工程機(jī)械全自動(dòng)檢測系統(tǒng)

　　工程機(jī)械全自動(dòng)檢測系統(tǒng)是由檢測系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、管理系統(tǒng)組成，具有小型化、集成化和智能化的特點(diǎn)。它采用集中控制模式，通過多通道傳感器和信號(hào)預(yù)處理對(duì)工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電氣、制動(dòng)力、尾氣煙度、速度等進(jìn)行檢測。其中檢測系統(tǒng)是其重要組成部分，由主控系統(tǒng)、注冊(cè)系統(tǒng)及外圍設(shè)備構(gòu)成。檢測系統(tǒng)的框圖如圖1所示，基本要求是：
　　(1)計(jì)算機(jī)硬件配置應(yīng)滿足軟件系統(tǒng)的要求。
　　(2)系統(tǒng)應(yīng)具有良好的抗干擾性能。
　　(3)具有良好的價(jià)格比。
　　由圖1可知傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和控制的首要環(huán)節(jié)，起著準(zhǔn)確檢測工況及故障信息的作用。所以傳感器信號(hào)的處理對(duì)整個(gè)檢測系統(tǒng)的可靠性起非常重要的作用。
　　1 傳感器信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)
　　傳感器主要是接受被測對(duì)象的各種非電量信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)(圖2)。但此信號(hào)一般比較小，須經(jīng)過放大處理，提高信噪比，抑制零漂，增強(qiáng)抗干擾能力，以滿足數(shù)據(jù)采集板的要求。
　　1.1 制動(dòng)壓力傳感器的信號(hào)處理方法
　　用于檢測工程機(jī)械制動(dòng)力的傳感器是全橋壓力傳感器，一端是全橋壓力傳感器的橋式電路，采用Rs1、Rs2和電位器Rw調(diào)零，其中橋式電路的四個(gè)電阻R1=R2=R3=R4。另一端是大范圍增益調(diào)整電路，采用AD522高精度型放大器，AD522內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用運(yùn)放和電阻的組合外，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)保護(hù)端(DGND)，它使放大器適應(yīng)惡劣環(huán)境下的檢測工作。
　　1.2 轉(zhuǎn)度傳感器的信號(hào)處理方法
　　光電轉(zhuǎn)速傳感器輸出幅值+12V，并與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖序列信號(hào)，因此只需要經(jīng)過一級(jí)電壓跟隨器進(jìn)行信號(hào)處理。
　　2 數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)
　　系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要包括模擬量信號(hào)接口板、開關(guān)量信號(hào)接口板和數(shù)據(jù)采集板等組成，如圖3所示。它說要完成對(duì)各路信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，并傳送給主控機(jī)。
　　C80采集板是數(shù)據(jù)采集的核心，它控制數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，是一種高性能的32位微處理芯片，其內(nèi)部集成了中央處理器CPU、時(shí)鐘發(fā)生器、 DMA控制單元、中斷控制單元、定時(shí)控制單元、總線接口單元、總線控制邏輯單元、等待控制單元以及大容量的SRAM、EPROM等。其指令與 8086/8088匯編語言指令兼容，并能運(yùn)行與MS-DOS兼容的軟件。
　　C80芯片配置的可編程中斷控制器8259A，用于接收來自STD總線的信號(hào)，負(fù)責(zé)對(duì)外圍設(shè)備的中斷。主板8259A共有8個(gè)中斷，其中 INT P8中斷源被系統(tǒng)指定為連接于8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器作為系統(tǒng)時(shí)鐘中斷。其它中斷源連接打印中斷、外界中斷或系統(tǒng)保留等。此外，8253芯片的三個(gè)獨(dú)立的 16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其中0定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸出在C80內(nèi)部連接一中斷輸出，在C80內(nèi)部連接一中斷輸出和INTP0作為時(shí)鐘或周期性中斷源。1定時(shí)/計(jì)數(shù)器在C80內(nèi)部作為串行通訊單元的波特率發(fā)生口用：2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸出連接STD總線的CNTRL信號(hào)端，提供給STD總線上其他設(shè)備用。
