梁加载试验系统计算机网络控制系统设计.pdf

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1、第５期（总第１９８期）机械工程与自动化Ｎｏ．５２０１６年１０月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＯｃｔ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０５-０１７６-０３梁加载试验系统计算机网络控制系统设计赵媛（太原科技大学机械工程学院，山西太原０３００２４）摘要：设计了梁加载试验系统的计算机网络控制系统，控制系统基于单片机和ＬａｂＶＩＥＷ的串口通信实现。介绍了计算机控制系统的结构，分别进行了控制系统的硬件设计、就地控制器单片机的软件设计和上位机ＬａｂＶＩＥＷ的软件设计。首先进行了硬件连接和资源分配设计，然后基于３种加载模式的实现设计了单片机

2、的主程序流程，利用ＶＩＳＡ设计了ＬａｂＶＩＥＷ与单片机的串口通信程序，利用ＬａｂＳＱＬ工具包设计了数据记录程序，最后进行了前面板监控界面设计。控制系统可以实现手动、连续和极限３种加载模式，可以设定加载参数并对试验过程进行实时监控、显示和记录试验数据，很好地实现了梁加载试验的自动化控制。关键词：梁加载试验系统；计算机网络控制系统；单片机中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ0引言量模块和通信模块。控制模块主要根据测量模块测量梁加载试验是为了测量梁在外载荷作用下的工作到的数据和上位机发送的控制信号控制加载液压系统性能，本文的梁加载试验系统采用液压加载方式，由的动作，控制加

3、载的执行和停止；测量模块负责从各个１１个加载油缸并联进行加载。系统由液压泵站、电气传感器采集力、位移，并通过ＡＤ转换模块将其转换为控制系统、油缸组件、传感检测系统和计算机网络控制相应的数字量；通信模块负责将测量到的数据传送给系统组成。采用１１个力传感器检测各油缸的加载力，上位机，同时接收上位机发送的指令。１个位移传感器检测梁中部的位移。计算机网络控制系统的功能主要是控制加载系统加载或停机，实现多种加载模式，显示和记录加载力和位移数据，实现系统故障报警，对试验过程进行全面监控。串口经常用于计算机与外部串行设备之间的数据传输，利用串口通［１］信对仪器进行控制不仅简单易行

4、而且价格低廉。本文设计的控制系统利用就地控制器与监控计算机的串口通信来实现。1控制系统硬件设计就地控制器采用５１系列单片机，系统硬件连接原理如图１所示。其中，１３路ＡＤ分别接１１个力传感器和１个位移传感器，测量加载力和梁中部位移，预留一路；３路ＤＩ分别用于油温高、液位低、电机过载报警；１路ＤＯ接电磁卸荷阀；１路ＲＳ４８５与上位机通图１控制系统硬件连接原理图信，用于向上位机传送数据和接收上位机传送的指令。单片机程序采用Ｃ５１语言编写，包括主程序、参就地控制器将１１个加载力和梁中部位移值以及故障数初始化子程序、数据处理子程序和中断调用程序（包［２］报警信号通过４８５通信

5、口传送给上位机，同时根据上括定时器、串口的中断服务程序）。程序在完成参数位机发送的指令控制液压加载系统实现各种模式的加设置、串口初始化之后，根据上位机发来的加载模式指载操作。令分别执行相应的控制程序。有手动加载、连续加载2控制系统软件设计和极限加载３种加载模式，手动加载用于对加载力进行２．１就地控制器软件设计调节，使各加载力的大小符合设定要求；连续加载实现就地控制器软件主要包括３个模块：控制模块、测以加载-卸载为周期的循环加载；极限加载实现一定时收稿日期：２０１６-０２-２９；修订日期：２０１６-０７-１０作者简介：赵媛（１９８８-），女，山西平遥人，助教，硕士，主

6、要研究方向：机电一体化控制。２０１６年第５期赵媛：梁加载试验系统计算机网络控制系统设计・１７７・间的持续加载。在连续加载和极限加载模式下，构建了制器送来的测量数据，将数据显示在监控界面上，供用计时计数装置，定时触发卸载阀得电或失电，对加载时户观察系统加载情况，并对数据进行处理和记录；根据间和次数进行控制。控制系统主程序流程如图２所示。系统设定将测量数据与标准值进行对比，控制系统继续加载或停止加载。本文采用ＬａｂＶＩＥＷ软件开发上位机软件。Ｌａｂ-ＶＩＥＷ是一种图形化的编程语言，可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，并且提供了很多与传统仪器（如示波器、万用表）

7、外观类似的控件，可方便灵活地创建用户界面。２．２．１ＬａｂＶＩＥＷ程序编写ＬａｂＶＩＥＷ的上位机程序包括参数初始化程序、串口通信程序、报警处理程序、数据记录程序、计时程序和事件处理程序。串口通信程序实现串口数据接收、处理和显示，以及数据发送功能。与控制器的串口通信程序利用ＶＩ-ＳＡ（ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｏｆｔｗａｒｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）来完成。ＶＩＳＡ是ＬａｂＶＩＥＷ中驱动程序间相互通信的功［３］能模块。ＬａｂＶＩＥＷ的串口通信ＶＩ位于Ｉｎｓｔｒｕ-［４］ｍｅｎｔＩ／Ｏ的Ｓｅｒｉａｌ中，比较常用的有ＶＩＳＡＣｏｎ-ｆｉｇｕｒｅＳｅｒｉａｌＰ