一种材料拉压机微机控制系统技术方案

一种材料拉压机微机控制系统，采用主控计算机进行控制，硬件电路包括拉/压力测量电路、位移测量电路、主控及数据处理电路以及一些接口电路。该控制系统设计精简，硬件、软件完美结合，功能丰富，具有良好的实时性、稳定性和可靠性，系统软件运行稳定可靠，界面反应迅速，对各种错误操作错误和异常情况能进行及时保护。

【技术实现步骤摘要】
一种材料拉压机微机控制系统
本专利技术涉及一种材料拉压机微机控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
拉压试验机用于各种材料的弹力与形变测试，得到材料的受力与变形之间的量值关系，测算出材料的弹性系数、刚度等各种指标，从而对材料加工的工艺和工序提供正确、合理的科学依据。拉压试验机可进行五种模式的测量，即指定形变(分相对形变和绝对长度两种)测对应的力值、指定力值测量对应的形变值、某段区间上的形变一弹力曲线、力值最大点及拉断点。目前，机械、航空航天、建筑、钢铁、冶金、化工等行业中关于材料拉压实验机的使用越来越多。国内的试验机多是上世纪六、七十年代的产品，故障率高，数据采集精度低，后续处理难度大，功能单一，不具有多次测量和特殊点测量等功能。
技术实现思路
本专利技术提出了一种材料拉压机微机控制系统，该控制系统设计精简，硬件、软件完美结合，功能丰富，具有良好的实时性、稳定性和可靠性，系统软件运行稳定可靠，界面反应迅速，对各种错误操作错误和异常情况能进行及时保护。本专利技术所采用的技术方案是：所述控制系统采用主控计算机进行控制，硬件电路包括拉/压力测量电路、位移测量电路、主控及数据处理电路以及一些接口电路。由于本系统数据容量大，采样速度高（几十到上百kHz），对实时性要求严格，为了提高CPU的使用率和周转时间，系统采用中断方式进行数据采集。中断方式是利用FIFO的半满信号产生硬件中断申请，强迫中央处理器（CPU）以最快的速度去进行数据传输，其执行级别比程序查询方式优先很多，数据吞吐率也要远远高于程序方式。所述控制系统的拉/压力、位移测量电路由力传感器、位移编码器与各自的细分电路加上斩波信号放大电路构成。主控制和数据处理单元由主控计算机完成。位移测量是测量活塞行程，系统选用光电编码器及直线角位移转换机构完成活塞行程检测。在电路上采用大规模集成电路完成检测、鉴相细分、计数，并结合计算机数据处理，结构简单、精度高，不需调节任何零点及满度，并自动鉴别上升下降，工作时无需任何操作和调整。负荷测量采用5CYJ型溅射式薄膜压力传感器(桥式传感器)，应变片贴于弹性体上，随弹性体变形，电阻值改变，供桥输出随之改变。变形测量采用高精度应变片式引伸计，放大结构原理同负荷测量放大器。各部分器件集中在一块板卡上，与PCI2003的DB37接口（模拟量信号输入引线插座）相连。所述拉压试验机可进行五种模式的测量，即指定形变(分相对形变和绝对长度两种)测对应的力值、指定力值测量对应的形变值、某段区间上的形变一弹力曲线、力值最大点及拉断点。采用匀速+拉/压力控制方案。该种方案是在匀速控制的基础上，加上压力监控。在压力没有超过设定值时，作匀速控制；当压力超过设定值时，则要减低速度，减低的程度通过设置PID算法，计算调整量。当压力由大变成0时，应该断定为拉断或压断，这时采取速度设定为0，或急停功能；在拉压过程中，实时描述（力）F-S（变形）曲线。本专利技术的有益效果是：该控制系统设计精简，硬件、软件完美结合，功能丰富，具有良好的实时性、稳定性和可靠性，系统软件运行稳定可靠，界面反应迅速，对各种错误操作错误和异常情况能进行及时保护。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的硬件组成框图。图2是本专利技术的匀速+拉/压力控制方案框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，系统采用主控计算机进行控制，硬件电路包括拉/压力测量电路、位移测量电路、主控及数据处理电路以及一些接口电路。ARTPCI2003数据采集卡是本系统的核心部件，它是一种基于PCI总线的数据采集卡，通过PCI总线与主控计算机相连。板卡上带有12Bit(4096)分辨率的AID和DlA转换器，为用户提供了8双116单的模拟输人通道（本系统采用的16路单端输人方式，应用于噪声干扰不高的场合）和2路模拟输出通道。输人信号幅度可以通过程控增益放大器(PGA203，放大1、2、4、8倍；PGA202，放大1、10、100、1000倍)调到合适的范围，以保证信号精度。