　　2.1 模擬信號(hào)的采集
　　采集模擬信號(hào)是通過AD574 A/D接口板實(shí)現(xiàn)的。通道部分具有單端32路輸入，并將選中的信號(hào)送入放大器后，由4片LF13508組成模擬多路開頭直接送到主控機(jī)中。
　　2.2 開關(guān)量輸入信號(hào)的調(diào)理
　　開關(guān)量輸入信號(hào)接口模板主要接收外部裝置或過程的開關(guān)狀態(tài)信號(hào)是以邏輯“1”或“0”出現(xiàn)的，其信號(hào)的形式是電壓、開關(guān)的觸點(diǎn)。為了將外部信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)，必須將現(xiàn)場輸入的開頭信號(hào)經(jīng)過整形電路、濾波電路、隔離電路轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接收的邏輯信號(hào)。
　　2.3 數(shù)字信號(hào)的采集
　　在數(shù)字信號(hào)接口板上有五片8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以提供15路通道。每個(gè)通道可以單獨(dú)使用8253，它對(duì)外部時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)和記數(shù)。
　　3 檢測系統(tǒng)的軟件
　　本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮腂orland C++語言設(shè)計(jì)開發(fā)。注冊(cè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)登錄被檢工程機(jī)械相關(guān)信息并發(fā)送到主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)接受注冊(cè)系統(tǒng)的注冊(cè)內(nèi)容，并進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。
　　3.1 注冊(cè)系統(tǒng)
　　注冊(cè)系統(tǒng)對(duì)待檢工程機(jī)械進(jìn)行登錄，它可以存儲(chǔ)19輛工程機(jī)械的信息，并設(shè)有熱鍵，通過熱鍵對(duì)待檢工程機(jī)械進(jìn)行隊(duì)列調(diào)整、注冊(cè)修改、刪除等操作。
　　3.2 主控系統(tǒng)
　　主控系統(tǒng)負(fù)責(zé)項(xiàng)目檢測的數(shù)據(jù)測試、控制電機(jī)及電磁閥、結(jié)果顯示、存儲(chǔ)打印等工作，它包括實(shí)時(shí)測試、系統(tǒng)配置、查詢統(tǒng)計(jì)、標(biāo)定測試、數(shù)據(jù)維護(hù)、系統(tǒng)幫助、退出系統(tǒng)。
　　在檢測開始時(shí)，主控系統(tǒng)接收注冊(cè)系統(tǒng)的注冊(cè)內(nèi)容后，系統(tǒng)就自動(dòng)地控制完成所有注冊(cè)的被檢測項(xiàng)目，在測試過程中可以進(jìn)行圖文轉(zhuǎn)換;如有設(shè)備出現(xiàn)故障，也可以利用熱鍵進(jìn)行人工干預(yù)控制。系統(tǒng)配置中包括通道的修改、開關(guān)量通道的修改、端口定義、延時(shí)設(shè)定等;在查詢統(tǒng)計(jì)中可以對(duì)所檢測的工程機(jī)械進(jìn)行日統(tǒng)計(jì)、周統(tǒng)計(jì)、月統(tǒng)計(jì)和從某起始時(shí)間到終止時(shí)間的統(tǒng)計(jì)。在系統(tǒng)進(jìn)行測試前，用標(biāo)定設(shè)備對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定，以保證測試的準(zhǔn)確性。標(biāo)定測試包括參數(shù)標(biāo)定、標(biāo)定顯示、模擬量測試、控制測試、輸入測試等方面的內(nèi)容。數(shù)據(jù)維護(hù)包括對(duì)已檢工程機(jī)械的刪除、恢復(fù)、數(shù)據(jù)疊加等方面的內(nèi)容。
　　4 結(jié)束語
　　通過近幾年研究和開發(fā)，其檢測系統(tǒng)的硬件及軟件不斷完善，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，檢測效率高、界面友好、功能齊全、操作方便、性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠、用戶反映良好。
　　摘 要：本文介紹了工程機(jī)械全自動(dòng)檢測系統(tǒng)，此系統(tǒng)借助于計(jì)算機(jī)并通過多路傳感器對(duì)工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)、速度、制動(dòng)力等項(xiàng)目進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的全自動(dòng)檢測。
