液壓萬能材料試驗機(jī)智能載荷采集系統(tǒng)的研究

1、第27卷第1期煤礦機(jī)械2006年1月CoalMineMachineryJan.2006Vol127No.1文章編號:100320794(2006)0120132202液壓萬能材料試驗機(jī)智能載荷采集系統(tǒng)的研究季厭浮(黑龍江科技學(xué)院,哈爾濱150027)摘要:闡述了液壓萬能材料試驗機(jī)智能載荷采集系統(tǒng),為材料檢測的準(zhǔn)確、客觀及公正提供了技術(shù)保障。同時也為質(zhì)量監(jiān)督部門和材料用戶的數(shù)據(jù)共享提供一種經(jīng)濟(jì)、快捷的途徑和手段,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。關(guān)鍵詞:智能載荷;采集系統(tǒng);試驗機(jī);中圖號:TH87JIYan-fu(HeilongjiangInstituteofScienceandTechnology

2、,Harbin150027,China)Keywords:intelligenceload;gatheringsystem;experimentmachine;technologyguarantee0引言2P051=25電樞和勵磁的預(yù)控制和電流調(diào)節(jié)器的優(yōu)化運(yùn)行。P051=26速度調(diào)節(jié)器的優(yōu)化運(yùn)行。P051=27勵磁減弱的優(yōu)化運(yùn)行。P051=28摩擦和轉(zhuǎn)動慣量補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化運(yùn)行。自動優(yōu)化完成之后,可根據(jù)實際需要進(jìn)行一定的手工優(yōu)化調(diào)整,常用的手動調(diào)整參數(shù)有:電流、轉(zhuǎn)矩限幅,斜坡函數(shù)發(fā)生器和固定值設(shè)定等。2.3PLC的程序設(shè)計本系統(tǒng)外圍信號處理采用了SIMATICS7-200可編程控制器,該系列PLC采

3、用模塊式結(jié)構(gòu),可靠性高,配置靈活,具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力;在Windows平臺上運(yùn)行的SIMATICS7-200軟件簡單易學(xué)。為充分利用PLC的硬件與軟件資源,在設(shè)計與確定IO點(diǎn)數(shù)時,不可局限于原繼電器接觸器控制線路。應(yīng)根據(jù)龍門刨床的工藝要求,硬件僅保留直接面向人和設(shè)備的輸入、輸出點(diǎn),省去一切中間環(huán)機(jī)在我國的鋼鐵、建材、冶金和化工等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。目前,估計國內(nèi)已擁有數(shù)萬臺國產(chǎn)及進(jìn)口的各類試驗機(jī),大多為手工控制、操作,主要用于原材料檢驗、質(zhì)量監(jiān)督檢驗、質(zhì)量控制及教學(xué),擔(dān)負(fù)著材料或產(chǎn)品的常規(guī)力學(xué)性能測試,無法定量地滿足GB22887標(biāo)準(zhǔn)要求。所以,研制一種適用于液壓萬節(jié),軟件采用靈活的

4、編程方式,軟件結(jié)構(gòu)根據(jù)控制要求而設(shè)計,用梯形圖語言編寫(PLC主程序流程圖略)。3結(jié)語可編程控制器以其抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)在工控領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。而用6RA70直流調(diào)速器取代老式裝置可大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,將兩者有機(jī)地結(jié)合起來,是目前機(jī)床電氣改造的主要手段,值得大力推廣。棗莊礦務(wù)局第一機(jī)械廠8m龍門刨床全數(shù)字控制系統(tǒng)自2005年4月投產(chǎn)運(yùn)行至今,一直安全、可靠地工作,操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定,大大提供了生產(chǎn)效率,顯示出全數(shù)字直流控制系統(tǒng)強(qiáng)大的生命力、廣泛的應(yīng)用前景及推廣價值。參考文獻(xiàn):1陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.2惠晶.變頻調(diào)速器和PLC在龍門

5、刨床上的應(yīng)用J.電氣傳動,1998,1(1):29-31.3梁述明,等.龍門刨床全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)J.武漢冶金科技大學(xué)學(xué)報,1998,21(2):216-219.作者簡介:譚國俊(1962-),貴州遵義人,博士生導(dǎo)師,1984年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué),發(fā)表論文11篇,出版專著1篇.收稿日期:2005210210能材料試驗機(jī)的智能載荷采集系統(tǒng),為材料檢測的準(zhǔn)確、客觀及公正提供了技術(shù)保障,同時也為質(zhì)量監(jiān)督部門和材料用戶的數(shù)據(jù)共享提供一種經(jīng)濟(jì)、快捷的途徑和手段,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。1智能載荷采集系統(tǒng)的特點(diǎn)對指針指示盤式液壓萬能試驗機(jī),必須配置電測傳感器,該系統(tǒng)使用了壓力傳感器,主要完成壓力數(shù)據(jù)

