一鍵式體積管（主動(dòng)式）自動(dòng)檢定控制系統(tǒng)

摘 要：文章介紹了利用Visual Basic控制運(yùn)動(dòng)板卡，信號(hào)采集板卡等，對(duì)體積管進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)一鍵式自動(dòng)檢定流量計(jì)的過(guò)程。

關(guān)鍵詞：一鍵式；信號(hào)采集；體積管

目前有大量的小口徑液體流量計(jì)需要校準(zhǔn)，流量實(shí)驗(yàn)室使用的是一套主動(dòng)式體積管承擔(dān)建校準(zhǔn)任務(wù)，體積管具有流量穩(wěn)定性好，精度高等特點(diǎn)。為了提高檢定效率，減少人為參與的程度，最好能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵式自動(dòng)完成流量計(jì)的檢定工作，針對(duì)上述需求，研發(fā)出了適用流量實(shí)驗(yàn)室體積管的自動(dòng)檢定控制系統(tǒng)。

1 自動(dòng)檢定控制系統(tǒng)部分硬件

本套系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)軟件與專用體積管控制器（脈沖信號(hào)，光柵信號(hào)，以及電流信號(hào)）、專用運(yùn)動(dòng)控制板卡（伺服電機(jī)）相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及伺服電機(jī)的控制。

上位機(jī)軟件是使用Visual Basic語(yǔ)言編寫(xiě)，以及結(jié)合Office Access軟件等，運(yùn)行于Windows XP操作系統(tǒng)上的專用計(jì)量檢定軟件系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)包括兩部分功能，其中一部分是信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理計(jì)算部分，另外一部分是通過(guò)專用控制板卡進(jìn)行實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的控制，以及閥門的開(kāi)關(guān)操作等。

自動(dòng)檢定控制系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1。

1.1 光柵尺

光柵尺采用的是長(zhǎng)春光機(jī)有限公司提供的高精度專用光柵尺。

1.2 伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)板卡

伺服電機(jī)的控制使用AD Link的MP-C152進(jìn)行控制。

MP-C152是一款PCI總線接口的控制板卡，該板卡直接安裝于計(jì)算機(jī)中，使用VB編程工具結(jié)合板卡提供的專用接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了伺服電機(jī)的控制。結(jié)合實(shí)際效果檢驗(yàn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

1.3 AD采集板卡

AD信號(hào)采集使用的是AD7794芯片，該芯片具有16位的采集精度，能夠滿足系統(tǒng)針對(duì)溫度，壓力信號(hào)的采集精度要求。

1.4 脈沖信號(hào)采集板卡

脈沖信號(hào)的采集包括針對(duì)光柵尺的信號(hào)采集以及被檢表的信號(hào)采集。針對(duì)體積管上安裝的高頻光柵，系統(tǒng)采集電路為TTL電平輸入，兩路相位差90°的TTL差分信號(hào)，頻率范圍為0.1Hz-40kHz，要求采集精度優(yōu)于0.02%。依據(jù)上述要求，頻率計(jì)算采用計(jì)算方式依據(jù)《GBT17286[1].3-1998液態(tài)烴動(dòng)態(tài)測(cè)量體積計(jì)量流量計(jì)檢定系統(tǒng)-第3部分脈沖插入技術(shù)文獻(xiàn)》中提出的雙計(jì)時(shí)脈沖插入法。根據(jù)GBT17286[1].3-1998文獻(xiàn)，為了獲得優(yōu)于0.01%的分辨率，采樣周期T的時(shí)間要大于CPU基準(zhǔn)周期至少20000倍。采樣周期T是1秒。那CPU基準(zhǔn)周期不能高于50us。而在此控制器中的CPU定時(shí)器采用11.0592 MHz的晶振，基準(zhǔn)周期是1.085us，滿足精度優(yōu)于0.02%需求。

光柵脈沖采集采用美國(guó)Lsi計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的專用芯片，該芯片廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床檢測(cè)，24位雙軸正交信號(hào)鑒相器，對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)具有很大的帶寬。在35M頻率，四倍頻正交鑒相情況下，計(jì)數(shù)頻率可達(dá)17M。我公司所設(shè)計(jì)的檢測(cè)儀的頻率是11.0592M，在四倍頻正交鑒相情況下，計(jì)數(shù)頻率可達(dá)5M，滿足3M的要求。

2 自動(dòng)檢定控制系統(tǒng)部分軟件

2.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu)

自動(dòng)檢定控制軟件系統(tǒng)包括信號(hào)采集、伺服電機(jī)的控制、計(jì)量檢定數(shù)據(jù)處理，以及流量計(jì)的檢定結(jié)果輸出等組成。系統(tǒng)模塊組成如圖2所示。

2.2 自動(dòng)檢定控制軟件子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)是本軟件系統(tǒng)的核心控制部分，通過(guò)設(shè)置流量計(jì)的基本信息，以及設(shè)置檢定參數(shù)后，操作人員點(diǎn)擊“檢定開(kāi)始”按鈕，該子系統(tǒng)將按照設(shè)置的檢定參數(shù)，自動(dòng)完成所有流量點(diǎn)的檢定工作，在完成所有流量點(diǎn)后，將體積管恢復(fù)到初始狀態(tài)，包括停止電機(jī)運(yùn)行，體積管恢復(fù)到原點(diǎn)，以及關(guān)閉管路上的閥門。

2.2.1 流量計(jì)參數(shù)設(shè)置。流量計(jì)參數(shù)包括流量計(jì)的類型，供電電源，儀表信號(hào)，流量范圍等基本參數(shù)信息。

2.2.2 自動(dòng)檢定參數(shù)設(shè)置。自動(dòng)檢定參數(shù)設(shè)置包括檢定的流量點(diǎn)，每個(gè)流量點(diǎn)檢定次數(shù)，檢定時(shí)間，檢定流量以及伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速等參數(shù)信息。軟件系統(tǒng)按照設(shè)置的參數(shù)，針對(duì)設(shè)置的參數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)判斷設(shè)置參數(shù)是否有效，例如依據(jù)檢定流量計(jì)設(shè)置的檢定時(shí)間大于體積管的最大容積時(shí)，系統(tǒng)給出錯(cuò)誤提示，重新設(shè)置參數(shù)。

2.2.3 一鍵式自動(dòng)檢定流程描述。一鍵式自動(dòng)檢定流量如圖3所示。

2.2.4 檢定數(shù)據(jù)保存。完成流量計(jì)的所有檢定工作后，系統(tǒng)自動(dòng)的將內(nèi)存數(shù)據(jù)保存到Access數(shù)據(jù)庫(kù)中，保存的數(shù)據(jù)包括了原始采集數(shù)據(jù)信息，被檢表處的溫度，壓力，被檢表的脈沖以及體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積值等信息。

2.2.5 檢定數(shù)據(jù)輸出。系統(tǒng)借助于Visual Baise的水晶報(bào)表類庫(kù)將流量計(jì)的基本信息以及檢定數(shù)據(jù)等信息，在系統(tǒng)中可以直接連接打印機(jī)，進(jìn)行打印輸出。

3 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)研發(fā)成功后，經(jīng)過(guò)在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際應(yīng)用，取得了較好的效果，大大提高了檢表效率。

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