一种基于虚拟仪器技术产品数量巡检仪的设计

陈亮+庄海军+高之圣

摘 要：提出了一种基于虚拟仪器技术的红外无线循环产品计数器的设计方法，利用虚拟仪器技术、数据采集技术、巡检技术和红外遥测技术，实现多路产品遥测功能，具有计量准确、处理灵活、功能丰富的特点，拥有良好市场前景。

关键词：虚拟仪器；数据采集；巡检；红外计数

中图分类号：TP274+.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.102

在生产过程中，传统产品监控计数方法存在粗糙易错、效率低下、难以系统集成等缺点，不适应当前发展的需要。本设计是由计算机和数据采集模块构成虚拟仪器系统，使用多路红外采集装置检测产品数量，并通过多路开关切换采集通道，实现巡检计数功能。系统整体情况如图1所示。

1 硬件部分设计

本设计采用DAQ（Data AcQuisition，数据采集模块）作为硬件平台，型号位NI9401.NI9401是一款8通道100 ns双向数字输入模块，适用于任何CompactRIO机箱。为了正常使用NI9401板卡，并且考虑到以后系统的扩展性，系统采用NI cDAQ-9174机箱作为载体。

本设计采用红外对管E3F-R2NB作为检测器件，采用CD4051模拟开关作为多路切换开关，电路接线如图2所示，实物如图3所示。

2 软件设计

2.1 通道选择模块

系统由NI9401的DIO6端和DIO7端输出信号，采取二进制的方式控制CD4051选择具体通道。预设每通道检测时间为10 ms，用户可以根据实际情况设定，具体程序如图4所示。

2.2 信号处理模块

系统需要处理红外检测数据，将产品信号转化为数量信息，并进行计数统计，如图5所示。

当设备工作时，NI9401的采样速度远快于产品的传送速度，比较每轮采样值和上轮数据，可以得产品数量信息。具体来说，设置NI9401的DIO0采集数据，采样率Fs=100，则编写程序如图6所示。程序用寄存器实现NI9401本轮与上轮采样值的比较。当判定为上升沿时，计数输出1累加到计数单元中，实现产品计数。

在多通道巡回检测模式下，使用For循环控制每通道检测5次，设置Fs=100，则检测时间为50 ms，4个通道巡回一轮用时200 ms，满足产品检测要求。如果通道数增加或产品流速过快，可以适当缩短循环延时时间，或减少循环次数。

在切换通道时，为了避免DIO0输入信号跳变导致误判，需通过缓存机制使每通道计数相互独立。如图7所示，使用局部变量保存每通道的檢测状态和计数值，并在该轮检测时重新赋值。

3 系统调试

如图8所示，系统测试地点在淮安中原机电设备有限公司，现场监控其太阳能草坪灯生产线。在6 h的时间内，4条生产线的生产产品1 363个，与公司质检部门的数据符合，测量准确无误。

〔编辑：白洁〕