在现代制造业蓬勃发展的浪潮下，汽车行业也迎来了高速发展期。液力变矩器作为实现车辆自动变速的关键零件产品，在汽车动力系统中扮演着不可或缺的角色。泵轮作为液力变矩器的核心组成部分，其生产质量直接影响着液力变矩器的性能。因此，在泵轮出厂前，进行严格的检测至关重要。然而，传统的手工测量方式效率低下，且容易受到人为因素的影响，导致测量误差较大。为了解决这一问题，设计了一种基于西门子 S7-1200 PLC 和 LabVIEW的泵轮检测设备控制系统。
应用场景
该泵轮检测设备控制系统主要应用于汽车制造、工程机械等行业中，对液力变矩器泵轮进行质量检测。在汽车生产线上，泵轮作为关键零部件，其质量直接关系到整车的性能和安全性。通过该检测系统，可以在生产过程中及时发现泵轮的质量问题，避免不合格产品进入下一生产环节，从而提高整车的生产质量和生产效率。在工程机械领域，泵轮的质量同样影响着设备的可靠性和使用寿命。该检测系统能够确保工程机械使用的泵轮符合高质量标准，减少设备故障的发生，提高工程机械的工作效率。
架构设计
硬件架构
系统硬件主要由输送装置、升降装置、旋转驱动装置、测量传感器、下位机和上位机组成。输送装置负责将待检测的泵轮工件输送到检测工位。升降装置包含升降气缸和电磁阀，由下位机控制电磁阀，进而控制升降气缸将泵轮工件举升到设定高度。旋转驱动装置由伺服电机和伺服驱动器构成，在升降气缸举升泵轮工件的同时，下位机控制伺服驱动器使伺服电机驱动泵轮工件转动。测量传感器安装在输送装置上方的测量支架上，当泵轮组件举升到位后与之接触，在泵轮组件旋转过程中对相关参数进行测量。下位机选用西门子 S7-1200 系列的 PLC，型号为1215C，负责控制整个系统的运行逻辑。上位机为安装有 LabVIEW 软件的计算机，用于数据处理和分析。
软件架构
软件架构基于 LabVIEW 平台开发，主要实现数据采集、处理、分析以及与下位机的通信功能。LabVIEW 软件通过数据采集卡获取测量传感器传输的数据，对数据进行放大、滤波等预处理后，再进行深度处理和分析。同时，LabVIEW 通过 NI OPC Server 与下位机 PLC 进行实时通讯，实现上位机对下位机的控制指令发送以及下位机状态信息的反馈接收。
功能实现
参数测量
测量传感器采用输力强 LVDT 位移传感器 DP/S 系列，能够高精度测量泵轮的内径、外径、高度、高点、垂直度、圆度和同轴度等参数。在泵轮旋转过程中，传感器实时采集数据，并将数据传输给数据采集卡。
数据处理
数据采集卡将模拟信号转换为数字信号后传输给上位机。LabVIEW 软件对上传的数据进行处理，包括数据滤波、去噪、特征提取等操作，以确保数据的准确性和可靠性。然后，根据预设的算法对处理后的数据进行分析，判断泵轮是否合格。
设备控制
下位机 PLC 根据上位机发送的指令，控制输送装置、升降装置和旋转驱动装置的运行。例如，当上位机判断泵轮合格后，下位机控制输送装置将泵轮输送到合格通道；若不合格，则输送到不合格通道。同时，在检测过程中，下位机实时向上位机反馈设备的运行状态，如电机转速、气缸位置等。
特点优势
高精度检测
采用高精度的测量传感器和先进的数据处理算法，能够有效减少测量误差，提高检测精度，确保泵轮质量符合严格标准。
高效自动化
整个检测过程实现自动化运行，大大提高了检测效率，相比传统手工测量方式，可节省大量人力和时间成本。
实时通讯与监控
上位机与下位机之间通过 NI OPC Server 实现实时通讯，上位机能够实时监控设备运行状态和检测数据，便于操作人员及时发现问题并进行调整。
良好扩展性
西门子 S7-1200 PLC 具有丰富的接口和强大的扩展性，可根据实际需求方便地添加或更换硬件设备，LabVIEW 软件也易于进行功能升级和优化，以适应不同的检测需求。
开发难题与解决方案
通讯问题
在开发过程中，遇到了上位机 LabVIEW 与下位机 PLC 之间通讯不稳定的问题。经过排查，发现是网络设置和 OPC 配置存在一些冲突。解决方案是重新优化网络参数，确保网络连接稳定，并仔细检查和调整 OPC Server 的配置参数，使其与 PLC 和 LabVIEW 软件完美兼容。同时，增加了通讯错误检测和自动重连机制，当出现通讯中断时，系统能够自动尝试重新连接，保证检测过程的连续性。
传感器数据干扰
测量传感器在工作过程中受到了外界电磁干扰，导致采集的数据出现波动和偏差。为解决这一问题，对传感器的安装位置进行了优化，使其远离强电磁干扰源。同时，在信号传输线路上增加了屏蔽层和滤波装置，有效减少了电磁干扰对传感器数据的影响。此外，在软件层面也增加了数据滤波算法，进一步提高数据的稳定性和准确性。
经实验验证，该基于西门子 S7-1200 PLC 和 LabVIEW 的泵轮检测设备控制系统设计合理，工作效率高，检测精度满足生产需求，具有良好的应用前景，能够为汽车和工程机械等行业的泵轮生产质量提供有力保障。