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材料试验机的数据采集与联网系统咗

2021-12-02

材料试验机的数据采集与联系统

材料试验机的数据采集与联系统李顶根曹继光陈传尧(华中科技大学,武汉430074)能特点和使用要点。在此基础上,探讨了基于多串口通信和TCP/ IP协议两种多台试验机联方式。结果表明:该系统实现了多台试验机数据采集的高精度和络化,便于管理,只有很高的推广价值。  一、引言我们从数据采集和数据管理两个方面对传统的液压式万能材料试验机进行改造。把带信号调理的24位?Δ型模数转换器AD7714用于数据采集,这在精度和量程切换方面具有很大的优势。在中铝洛阳铜业有限公司下线交付客户某单位内部多台试验机相互联,其中有一台计算机可以上互联,这样给数据管理、远程通信和质量监督带来了很大的便利。针对使用单位内部多台试验机是全部使用PC ,还是一台主机使用PC,其他使用单片机等嵌入式系统,本文研究两种联方式。  二、AD7714器件简介AD7714是适用于低频测量应用的完整模拟前端。器件直接从传感器接受低电平信号并输出串行数字。它使用和差(sigma delta)转换技术以实现高达24位的无误码性能。输入信号加至专有的基于模拟调制器、具有可编程增益的前端。调制器的输出由片内数字滤波器处理。通过片内控制寄存器可对数字滤波器的第1个凹口编程,允许调整滤波器的截止频率和稳定时间。AD7714包含8个片内寄存器,它们通过器件的串行口访问。  三、AD7714在试验机数据采集中的应用AD7714直接从传感器接收小信号并输出串行数字量。含有6个模拟输入通道(AIN1~AIN6),可灵活配置为3个全差分输入通道或5个准差分输入通道。在材料试验机测量中,至少需要测量压力(应力)、变形(应变)、位移三个物理量,其中前两个物理量为缓慢变化的直流模拟信号,精度要高。  AD7714采用两路准差分单极性输入来完成数据采集。  AD7714的数据接口采用串行方式,和单片机的连接很简洁。试验机数据采集原理如图1所示,是采用3线方式的典型接法。用AT89C51的某一DATAOU T进行数据传送,对另一端口位(如P1.6)编程产生时钟信号以提供给AD7714的SCLK.用AT89C51的一个端口位与AD7714的DRDY(数据准备好)引脚相连,以轮询或中断的方式实现读取数据。  2.软件流程AD7714数据采集程序的编制较为简单,主要是AT89C51的初始化和AD7714片内8个寄存器的初始化。软件设计流程如图2 ,程序清单从略。  7714的使用要点根据使用经验,对AD7714的操作应该注意如下几个问题:(1)AD7714的输出噪声、有效转换位数、增益和片内滤波器个凹口频率是紧密相关的,将其尽量设低为好。  (2)串行移位时钟SCLK的上升沿必须小于(3)AD7714在与C51系列单片机相连时,由于提供SCLK信号的引脚在空闲时为高电平,因在保存原始数据以后此AD7714的POL引脚应接高电平。  (4)读AD数据时,AD首先输出的是数据高位,后是数据低位同样在对AD内部寄存器进行写操作时,应首先写入高位,后写入低位。  计量管理(5)在AD7714的引脚中,模拟和数字的供电是分开的,为获取更多的稳定数据位,在电路中应注意它们的连接,分两组电源供电是比较理想的方法。  四、基于多串口通信的联方式假如一个单位有数十台材料试验机,每台试验机的控制部分采用电控箱的方式,采用LCD汉字屏显示,触摸键盘控制。有一台计算机(当然可以作为一台试验机的控制部分)是可以上互联的。那么只要实现该台计算机来联管理这些材料试验机,则数据信息交换就大大便利,便于管理与监测。利用串口组是工控领域中简捷而有效的方法。  RS485采用两线制、平衡发送、差分接收的方式,对地线和共模干扰有很强的抑制作用,在节点数目和地理分布范围相对较小的系统中,可以达到足够的通信速率1.硬件设计Industio CI 134是专为工业环境通信应用设计的RS 422/485四串口卡。每片IC 134卡都具有数据流向自动控制(ADDC),不需软件操作。在Win dows应用下不需额外的编码就能控制RS 485半双工协议。与CI 134配套的有电缆线(DB37转针式DB9×4),以及MOXA公司的PComm串口通信开发软件工具包和各种驱动程序光盘。  计量管理由于单片机支持的是RS 232协议,其中涉及到RS 232与RS 485之间的电平转换,如图3所示,选用了SN75LBC184半双工结构的抗雷击的RS 485差分总线收发器。  2.软件设计优质的MOXA PComm串口通信开发软件工具包和各种驱动程序光盘给软件开发带来了巨大的便利。