6、的采集。壓力傳感器用于改造液壓式試驗機(jī)及某些電子液壓式試驗機(jī),通過三通接頭直接加裝在機(jī)器的油缸、油路系統(tǒng)中,通過壓力傳感器測量油缸內(nèi)油的壓力,乘上一定的系數(shù)(面積),就可以換算出試驗機(jī)加在試件上的壓力。通過油壓的變化反映試樣上的力值變化,過程中,閥,處理測試結(jié)果,測量精度明顯提高,力(最大拉力)和鋼材的屈服點(diǎn)參數(shù)等,由壓力換算出極限強(qiáng)度,將測量結(jié)果以及試驗組號、試件號和試驗時間等通過串行接口發(fā)送到上位機(jī),由上位機(jī)再做進(jìn)一步處理。本儀表記錄力值時以kN為單位,極限強(qiáng)度單位為MPa,兩者根據(jù)物理量綱進(jìn)行換算。2智能載荷采集系統(tǒng)的研制方案系統(tǒng)的構(gòu)架采用基于97C52單片機(jī)的形式,其主要優(yōu)點(diǎn)是成本低,

7、體積小,便于實現(xiàn)嵌入系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。質(zhì)量控制的標(biāo)志。因此,只要能自動檢測出最大負(fù)荷,即峰值力,就可以得到抗拉強(qiáng)度。檢測的程序框圖如圖2所示。圖2抗拉強(qiáng)度檢測程序框圖Fig.2Programchartofdetectingpull-resistanceintensity4可靠性分析圖1智能載荷采集系統(tǒng)組成框圖Fig.1Composechartofthegatheringsystemofintelligenceload試驗機(jī)回油路上串接的壓力傳感器輸出的V級小信號通過屏蔽電纜送入信號放大調(diào)理模塊,完成信號的放大、濾波及極性轉(zhuǎn)換等。放大后的模擬信號經(jīng)數(shù)字化模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,傳送給單片機(jī),經(jīng)

8、過標(biāo)定、運(yùn)算及零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)忍幚?在液晶模塊上顯示出來,同時經(jīng)串行接口傳送到上位機(jī)?？紤]到油壓的變化一般比較緩慢,模數(shù)轉(zhuǎn)換采用4位半雙積分轉(zhuǎn)換芯片ICL7135,具有14位分辨率。鍵盤提供人機(jī)交互的手段,在軟、硬件上采用PS2標(biāo)準(zhǔn),以與PS2鍵盤接口。圖中的數(shù)據(jù)保存模塊具有掉電保護(hù)功能,主要是保存當(dāng)前委托編號、采集數(shù)據(jù)等信息不因斷電而丟失。3抗拉強(qiáng)度的檢測原理與實現(xiàn)抗拉強(qiáng)度是指單向靜拉伸試樣(或工件)所能承受的最大負(fù)荷(允許承載力)與公稱截面積之比。它是最大均勻塑性變形抗力的指標(biāo),作為產(chǎn)品規(guī)格或本系統(tǒng)是信號采集系統(tǒng),系統(tǒng)的可靠性問題主要是與小信號有關(guān)的一系列問題。小信號必須經(jīng)過調(diào)理才能進(jìn)行數(shù)字化處

9、理。信號調(diào)理模塊應(yīng)盡可能靠近信號源或傳感器,這樣信號在受到環(huán)境噪聲影響之前即被放大,使信噪比得到改善。傳感信號放大用放大器與一般的通用運(yùn)算放大器相比,在性能上有更為特殊的要求,表現(xiàn)在:高輸入阻抗、高共模抑制比、低溫漂、低失調(diào)、低噪聲、高閉環(huán)增益、高穩(wěn)定性及良好的線性度等。特別是信號調(diào)理放大所用的電源系統(tǒng)以及數(shù)字電路地與模擬電路地之間的關(guān)系。如果對這些方面沒有足夠重視的話,會使測量結(jié)果不穩(wěn)定,而且會不時出現(xiàn)難以理解的突變的“大數(shù)”現(xiàn)象,從而導(dǎo)致所有參數(shù)可信度下降,甚至測試失敗。5結(jié)語液壓萬能材料試驗機(jī)智能載荷采集系統(tǒng)的研制,為材料檢測的準(zhǔn)確、客觀及公正提供技術(shù)保障,同時也為質(zhì)量監(jiān)督部門和材料用戶的數(shù)據(jù)共享提供一種經(jīng)濟(jì)、快捷的途徑和手段,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。參考文獻(xiàn):1馬明建,等.數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)M.西安:西安交通大學(xué)出版社,1998.2金萍.WE系列液壓萬能材料試驗機(jī)的微機(jī)控制系統(tǒng)J.機(jī)電工程,1999(5):236-237.3張麗榮,