液力变速箱测控系统的研制与应用

智 模显 表（ Ｆ ＝ １ 力 温 、 速 能拟 仪） 数输出 带｝ ； 压 、 度转
及流量传感器
度 ： １ 数字（ 当转速 为 ３ ０ ｒ ｍ 时 ， 度为 ±０． ± 个 即 ０ ０ｐ 精 ０ ４ 当转速为 １０ ｒ ｍ时 ， ３ ％； ５ ０ｐ 精度为 ±０ ０ ７ 当转速为 ．６ ％；
３ ３ 数据采 集线路设计 ．
系统数 据采集线路 图如图 ２所示 。系统通 过利用光 电传感器将 输入 ／输 出转速 参数转换 为脉冲信 号 ， 输入 至配套的转速测试仪 中， 并转换 为 ４ ０ ～２ ｍＡ标准 电流信
号， 另外通过 利用压 力 、流量和 温度传感器 分别将对 应 采集 参数转 换 电信号 ， 输入到对 应 智能数 显表 ， 实现 集 中显示 。数 据采 集模 块接 受来 自传感器 和 显示 仪表 的
型 工控 机 。该工控机是一个 １ ” ９ 加固的架装 Ｐ ＡＴ 电 Ｃ／
脑机箱 ， 能够 承受 恶 劣 环境 中常见 的 冲 击 、振 动和 尘 土， 完全满 足本系统 的工作环境 要求 。另外 该工控机 可
容 纳一个 ｌ 槽 Ｐ ／ Ｔ总线无源底板或一个标准 Ｂ ｂ － ４ ＣＡ ａｙ ＡＴ主板和一个 １０ ２ ０ － ２ Ｖ可切换 ＵＬ电源 ， １ 并配有一个 带空气过滤器 的 ８ Ｃ Ｍ 冷 却风扇。 ６Ｆ
作 水平 和维 护工 作 的效率 ， 缩短 了故 障处 理 的时 间。
一 一
操作 台内含 一 套 完整 的提 升 机控 制 电路 。 由
触摸屏 、主控机 Ｐ Ｃ、监控机 Ｐ Ｃ、电流检测模 块、限 Ｌ Ｌ 流模块 、可调 闸模 块、语音报警 模块 、继 电器 板 、各种
理 的时 间 ， 经济社 会效益显著 。２ ｌ 年 ， 项 目获 中国 ０ １ 该
温度传感器 ： 一体化 温度变送器 Ｊ Ｂ， Ｗ 量程 ： ～ ０度
２０ ； ０ 度 精度 ： Ａ级 ， ．％。 ±０ ２
提供 的 ＭＳ ｍｍ 控件实 现程序 设计的简单化和高 效化 Ｃｏ
［１ ２
。
采用 ＶＢ６ ０不但可 以方便 快捷地完成 一般 应用 ， ． 而
智 能数显 表 ： 外供 电源 ２ 变 送 输 出 ： Ｖ Ｄ Ｃ， ４ ４～ ２ ｍＡ， ０ 仪表 供 电 ２ ０ ２ ＶＡＣ。
式中 ： 为 Ⅳ 次采样值 的算术 平均值 ； 为 第 ｆ Ｘ 次 采样 值 ； 为 采样次数 。 Ⅳ
动 打 印。 历 史 曲线界 面主 要 是每 间 隔 ２秒 自动将 采集 数据 保存 ， 并通过 曲线进 行显 示 。
采集 信号 经过一 系列 处理 ， 转换为 数字 信号 输入 被
图 ４ 系统软 件界面 图
与本 次各 采样值 间误 差 的平方 和最 小 ， 其计 算公 式为 ：
Ｅ ： ｍｉ ｎ
［］ｉ ｘ ， 善 ＝［ 一 ］ ｍ ｎ 喜
ｘ （） ２
标 准设 置 界面 主 要是 根据 液 力变 速箱 的型 号 、总 启动 测试界面 主要是 自动保存 各档 的测试数据 ， 保
以模 块化 设计 方式 ， 据教 学或 科研 的实 际需 要 ， 活 根 灵
器， 绞车 （ 三相 电机驱动） 构成 ， 仿真程度 高 。主要 反映 了
立 井罐 笼 提 升 的基本 环 节 、信 号 闭锁 系统 及 安全 回路 的 内容 。通 过操 作 和程 序 的编 写 能使 同学 们对 罐 笼提 升 系统 、信号及 闭锁 、安 全回路 的基本 原理和常 识有 一 定 的了解 和认识 ， 能够对 Ｐ ＬＣ程序进 一 步理 解 ， 高操 提
１０ｒｍ 时 ， ０ ０ｐ 精度 为 ± ０ １ 。 ．％）
键盘 、鼠标
Ａ ２ ｖ电源 ｃ２０
— 『 ｌ 嚣 — ｌ＝ 二｛ ＝
Ａ Ｍ ４ １ Ｉ ＤＡ ０ ７ ｌ ： ｊｌ ＝＝ ＝ ＝ 二
——丌一 ＿ 串口通讯
．பைடு நூலகம்
厂——————一