　　關(guān)鍵詞：工程機(jī)械 檢測系統(tǒng) 傳感器
　　工程機(jī)械全自動(dòng)檢測系統(tǒng)是由檢測系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、管理系統(tǒng)組成，具有小型化、集成化和智能化的特點(diǎn)。它采用集中控制模式，通過多通道傳感器和信號(hào)預(yù)處理對(duì)工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電氣、制動(dòng)力、尾氣煙度、速度等進(jìn)行檢測。其中檢測系統(tǒng)是其重要組成部分，由主控系統(tǒng)、注冊(cè)系統(tǒng)及外圍設(shè)備構(gòu)成。檢測系統(tǒng)的框圖如圖1所示，基本要求是：
　　(1)計(jì)算機(jī)硬件配置應(yīng)滿足軟件系統(tǒng)的要求。
　　(2)系統(tǒng)應(yīng)具有良好的抗干擾性能。
　　(3)具有良好的價(jià)格比。
　　由圖1可知傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和控制的首要環(huán)節(jié)，起著準(zhǔn)確檢測工況及故障信息的作用。所以傳感器信號(hào)的處理對(duì)整個(gè)檢測系統(tǒng)的可靠性起非常重要的作用。
　　1 傳感器信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)
　　傳感器主要是接受被測對(duì)象的各種非電量信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)(圖2)。但此信號(hào)一般比較小，須經(jīng)過放大處理，提高信噪比，抑制零漂，增強(qiáng)抗干擾能力，以滿足數(shù)據(jù)采集板的要求。
　　1.1 制動(dòng)壓力傳感器的信號(hào)處理方法
　　用于檢測工程機(jī)械制動(dòng)力的傳感器是全橋壓力傳感器，一端是全橋壓力傳感器的橋式電路，采用Rs1、Rs2和電位器Rw調(diào)零，其中橋式電路的四個(gè)電阻R1 =R2=R3=R4。另一端是大范圍增益調(diào)整電路，采用AD522高精度型放大器，AD522內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用運(yùn)放和電阻的組合外，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)保護(hù)端(DGND)，它使放大器適應(yīng)惡劣環(huán)境下的檢測工作。
　　1.2 轉(zhuǎn)度傳感器的信號(hào)處理方法
　　光電轉(zhuǎn)速傳感器輸出幅值+12V，并與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖序列信號(hào)，因此只需要經(jīng)過一級(jí)電壓跟隨器進(jìn)行信號(hào)處理。
　　2 數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)
　　系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要包括模擬量信號(hào)接口板、開關(guān)量信號(hào)接口板和數(shù)據(jù)采集板等組成，如圖3所示。它說要完成對(duì)各路信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，并傳送給主控機(jī)。
　　C80采集板是數(shù)據(jù)采集的核心，它控制數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，是一種高性能的32位微處理芯片，其內(nèi)部集成了中央處理器CPU、時(shí)鐘發(fā)生器、 DMA控制單元、中斷控制單元、定時(shí)控制單元、總線接口單元、總線控制邏輯單元、等待控制單元以及大容量的SRAM、EPROM等。其指令與 8086/8088匯編語言指令兼容，并能運(yùn)行與MS-DOS兼容的軟件。
　　C80芯片配置的可編程中斷控制器8259A，用于接收來自STD總線的信號(hào)，負(fù)責(zé)對(duì)外圍設(shè)備的中斷。主板8259A共有8個(gè)中斷，其中 INT P8中斷源被系統(tǒng)指定為連接于8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器作為系統(tǒng)時(shí)鐘中斷。其它中斷源連接打印中斷、外界中斷或系統(tǒng)保留等。此外，8253芯片的三個(gè)獨(dú)立的 16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其中0定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸出在C80內(nèi)部連接一中斷輸出，在C80內(nèi)部連接一中斷輸出和INTP0作為時(shí)鐘或周期性中斷源。1定時(shí)/計(jì)數(shù)器在C80內(nèi)部作為串行通訊單元的波特率發(fā)生口用：2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸出連接STD總線的CNTRL信號(hào)端，提供給STD總線上其他設(shè)備用。
