測力機(jī)自動控制系統(tǒng)設(shè)計方案

摘 要：稱重感器的生產(chǎn)過程中需要對傳感器的進(jìn)行多次測力試驗，并對測力實驗中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。以得出該傳感器的重復(fù)性誤差、線性誤差等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。為此測力實驗中使測力機(jī)中的儀表和計算機(jī)之間實現(xiàn)通迅，利用串口技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸和計算能極夠極大的提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：重復(fù)性誤差的計算；線性誤差的計算；串口通迅

1.引言

在傳感器生產(chǎn)過程中，需要在進(jìn)入每個工序之前對傳感器進(jìn)行測力實驗。通過對傳感器的重復(fù)性和線性的監(jiān)測，保證傳感器完成貼片工藝后的傳感器狀態(tài)的良好防止出現(xiàn)彈性體損壞，或電路問題的傳感器進(jìn)入下道工序。在這期間需反復(fù)對傳感器進(jìn)行測力實驗，因此測力機(jī)的自動化程度越高，就越能夠從更大的節(jié)約企業(yè)的人力和時間成本。對傳感器生產(chǎn)企業(yè)有著重要意義。

2.測力機(jī)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

本方案采用的液壓式測力機(jī)，由液壓缸、基準(zhǔn)傳感器、均壓墊、增壓裝置組成。電氣控制系統(tǒng)則是將傳感器同儀表連接后并將儀表通過232串行接口同計算機(jī)連接。通過VB6.0編寫測力機(jī)自動控制系統(tǒng)完成該測力機(jī)的自動控制。該系統(tǒng)包括三個模塊即數(shù)據(jù)采集模塊、液壓系統(tǒng)控制模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。

2.1 測力機(jī)數(shù)據(jù)分析模塊

⑴ 簡述

傳感器測量結(jié)果的線性和重復(fù)性是衡量傳感器性能好壞的主要指標(biāo)。這兩項指標(biāo)分別受傳感器彈性體是否有裂紋、平面度、表面粗糙度、以及應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量等多種因素的影響。根據(jù)《稱重傳感器檢定規(guī)程》[1]以及廠家生產(chǎn)的傳感器準(zhǔn)確度級別和量程將儀表捕獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。得到被測傳感器的重復(fù)性及線性。

⑵ 模塊設(shè)計

根據(jù)被測傳感器的精度等級通過對傳感器進(jìn)行三次或五次全程測力實驗，在實驗中通過計算機(jī)控制液壓系統(tǒng)在設(shè)定的遞增載荷點中保持穩(wěn)定載荷捕獲被測傳感器數(shù)據(jù)。并創(chuàng)建一個excel文件將捕獲的遞增載荷點數(shù)據(jù)進(jìn)行線性和重復(fù)性計算并可以打印出來。線性誤差的計算方法為用各遞增荷點的理論載荷值與幾次測力實驗中各遞增載荷點的平均實測值的差的絕對值除以傳感器量程。重復(fù)性誤差的計算方法為幾次測力實驗中各遞增載荷點實測值之差的最大值除以傳感器最大量程。各遞增載荷點的理論載荷值計算方法如下：

Dmax = （Dmax1+Dmax2+……+Dmaxn）/n

Dvalue=Dmax/max*M

Dmax----------------傳感器最大量程的實測值的平均值

n---------------------傳感器測力每次檢定過程中進(jìn)行的測力實驗次數(shù)

Dvalue-------------被測傳感器各遞增載荷點的理論值

max-------------------傳感器最大量程

M--------------------測力機(jī)在各遞增點實際加載的載荷

2.2 測力機(jī)液壓系統(tǒng)控制模塊

⑴ 簡述

測力機(jī)液壓控制系統(tǒng)為液壓式測力機(jī)的核心部位，負(fù)責(zé)液壓式測力機(jī)的增減壓部分。由計算機(jī)控制增壓泵使用的交流電動機(jī)工作頻率，以完成對被測傳感器施加載荷的工作。

⑵ 模塊設(shè)計

本方案采用的ev1000型變頻器，該變頻器支持485接口的串行通迅方式。通過計算機(jī)的485串行接口將計算機(jī)與變頻器連拉起來，在軟件中使用HScroll控件的值控制傳感器的工作頻率，將HScroll控件的最大值設(shè)為變頻器的最大工作頻率，本款變器為工頻變頻器，故最大值為50HZ最小值為0HZ。使用timer控件不停的讀取hscroll控件的值，將其通過MScomm控件發(fā)送到變 頻器。使變頻器的工作頻率和HScroll控件中的值一致。只要拖動HScroll控件的滑動塊，就可以實現(xiàn)變頻器的頻率控制。