｛ ｝
｛ ｝
启 动测 试 、报 表输 出 、历 史 曲线及 系统 退 出等六 个界
面 。系统 软件 界面 图如 图 ４所 示 。
图 ３ 软 件 主程 序 图
４ ２ ／ 采样 数据 的处 理 ． Ａ Ｄ
由于测控 系统在 运行 中可 能会受 外界 干扰 ， 干扰 受
的信 号经 Ａ／ Ｄ转换后 的结果 会偏离 真实值 ， 因此必须进 行 数字滤 波【 。本测控 系统对 Ａ／ 采样值 采用算 数平 引 Ｄ 均值法［ ， 圳 即寻找一个 作为本次采样 的平均值 ， 使该值 客户信息界 面主要是 出入客户名称 、合 同号 、测试 编号 、产品型号 、总成号 、系列号及进出厂 日期等信息 。
须将 这 些 数字 量 转化 为带 有 工程 单 位 的数 字量 。本 测
控 系 统 的被 测物 理 量 与传感 器 或仪 表 输 出之 间呈 线性 关系 ， 因此采用 线性参数 的标 度变换［ 。其变换公 式为 ：
ｙ ＋Ｈ －） ＝ 熹 （ Ｎ Ｎ Ｎｘ Ｌ ｆ —、
＼ （ ｊ ３ ）
图 ２ 系统 数据采 集线路 图
４ 系统 软 件 设 计
ＩＣ ６ ０ Ｐ － １ 型工控机是液力变速箱测控系统的核心控 制器件 ， 它是 测控 软件 系统的载体 。本 测控软件 系统是 采用Ｖ ｓａ ａｉ ．（ Ｂ ．） ｉ ｌＢ ｓ ６ ０Ｖ ６ ０为开发工具 ， ｕ ｃ 结合Ｗｉｄ ｗｓ ｎｏ
块 与工控 机 实 现通信 。
采用 ＲＳ ４ ５ － ８ 通讯接 口实现 Ｉ ６ ０工控机与转换模块 ＰＣ １
之 间的数 据传输 ， 输入 的数据 经过 工控机 处理后 ， 现 实 液 晶屏 显示 和 报表 打 印。
３ 系 统硬 件设 计
３ １ 中央控 制单元 ．
系统 的中央控制单元使用研华公司设计的 Ｉ Ｃ ６ ０ Ｐ － １
流量 传感器 ： 轮流量计 ， 涡 精度 ： ５级 ； ０． 最大流量 ４ ０ ／ ｎ ２ ｍ３ ｈ ； ０ Ｌ ｍｉ （４ ／ ）输出信号 ： ～２ｍＡ。 ４ ０
且可通过 Ｗｉｄ ｗｓＡＰ 调用 、动态 库（ Ｌ文件） ｎｏ Ｉ ＤＬ 扩展
等方法实现 复杂的功能 ， 充分扩展 ＶＢ应用程序 的功 能。
ＡＡ 块 转Ｍ Ｄ模 换
４ ０ ｌ Ｓ ２８ Ｉ Ｉ ６０ ５ ２ ／５ Ｐ ２ Ｒ ３４ Ｃ１
＝ ＝ 工控机 ＝＝ ０一
图 １ 系统 总体框架 图
本测控系统利用温度 、压 力 、转速及流量 等传感器 采集液力 变速箱 的各种测 试信号 ， 将采集 的各种测 试信
用 ２ ２ ３黼 ） 年 １ 期 ０
行 业 应 用 与 交流
ｎｄ ｓ ｒ ｌ ｐ ｉ ａ ｉ ｓ ａ ｄ Ｃｏ ｍｕｎ ｃ ｔ ｓ ｕ ｔｉ ａ Ａｐ ｌ ｔ ｃ ｏｎ ｎ ｍ ｉａｉ ｏｎ
光 电转速传感器 ： Ｂ ２ 供 电电源 ： ２ ２ Ｖ； Ｓ ３ Ｍ， ＤＣ１ ～ ４ 精
成号 选择 、调 用 不 同的测 试标 准参 数表 。
由一元 函数 求极值 原 理 得
存 的测试 数 据实 时显 示在 窗 口右 中部分 的列表 中。
报表 输 出界 面 主要 是 液力 变 速 箱 测试 完 毕后 ， 按 照用 户选定 的测试编号 自动生 成 Ｅ ｃ ｌ ｘ ｅ 格式 报表 ， 自 并
４ １ 主程序流 程 ．
软件主程序流程如 图 ３所示 。本程序 采用时钟触发 的方式读取数据 并进行相关处理 。此流程 中只列 出了一
智能 流量 积算 仪 ： 送输 出 ： 变 ４～２ ｍＡ ； ０ 仪表供 电
２０ ２ ＶＡＣ。
些主要 的软件模 块 ， 另外一些软件模 块再 次不再赘述（Ｉ ３ 。
号先 输入 到带模 拟输 出的智 能数显仪表 集 中显示 ， 能 智
数显仪表 一方面 实现现场 显示 ， 另一方 面将 处理 后的数 据转换为模拟信号输 出至 ＡＤ ＡＭ４ １ 数据采集模块 ， ０７ 再
经过 ＡＤ ＡＭ４ ２ 完成模拟信号到数字信号的转换 ， ５０ 然后
