测力机自动控制系统设计方案

摘 要：称重感器的生产过程中需要对传感器的进行多次测力试验，并对测力实验中得到的数据进行计算。以得出该传感器的重复性误差、线性误差等关键数据。为此测力实验中使测力机中的仪表和计算机之间实现通迅，利用串口技术实现数据的实时采集、传输和计算能极够极大的提高生产效率。

关键词：重复性误差的计算；线性误差的计算；串口通迅

1.引言

在传感器生产过程中，需要在进入每个工序之前对传感器进行测力实验。通过对传感器的重复性和线性的监测，保证传感器完成贴片工艺后的传感器状态的良好防止出现弹性体损坏，或电路问题的传感器进入下道工序。在这期间需反复对传感器进行测力实验，因此测力机的自动化程度越高，就越能够从更大的节约企业的人力和时间成本。对传感器生产企业有着重要意义。

2.测力机自动控制系统的设计

本方案采用的液压式测力机，由液压缸、基准传感器、均压垫、增压装置组成。电气控制系统则是将传感器同仪表连接后并将仪表通过232串行接口同计算机连接。通过VB6.0编写测力机自动控制系统完成该测力机的自动控制。该系统包括三个模块即数据采集模块、液压系统控制模块和数据分析模块。

2.1 测力机数据分析模块

⑴ 简述

传感器测量结果的线性和重复性是衡量传感器性能好坏的主要指标。这两项指标分别受传感器弹性体是否有裂纹、平面度、表面粗糙度、以及应变片的粘贴质量等多种因素的影响。根据《称重传感器检定规程》[1]以及厂家生产的传感器准确度级别和量程将仪表捕获的数据进行计算。得到被测传感器的重复性及线性。

⑵ 模块设计

根据被测传感器的精度等级通过对传感器进行三次或五次全程测力实验，在实验中通过计算机控制液压系统在设定的递增载荷点中保持稳定载荷捕获被测传感器数据。并创建一个excel文件将捕获的递增载荷点数据进行线性和重复性计算并可以打印出来。线性误差的计算方法为用各递增荷点的理论载荷值与几次测力实验中各递增载荷点的平均实测值的差的绝对值除以传感器量程。重复性误差的计算方法为几次测力实验中各递增载荷点实测值之差的最大值除以传感器最大量程。各递增载荷点的理论载荷值计算方法如下：

Dmax = （Dmax1+Dmax2+……+Dmaxn）/n

Dvalue=Dmax/max*M

Dmax----------------传感器最大量程的实测值的平均值

n---------------------传感器测力每次检定过程中进行的测力实验次数

Dvalue-------------被测传感器各递增载荷点的理论值

max-------------------传感器最大量程

M--------------------测力机在各递增点实际加载的载荷

2.2 测力机液压系统控制模块

⑴ 简述

测力机液压控制系统为液压式测力机的核心部位，负责液压式测力机的增减压部分。由计算机控制增压泵使用的交流电动机工作频率，以完成对被测传感器施加载荷的工作。

⑵ 模块设计

本方案采用的ev1000型变频器，该变频器支持485接口的串行通迅方式。通过计算机的485串行接口将计算机与变频器连拉起来，在软件中使用HScroll控件的值控制传感器的工作频率，将HScroll控件的最大值设为变频器的最大工作频率，本款变器为工频变频器，故最大值为50HZ最小值为0HZ。使用timer控件不停的读取hscroll控件的值，将其通过MScomm控件发送到变 频器。使变频器的工作频率和HScroll控件中的值一致。只要拖动HScroll控件的滑动块，就可以实现变频器的频率控制。

2.3 数据采集模块

⑴ 简述

数据捕获模块负责对测力机的基准传感器和被测传感器的数据进行实时读取。并在测力机施加的载荷达到递增点时，基准传感器和被测传感器的数据记录下来传送给数据分析模块。

⑵ 模块设计

本方案使用VB6.0进行软件编程，仪表使用2000型标准负荷测量仪，按照标准负荷测量仪[3]和变频器[2]说明书设置MScomm 控件的数据通迅格式包括波特率和校验位、停止位与仪表和变频器的数据通迅格式一致。在串口通迅中需要对从仪表中读取到的数据进行校验，一般分为纵/横向冗余（LRC/VRC）校验，和环形冗余校验（CRC）以保证在数据传送过程中发生的错误数据可以被剔除。使设备执行的是正确的数据。因为纵向冗余校验方法比校适合短数据的接收，被广泛的用于，自控仪表，变频器的串行通迅，所以本方案代码如下：

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

在确定在收到的数据为正确的数据。并将其转换为十进制数，并将其正确显示在软件窗体上代码如下：

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） ‘循环读取数组变量的内容

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 ‘如果所有接收的数据前两位是FF 最后两位是0D则为有效数据

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

在基准传感器传送来的数据达到递增点时，将基准传感器的数据和被测传感器的数据一同保存并在实验结束后，传送给数据分析

模块。

3 综述

本系统在某传感器生产厂家实际工作，解决了该传感器生产厂家长期以来依靠变频器的电位器旋钮手动控制增压泵使用的交流三相异步电动机工作频率进行测力机增压减速，使用标准负荷测量仪外接模块连接打印机的手动方式完成数据捕获效率低下的问题，希望能够对其他测力机生产设计单位有所启发。

参考文献

JJG669-2003《称重传感器检定规程》；

《EMERSON ev1000型变频器说明书》；

《tophung 2000型标准负荷测量仪说明书》；

张辉、李荣利、王和平著《VISUAL BASIC串口通信及编程实例》；

作者简介

郭琦（1982-），男，汉族，从事自动化及安全生产管理工作。