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1MN国家基准测力机工作状态监控的研究与应用

李春光  
【摘要】:1MN静重式基准测力机是属于大型、复杂、高精度的设备。对于一个国家在国民经济建设中占有重要的地位。测力机是用于检定负荷传感器、进行力值计量和力值国际比对的大型精密的仪器设备。本文主要以此为研究对象,在以下几个方面进行详细的分析研究,对所涉及的问题都提出了切实可行、合理的解决方法并应用于实践,主要内容有: 分析基准测力机的机械结构和主要部件对检测精度的影响 1MN静重式基准测力机的机械结构非常复杂,必须对每个执行部件进行详细的分析,掌握其机械原理、熟悉其工作过程。主要机械部件有:砝码——力值检测的基准,爪子——支撑砝码的装置,固定笼——放置砝码的装置,移动笼——升降砝码的装置,预加载——向吊挂施加压力的装置,吊挂——放置检测砝码的装置,杠杆机构是平衡吊挂重量的装置,还有防摆机构是阻止吊挂摆动的装置。本文对以上部件进行了分析,并在防摆机构和平衡杠杆机构对测量精度的影响进行了定量的分析,从而在理论上保证了测量精度的实现,并提出了相应的解决方法。 分析基准测力机的监控组成和方式 1MN静重式基准测力机的执行机构数量多、执行过程复杂、控制难度大。本文介绍了一种三级的控制模式,第一级是上位机由工业控制计算机构成,是操作人员操作测力机的平台,是人机控制界面,操作人员主要通过工业控制计算机操作测力机;第二级是下位机由PLC和单片机组成,主要接收上位机的控制指令和驱动执行部件工作,并时刻返回其工作状态;第三级为具体的实行部件。其中上位机与下位机的通讯主要是以串口为主,还有通过I/O板与PLC通讯,对串口的通讯和I/O板通讯作了详细的介绍。 基准测力机上位机监控软件的编制,界面的选择,数据处理和打印 本文主要介绍应用Visual C++编程工具来完成上位机的软件编制。用串口通讯来控制下位机和两块2000表,还有通过I/O板与PLC通讯。在界面选择 WP=74 上,主要以可视化的控制,形象化的显示,所见即所得的思想,利用利用VC++强大的编程能力,使控制过程可视化,在可视化的基础上使控制过程形象化。既每个命令的执行,执行的进度都通过形象的图形表示。整个操作界面由工具栏,菜单栏和控制图形组成,控制画面采用力基准机的平面图形,这样就可以给操作者一个很形象的感觉,面对操作界面就象直接操作力标准机一样,图形中具体的每个部件都可以点取,来实现相应的功能,在执行过程中还可以动画显示其进行程度。并且还以不同的部件颜色来表示当前的状态。让操作者一目了然。在数据处理及打印方面,主要采取编制通用的类库,使其不管使用何设备采集的数据,都能使用本程序处理,扩大本软件的使用范围。 四.通过本课题的研究,得到几点结论如下 1.首次在测力机领域将大型复杂的静重式测力机抽象简化为可在操作屏幕上显示的图象。这也为与之相关的复杂设备抽象简化提供了良好的例子。 2.首次详细讨论了DM-100静重式力标准机的结构组成与特点,对其特有的机构——水平防摆与平衡机构对系统测量精度的影响进行了精确的分析,并讨论了其影响的结果和应对措施,近而证明了DM-100静重式力标准机大型复杂高精度设备的精确控制的重要性。 3.提出并实现了大型复杂设备工作过程的智能控制运行,和工作状态的实时监控。采用由微机或工控机作为上位机进行上位控制,可编程控制器(或其他微处理器),单片机等作为下位机进行现场控制的监控方案,经实践证明是合理的、可行的、满足控制要求。 4.提出和运用软件技术,实现了测力机工作状态和操作过程的动画显示。这样一个可视化的控制,形象化显示的操作系统,把国内大型复杂设备的监控技术推到一个新水平,并为今后该领域的发展打下了一个良好的基础。 5.运用智能控制的思想,在工作状态监控,数据处理,打印预览和打印中进行了有益的尝试。 6.实现了力标准机工作过程的全自动化,还提供了手动方式工作。这为不同的操作提供了实现的可能,也利于恢复操作过程中的错误。 本项目虽然是对大型复杂设备监控的研究和应用,但是也同样使用与结构类似的其他测力机设备,目前已把此监控操作系统运用到(600公斤、1000公斤和10000公斤测力机等)不同型号的测力机中,经过生产部门的使用,效 WP=75 果很好。所以也为其他设备的监控实现提供了借鉴。


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