模拟信号 ， 并转化 为数 字信号 ， 通过 ＲＳ ３ ／ ８ 转换 模 ２２４５
过卷开 关、停车开 关、 中间继 电器 、Ｌ Ｄ数码管、报警 Ｅ
电路 及 各 种信 号指 示灯 。
３ ２ 提升机模 拟教学 实训装置 ．
该 装 置 由操作 台和提 升模 型 组成 。
核 心部 分是 由 ＰＬＣ 可编程 控 制器 ， 三相 电机变 频
４ 结 束 语
该系统融合计 算机技术 、可编程控制技术 、现场总 线通讯 技术 、变频 调速 技术 、电力拖动 自动化 技术等 ，
中的事件驱动机制和面 向对象编程 ， 过 Ｍｉｒ ｓｆ 公司 通 ｃｏｏｔ
３ ２ 传感器 技术参数 。
压力 传感器 ： 扩散硅压力变送 器 Ｊ ＹＢ， 量程 ： ～３ ０ ．
５ ａ １ 路 ） ～１ ０ ａ３ ） ～０ ３ （ 路） ａ 精 Ｍｐ （１ 、０ ．Ｍｐ （ 路 、０ ．５１ Ｍｐ ； 度 ： ．５ 输 出信号 ： ～２ ｍＡ。 ±０ ２ ％； ４ ０
为被测量量程的
上限； ｙ为标度变换后 的数值 ； 为 ｙ 对应的 Ａ Ｄ转 Ⅳ￡ ， ／
换后 的数 字量 ；７ Ｊ 为 对 应的 Ａ／ Ｖ Ｄ转换后的数字量 ；
Ｘ 为 ｙ所对应 的 Ａ／ 转换后 的数字 量 。 Ｄ
４ ３ 系统软 件界面设计 ．
本测 控系统 的软 件界面 包括客 户信息 、 标准设置 、
彳 亍业 应 用 与 交 流
ｎ ｕｓ ｒａ ｄ ｔｉ ｌ Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｓ ａ ｄ Ｃｏｍｍ ｕ ｃ ｔ ｓ ｌ ｔ ｃ ｏｎ ｎ ｎｉａ ｉ ｏｎ
自 化 术 应 ２１年 １ 第１ 动 技 与 用》０２ 第３卷 期
编程 技巧 、组合通讯 、综合应用 、安装操作及检测维护 。
组装 出多种实 验 电路 ， 为煤 矿 电气操 作维护 技术 管理人 员 的培 训 实 验 科 研 构 建 了一 个 方 便快 捷 高 效 的平 台。
矿用可 编程控 制器 及提升机 模拟教学 实训 平台的 建立 ， 将大 大增 强煤 矿 机 电技 术人 员培 训工 作 的针对 性 、 实 效性 ， 高操 作水 平和维 护工 作的效 率 ， 短 了故 障处 提 缩
煤 炭工 业 科技 进步 三 等奖 。
仪表 及 指示 灯 等组 成 。
～ 一
模 拟提 升装置 由三菱变频器 、试验 电机 、减速
作 者 简介 ： 鹏 （ ７ 一 ， 本 科， 殷 １ ４ ） 男， ９ 高级工程 师， 事技术 管 从
理 工作
机 、导 向轮 、低速 反馈 轴编器 、高速反馈轴 编器 、提升 钢丝绳 、提升 容器 、稳罐 装置 、深度 指示器 、减速开 关、 （ 接第 ８ 上 ６页 ） 以滤 掉干 扰 信号 。 此外 ， 在这 个 电路 里 ， 由于各 个芯 片 的运 作都 要经
行 业 应 用 与 交 流
ｎ ｕｓ ｒ ｐ ｉ ａ ｉ ｓ ａ ｄ Ｃｏｍｍ ｕ ｉ ａ ｉ ｓ ｄ ｔ ｉ Ａｐ ｌ ｔ ａｌ ｃ ｏｎ ｎ ｎｃ ｔ ｏｎ
《 动 化 技 术 与 应 用 》２ ２年 第 ３ 自 ０ｌ １卷第 １期
式 中 ： 为被测量量程的下 限 ；
，
到工 控机 中， 这些数 字量信 号虽 然标示 了被测参 数 的大 小 ， 不是 被测 量 的工程 量值 。为方 便 于操 作者 理解 ， 但
５ 结 束 语
本测控系统采用 ＲＳ ８ ４ ５总线技术和 ＶＢ ０ ６． 软件 工 具 进行 系 统开 发 ，并在 液力 变 速箱 测 试 台上 安装 和使 用 。 自该 系统 投入 使用 以来 ， 已完成 ５ ０多台液力变速 箱 的测 试 。现场 应用表 明 ， 测控 系统性 能表 现 良好 ， 该 且 稳定 可靠 ， 能够 很好的配 合液力变速 箱测试 台完成对 液 （ 下转第 ９ 页 ） ５