　　2.1 模擬信號(hào)的采集
　　采集模擬信號(hào)是通過AD574 A/D接口板實(shí)現(xiàn)的。通道部分具有單端32路輸入，并將選中的信號(hào)送入放大器后，由4片LF13508組成模擬多路開頭直接送到主控機(jī)中。
　　2.2 開關(guān)量輸入信號(hào)的調(diào)理
　　開關(guān)量輸入信號(hào)接口模板主要接收外部裝置或過程的開關(guān)狀態(tài)信號(hào)是以邏輯“1”或“0”出現(xiàn)的，其信號(hào)的形式是電壓、開關(guān)的觸點(diǎn)。為了將外部信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)，必須將現(xiàn)場輸入的開頭信號(hào)經(jīng)過整形電路、濾波電路、隔離電路轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接收的邏輯信號(hào)。
　　2.3 數(shù)字信號(hào)的采集
　　在數(shù)字信號(hào)接口板上有五片8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以提供15路通道。每個(gè)通道可以單獨(dú)使用8253，它對(duì)外部時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)和記數(shù)。
　　3 檢測系統(tǒng)的軟件
　　本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮腂orland C++語言設(shè)計(jì)開發(fā)。注冊(cè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)登錄被檢工程機(jī)械相關(guān)信息并發(fā)送到主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)接受注冊(cè)系統(tǒng)的注冊(cè)內(nèi)容，并進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。
　　3.1 注冊(cè)系統(tǒng)
　　注冊(cè)系統(tǒng)對(duì)待檢工程機(jī)械進(jìn)行登錄，它可以存儲(chǔ)19輛工程機(jī)械的信息，并設(shè)有熱鍵，通過熱鍵對(duì)待檢工程機(jī)械進(jìn)行隊(duì)列調(diào)整、注冊(cè)修改、刪除等操作。
　　3.2 主控系統(tǒng)
　　主控系統(tǒng)負(fù)責(zé)項(xiàng)目檢測的數(shù)據(jù)測試、控制電機(jī)及電磁閥、結(jié)果顯示、存儲(chǔ)打印等工作，它包括實(shí)時(shí)測試、系統(tǒng)配置、查詢統(tǒng)計(jì)、標(biāo)定測試、數(shù)據(jù)維護(hù)、系統(tǒng)幫助、退出系統(tǒng)。
　　在檢測開始時(shí)，主控系統(tǒng)接收注冊(cè)系統(tǒng)的注冊(cè)內(nèi)容后，系統(tǒng)就自動(dòng)地控制完成所有注冊(cè)的被檢測項(xiàng)目，在測試過程中可以進(jìn)行圖文轉(zhuǎn)換;如有設(shè)備出現(xiàn)故障，也可以利用熱鍵進(jìn)行人工干預(yù)控制。系統(tǒng)配置中包括通道的修改、開關(guān)量通道的修改、端口定義、延時(shí)設(shè)定等;在查詢統(tǒng)計(jì)中可以對(duì)所檢測的工程機(jī)械進(jìn)行日統(tǒng)計(jì)、周統(tǒng)計(jì)、月統(tǒng)計(jì)和從某起始時(shí)間到終止時(shí)間的統(tǒng)計(jì)。在系統(tǒng)進(jìn)行測試前，用標(biāo)定設(shè)備對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定，以保證測試的準(zhǔn)確性。標(biāo)定測試包括參數(shù)標(biāo)定、標(biāo)定顯示、模擬量測試、控制測試、輸入測試等方面的內(nèi)容。數(shù)據(jù)維護(hù)包括對(duì)已檢工程機(jī)械的刪除、恢復(fù)、數(shù)據(jù)疊加等方面的內(nèi)容。
　　4 結(jié)束語
　　通過近幾年研究和開發(fā)，其檢測系統(tǒng)的硬件及軟件不斷完善，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，檢測效率高、界面友好、功能齊全、操作方便、性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠、用戶反映良好。