PCI—8310數據采集卡在我廠擰接機的應用

李洪濱 王德全 徐文強

摘 要：本文分析8310數據采集卡在我廠擰接機的應用，擰接機是石油行業用來擰接石油套管與接箍的設備，在擰接過程中采集和測量扭矩，確保鋼管滿足工藝要求，保證油田使用。因此在實際應用中需加強擰接扭矩的研究，不斷提升設備數據穩定性。基于此考慮本文對數據采集技術進行研究，希望為關注此類問題的人提供參考。

關鍵字：接箍擰接機 數據采集 扭矩 曲線記錄

1、我廠擰接機扭矩數據采集分析

1.1擰接機擰接數據主要通過工控機驅動數據采集卡采集擰接機接箍擰緊過程中扭矩和接箍旋轉圈數，進行標定后使之數字化，并以圖形形式（以圈數為橫坐標、扭矩值為縱坐標）實時采集數據，對采集的數據進行運算，得出：扭矩最大值、拐點扭矩、扭矩圈數等重要加工數據，將運算結果在圖形中標識或顯示；自動分析出擰接合格與否。

1.2關于擰接機圖形優化程序運行越來越慢的問題，通過測試可以確認生成原因，Wincc腳本與Data程序通過d：＼datanew＼start.txt進行數據交換，擰接開始信號也采集于此，wincc腳本每250ms重新寫一次start.txt文件，data每1秒讀一次start.txt文件，但是由于系統較慢， wincc腳本讀寫文件較慢，導致start.txt文件被占用。

1.3我廠部分擰接機由于設計扭矩傳感器在管子夾具兩側，由于管端彎曲、對中不正等等原因，擰接的圖形數據相對于進口擰接機圖形上存在不足：a.圖形波動較大（尤其是低扭矩）。b.對頂后由于大盤振動導致對頂數據中圈數劇烈變化。c.數據呈駝峰狀。

2.分析PCI-8310 數據采集接口卡的優勢

2.1PCI-8310 數據采集接口卡適用于提供了PCI 總線插槽的PC系列微機，具有即插即用的功能。其操作系統可選用目前流行的 Windows 系列操作系統。安裝簡單，只需將接口卡插入機內任何一個PCI插槽，信號電纜從機箱外部直接接入。

2.2PCI-8310 模入接口卡允許采用32路單端輸入方式或16路雙端輸入方式。用戶可根據需要選擇測量單極性信號或雙極性信號。其輸入的模擬信號由卡前端的37芯D型插頭直接接入。此卡還提供了TTL電平的16路輸入和16路輸出信號通道，這些信號通道由卡后端的40芯扁平電纜轉換為37芯D型插頭提供給用戶。

2.3 PCI-8310工作原理

PCI-8310 模入接口卡主要由模擬多路開關選通電路、差分放大器電路、模數轉換電路、開關量輸入輸出電路和接口控制邏輯電路組成。

2.3.1模擬通道開關由4片MPC508（或同類產品）及跨接器KJ1、KJ2組成，可以從32路單端信號或16路雙端信號中任選一路，送入差分放大器。

2.3.2差分放大器由3個運算放大器以及相關的電阻、電容組成一個標準的儀用差分放大器，用以對通道開關選中的模擬信號進行變換處理。

2.3.3模數轉換電路：12位逐次逼近式A/D轉換器ADS774片內自帶精密基準源，并經激光修調，具有較高的轉換速率和轉換精度，其轉換時間僅為 10μS。A/D轉換器由程序啟動，其轉換狀態的結束可由程序查詢讀出或產生結束中斷申請。

2.3.4提供了各16路的開關量輸入輸出信號通道。使用中需注意對這些信號的要求應嚴格符合TTL 電平規范。

2.3.5 接口控制邏輯電路用來將PCI總線控制邏輯轉換成與各種操作相關的控制信號。

3、我廠對PCI-8310卡的應用及完善

從對國外VAM公司等數據及圖形上對比，我公司國產擰接機圖形數據采集密度低、數據波動較大、每次只能觀看一根管的數據，在數據分析上還處于原始水平.重新設計監視控制畫面，圖標識別性更高、注釋更詳細，畫面更簡潔，方便操作

將8310卡插入主機的一個空余PCI擴展槽中，再將檔板固定螺絲壓緊。在擰接機工控機安裝8310卡驅動，并修改畫面程序及C++程序。通過data直接讀取S7-PLC內的擰接啟停信號，曲線記錄期間不再讀取start.txt文件。從而解決start.txt文件被占用的問題。直接讀取PLC需要西門子控件prodave，需要授權及二次開發。通過采集卡I/O通道，直接用PLC信號直接接入采集卡I/O通道，從而實現曲線啟停記錄，曲線記錄期間不再讀取start.txt文件。從而解決start.txt文件被占用的問題。另外采集卡I/O通道采用的是DC5V信號，需要進行轉換。

對數據卡進行端口設置，截取部分程序如下：

ZT_API long _stdcall ZT8310_GetBaseNO（）；

//函數名稱：ZT8310_GetBaseNO

//函數功能：返回當前板卡索引號（cardNO），芯片號（chipNO），口號（portNO）和通道號（chNO）

//總之帶“NO”后綴的參數是從0開始還是從1開始。默認為從1開始

//返回值：返回0表從0開始，返回1表從1開始

ZT_API long _stdcall ZT8310_OpenDevice（unsigned long cardNO）；

//函數名稱：ZT8310_OpenDevice

//函數功能：打開設備。必須在調用其他函數之前調用。

// 放在程序初始化時調用比較恰當，只調用一次即可

//入口參數：

// cardNO：板卡號默認從 1 開始

// 如果系統中只用了一塊這種型號的板卡，令這個參數為1就行了

4、結束語

通過對PCI-8310卡在我廠應用的分析和完善，滿足了目前國內外市場上特殊扣產品的需求，特別是殼牌、美孚等一批大型石油公司的特殊扣合同的要求，極大提升產品質量，此應用可廣泛應用到冶金設備的數據采集中。

參考文獻：

[1] 高飛，智能數據采集與分析系統。儀表技術與傳感器，2007年第9期 44-45

[2] PCI-8310使用說明書

[3] 孫唯煜、劉杰 ，C#案例開發 ，北京，中國水利電力出版社2005，128-140