2.3 數(shù)據(jù)采集模塊

⑴ 簡述

數(shù)據(jù)捕獲模塊負(fù)責(zé)對測力機(jī)的基準(zhǔn)傳感器和被測傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時讀取。并在測力機(jī)施加的載荷達(dá)到遞增點時，基準(zhǔn)傳感器和被測傳感器的數(shù)據(jù)記錄下來傳送給數(shù)據(jù)分析模塊。

⑵ 模塊設(shè)計

本方案使用VB6.0進(jìn)行軟件編程，儀表使用2000型標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測量儀，按照標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測量儀[3]和變頻器[2]說明書設(shè)置MScomm 控件的數(shù)據(jù)通迅格式包括波特率和校驗位、停止位與儀表和變頻器的數(shù)據(jù)通迅格式一致。在串口通迅中需要對從儀表中讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，一般分為縱/橫向冗余（LRC/VRC）校驗，和環(huán)形冗余校驗（CRC）以保證在數(shù)據(jù)傳送過程中發(fā)生的錯誤數(shù)據(jù)可以被剔除。使設(shè)備執(zhí)行的是正確的數(shù)據(jù)。因為縱向冗余校驗方法比校適合短數(shù)據(jù)的接收，被廣泛的用于，自控儀表，變頻器的串行通迅，所以本方案代碼如下：

Public Function lrcjiaoyan（shuju As String） As String

Dim a As String ，Dim c As Integer ，Dim b As Long ，Dim e As String

c = Len（shuju）

b = 0

For d = 1 To （c / 2）

a = Left（shuju， 2）

a = “&h “ + a

b = Val（a） + b

shuju = Right（shuju， Len（shuju） - 2）

a = “”

Next d

b = Val（“&h “ + Right（Hex（b）， 2））

lrcjiaoyan = Hex（255 - b + 1）

End Function

在確定在收到的數(shù)據(jù)為正確的數(shù)據(jù)。并將其轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，并將其正確顯示在軟件窗體上代碼如下：

Private Sub MSComm2_OnComm（）

Dim inbyte1（） As Byte

Dim m（0 To 5） As Integer

Dim z As Integer

inbyte1 = MSComm2.Input

For z = 0 To UBound（inbyte1） ‘循環(huán)讀取數(shù)組變量的內(nèi)容

If inbyte1（z） = 13 Then

If Len（Hex（inbyte1（z））） = 1 Then

rx_bufer2 = Trim（rx_bufer2 + “0” + Hex（inbyte1（z）））

End If

If Left（rx_bufer2， 2） = “FF” And Right（rx_bufer2， 2） = “0D” Then ‘如果所有接收的數(shù)據(jù)前兩位是FF 最后兩位是0D則為有效數(shù)據(jù)

bufer = Trim（rx_bufer2）

rx_bufer2 = “ “

End If

Else

rx_bufer2 = Trim（rx_bufer2 & IIf（Len（Hex（inbyte1（z））） < 2， “0” & Hex（inbyte1（z））， Hex（inbyte1（z））））

End If

Next z

End Sub

在基準(zhǔn)傳感器傳送來的數(shù)據(jù)達(dá)到遞增點時，將基準(zhǔn)傳感器的數(shù)據(jù)和被測傳感器的數(shù)據(jù)一同保存并在實驗結(jié)束后，傳送給數(shù)據(jù)分析

模塊。

3 綜述

本系統(tǒng)在某傳感器生產(chǎn)廠家實際工作，解決了該傳感器生產(chǎn)廠家長期以來依靠變頻器的電位器旋鈕手動控制增壓泵使用的交流三相異步電動機(jī)工作頻率進(jìn)行測力機(jī)增壓減速，使用標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測量儀外接模塊連接打印機(jī)的手動方式完成數(shù)據(jù)捕獲效率低下的問題，希望能夠?qū)ζ渌麥y力機(jī)生產(chǎn)設(shè)計單位有所啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)

JJG669-2003《稱重傳感器檢定規(guī)程》；

《EMERSON ev1000型變頻器說明書》；

《tophung 2000型標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷測量儀說明書》；

張輝、李榮利、王和平著《VISUAL BASIC串口通信及編程實例》；

作者簡介

郭琦（1982-），男，漢族，從事自動化及安全生產(chǎn)管理工作。