測力機自動控制系統設計方案

摘 要：稱重感器的生產過程中需要對傳感器的進行多次測力試驗，并對測力實驗中得到的數據進行計算。以得出該傳感器的重復性誤差、線性誤差等關鍵數據。為此測力實驗中使測力機中的儀表和計算機之間實現通迅，利用串口技術實現數據的實時采集、傳輸和計算能極夠極大的提高生產效率。

關鍵詞：重復性誤差的計算；線性誤差的計算；串口通迅

1.引言

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

2.測力機自動控制系統的設計

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

2.1 測力機數據分析模塊

⑴ 簡述

傳感器測量結果的線性和重復性是衡量傳感器性能好壞的主要指標。這兩項指標分別受傳感器彈性體是否有裂紋、平面度、表面粗糙度、以及應變片的粘貼質量等多種因素的影響。根據《稱重傳感器檢定規程》[1]以及廠家生產的傳感器準確度級別和量程將儀表捕獲的數據進行計算。得到被測傳感器的重復性及線性。

⑵ 模塊設計

根據被測傳感器的精度等級通過對傳感器進行三次或五次全程測力實驗，在實驗中通過計算機控制液壓系統在設定的遞增載荷點中保持穩定載荷捕獲被測傳感器數據。并創建一個excel文件將捕獲的遞增載荷點數據進行線性和重復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行的測力實驗次數

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--------------------測力機在各遞增點實際加載的載荷

2.2 測力機液壓系統控制模塊

⑴ 簡述

測力機液壓控制系統為液壓式測力機的核心部位，負責液壓式測力機的增減壓部分。由計算機控制增壓泵使用的交流電動機工作頻率，以完成對被測傳感器施加載荷的工作。

⑵ 模塊設計

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。通過計算機的485串行接口將計算機與變頻器連拉起來，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，就可以實現變頻器的頻率控制。

2.3 數據采集模塊

⑴ 簡述

數據捕獲模塊負責對測力機的基準傳感器和被測傳感器的數據進行實時讀取。并在測力機施加的載荷達到遞增點時，基準傳感器和被測傳感器的數據記錄下來傳送給數據分析模塊。

⑵ 模塊設計

本方案使用VB6.0進行軟件編程，儀表使用2000型標準負荷測量儀，按照標準負荷測量儀[3]和變頻器[2]說明書設置MScomm 控件的數據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據通迅格式一致。在串口通迅中需要對從儀表中讀取到的數據進行校驗，一般分為縱/橫向冗余（LRC/VRC）校驗，和環形冗余校驗（CRC）以保證在數據傳送過程中發生的錯誤數據可以被剔除。使設備執行的是正確的數據。因為縱向冗余校驗方法比校適合短數據的接收，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

在確定在收到的數據為正確的數據。并將其轉換為十進制數，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） ‘循環讀取數組變量的內容

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 ‘如果所有接收的數據前兩位是FF 最后兩位是0D則為有效數據

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

在基準傳感器傳送來的數據達到遞增點時，將基準傳感器的數據和被測傳感器的數據一同保存并在實驗結束后，傳送給數據分析

模塊。

3 綜述

本系統在某傳感器生產廠家實際工作，解決了該傳感器生產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工作頻率進行測力機增壓減速，使用標準負荷測量儀外接模塊連接打印機的手動方式完成數據捕獲效率低下的問題，希望能夠對其他測力機生產設計單位有所啟發。

參考文獻

JJG669-2003《稱重傳感器檢定規程》；

《EMERSON ev1000型變頻器說明書》；

《tophung 2000型標準負荷測量儀說明書》；

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管理工作。