PComm是MOXA提供的串行通信函数库,功能强大,支持多种编程语言(VC ,VB ,Delphi.等)它的整个体系结构如表1所示。  应用程序工具软件应用程序MOXA多串口设备驱动程序程。将b库文件加载到工程中,就是将动态链接库中的函数在LabWindows/CV I中声明,供LabWindows/CVI应用程序调用。DLL子程序一经声明,用户就可以在LabWindows/CVI中像调用通用函数一样,使用库中的函数了。  五、基于TCP/IP协议通信的联方式假如一个单位有数十台材料试验机,每台试验机的控制部分均采用PC方式,只要有一台计算机(当然可以作为一台试验机的控制部分)是可以上互联的,那么只要实现该台计算机来联管理其它的计算机,则数据信息交换就大大便利,便于管理与监测,那末有可能会致使测试的数据不精确实现络化数据采集。  1.硬件设计系统硬件主要包括:每台试验机底层的数据采集电控箱,上位计算机,每台计算机上都安装卡,根据需要,可以配置一块端口集线器(HUB ,针对只有一台计算机上的情况)。把那台能上Internet的管理机设置成CLIEN T ,其他被管理机设置成SERVER ,它们都通过卡与HUB相连,管理机上Internet络。每台SERVER(控制与之对应的试验机)都可以单独工作,其上都安装有测控程序。  CLIENT开机后,可监控SERVER的状态,如果某台SERVER开机,则可以与之进行数据交换2.软件设计(1)在单台SERVER上,基于底层的电控箱(内虚拟仪器平台,开发试验测控程序、基于TCP/IP协议的C/S模型的SERVER程序。  台上开发基于TCP/IP协议的CLIEN T程序和基于PowerBuilder8.0的数据库管理程序。  IP通讯程序编制需下列几个关键函数服务器端:NULL)注册端口,同时安装回调函数。  器注册读回调函数中:TCP CONNECT消息发生,设置连接句柄(供写操作使用)TCP DISCONNECT消息发生,断开连接TCP DATAREADY消息发生,读写数据。  客户端:务器,同时安装回调函数。  客户读回调函数中:TCP DISONNECT消息发生,断开连接:TCP DATAREADY消息发生,读写数据。  计量管理六、结论由于AD7714具有信号调理功能、24位的精度,具有1~128倍的可编程增益,所以在精度和量程切换方面给材料试验机的研制和改造带来很大的便利。多台试验机的联,给数据管理、远程通信和质量监督带来了很大的便利。实际结果表明,本文在数据采集和数据管理方面取得了良好效果,具有经济价值和借鉴意义。  力源公司。AD7714数据手册。武汉:武汉力源电子股份有限公曹晓飞,王仲东,黄剑等。微机多串口通信在监控系统中的应陈志荣。实用计算机络技术教程[ M] .北京:电子工业出版工件检测安全裕度对质量成本的影响评价夏水华(黄石高等专科学校,湖北黄石435003)度与成本损失之间建立了量的关系,为生产现场分析评价这种成本损失提供了一种实用的方法并为设计检测方案时确定合适的安全裕度以降低其成本损失提出了可行的建议。  一、引言任何检测因受检测器具、方法和环境等因素影响都不同程度存在测量不确定度。在检测过程中,真实尺寸位于公差带内但接近极限的合格工件,可能因测得的尺寸超出公差带而被误判为废品(简称误废)。另一方面,对真实尺寸已超差但靠近极限偏差的废品,又可能因测得的尺寸仍处于公差带内而被误判为合格品。  为了保证产品质量,避免误收工件,需要将判断尺寸是否合格的界限从工件的大和小实体尺寸分别向公差带内移动一个安全裕度A , A的大小根据公差值确定,如图1所示。这就相当于零件的公差缩小了2 A ,但这要付出经济成本,即为了防止少数工件的误收,可能使更多的合格件被误废。但这种成本有多大,如何降低这种成本正是本文要探讨的内容。  二、安全裕度对质量成本的影响对于某一工件,工序能力为6σ,设计公差要求为T ,其工序能力系数为:为尺寸上限, T为尺寸下限。为避免废品产生工序偏移,其偏移系数K为:其中:ε= M μ为中心偏移量, M =(T为公差带中心,假设该工序生产出的产品符合正态分布,μ为分布中心,则该工序生产出的次品率(可恢复功能但需特别处理的零件与零件总数之比)为:废品率(不可恢复功能的零件与零件总数之比)为:其中:[ ?]算子是用于计算标准正态分布的累积概不设置安全裕度时,设该工序检测方案将合格品检测为不合格品即第Ⅰ类误判的概率为e 1,将不合格品检测为合格品即第Ⅱ类误判的概率为e该工序检测出的次品率P和废品率P分别为:计量管理

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