CD4051選擇具體通道。預設每通道檢測時間為10 ms，用戶可以根據實際情況設定，具體程序如圖4所示。

2.2 信號處理模塊

系統需要處理紅外檢測數據，將產品信號轉化為數量信息，并進行計數統計，如圖5所示。

當設備工作時，NI9401的采樣速度遠快于產品的傳送速度，比較每輪采樣值和上輪數據，可以得產品數量信息。具體來說，設置NI9401的DIO0采集數據，采樣率Fs=100，則編寫程序如圖6所示。程序用寄存器實現NI9401本輪與上輪采樣值的比較。當判定為上升沿時，計數輸出1累加到計數單元中，實現產品計數。

在多通道巡回檢測模式下，使用For循環控制每通道檢測5次，設置Fs=100，則檢測時間為50 ms，4個通道巡回一輪用時200 ms，滿足產品檢測要求。如果通道數增加或產品流速過快，可以適當縮短循環延時時間，或減少循環次數。

在切換通道時，為了避免DIO0輸入信號跳變導致誤判，需通過緩存機制使每通道計數相互獨立。如圖7所示，使用局部變量保存每通道的檢測狀態和計數值，并在該輪檢測時重新賦值。

3 系統調試

如圖8所示，系統測試地點在淮安中原機電設備有限公司，現場監控其太陽能草坪燈生產線。在6 h的時間內，4條生產線的生產產品1 363個，與公司質檢部門的數據符合，測量準確無誤。

〔編輯：白潔〕