在本系统中实现材料拉压机AD/DA功能，输出电机的电压控制信号（可通过短路套选择合适的AID输入电压和D/A输出电压），构成材料拉压过程的实时监控。采用8254作为计数器，其通道0作为触发A/D转换的通道，利用跳线选择硬件触发频率，8254的通道0的CLKO端为2M时钟频率，OUT()的输出触发AID转换，触发频率可达488Hz-100kHz,AID采样通过率可达100kHz。可以通过在头文件中定义一个数据结构PCI_2003_PARA_AD来完成首通道、末通道、采集频率、采集增益、AD触发转换方式的设置。同时该板还提供l6路数字量输入（对应的头文件数据结构PCI_2003_DI）和16路数字量输出（对应的头文件数据结构PCI_2003_DO）接口。板上带有1K深度、12Bits宽度的FIFO，可以实现高速大容量、连续不间断数据采集及存盘功能。其函数库提供的上层函数提供程序查询和中断两种数据采集方式。由于本系统数据容量大，采样速度高（几十到上百kHz），对实时性要求严格，为了提高CPU的使用率和周转时间，系统采用中断方式进行数据采集。中断方式是利用FIFO的半满信号产生硬件中断申请，强迫中央处理器（CPU）以最快的速度去进行数据传输，其执行级别比程序查询方式优先很多，数据吞吐率也要远远高于程序方式。控制系统的拉/压力、位移测量电路由力传感器、位移编码器与各自的细分电路加上斩波信号放大电路构成。主控制和数据处理单元由主控计算机完成。位移测量是测量活塞行程，系统选用光电编码器及直线角位移转换机构完成活塞行程检测。在电路上采用大规模集成电路完成检测、鉴相细分、计数，并结合计算机数据处理，结构简单、精度高，不需调节任何零点及满度，并自动鉴别上升下降，工作时无需任何操作和调整。负荷测量采用5CYJ型溅射式薄膜压力传感器（桥式传感器），应变片贴于弹性体上，随弹性体变形，电阻值改变，供桥输出随之改变。变形测量采用高精度应变片式引伸计，放大结构原理同负荷测量放大器。各部分器件集中在一块板卡上，与PCI2003的DB37接口(模拟量信号输入引线插座)相连。控制信号是计算机对实时采集的信号运算处理后向负载发出的控制指令。控制信号由PCI2003的16路开关量输出信号引线插座输出，经过脉宽调制、光电隔离后，传送至执行器。执行器由脉宽型功能放大器(VMOS功率管)和比例液压阀组件组成。比例液压阀是负载控制的关键器件，接受电信号指令，连续地控制压力，与输入电信号成比例地变化。再结合数字式脉冲调宽控制，对比例阀的流量和方向进行调节。如图2，拉压试验机可进行五种模式的测量，即指定形变（分相对形变和绝对长度两种）测对应的力值、指定力值测量对应的形变值、某段区间上的形变一弹力曲线、力值最大点及拉断点。采用匀速+拉/压力控制方案。该种方案是在匀速控制的基础上，加上压力监控。在压力没有超过设定值时，作匀速控制；当压力超过设定值时，则要减低速度，减低的程度通过设置PID算法，计算调整量。当压力由大变成0时，应该断定为拉断或压断，这时采取速度设定为0，或急停功能；在拉压过程中，实时描述（力）F-S（变形）曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种材料拉压机微机控制系统，其特征是：所述系统采用主控计算机进行控制，硬件电路包括拉/压力测量电路、位移测量电路、主控及数据处理电路以及一些接口电路。

【技术特征摘要】
1.一种材料拉压机微机控制系统，其特征是：所述系统采用主控计算机进行控制，硬件电路包括拉/压力测量电路、位移测量电路、主控及数据处理电路以及一些接口电路。2.根据权利要求1所述的一种材料拉压机微机控制系统，其特征是：由于本系统数据容量大，采样速度高(几十到上百kHz)，对实时性要求严格，为了提高CPU的使用率和周转时间，系统采用中断方式进行数据采集。3.根据权利要求1所述的一种材料拉压机微机控制系统，其特征是：所述中断方式是利用FIFO的半满信号产生硬件中断申请，强迫中央处理器(CPU)以最快的速度去进行数据传输，其执行级别比程序查询方式优先很多，数据吞吐率也要远远高于程序方式。4.根据权利要求1所述的一种材料拉压机微机控制系统，其特征是：所述控制系统的拉/压力、位移测量电路由力传感器、位移编码器与各自的细分电路加上斩波信号放大电路构成，主控制和数据处理单元由主控计算机完成。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志杰，
申请(专利权)人：何志杰，
类型：发明
国别省市：辽宁,21