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热变形维卡软化点智能测控系统的开发


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郑先锋等: 热变形维卡软化点智能测控系统的开发

绝缘材料

2007, 40( 4)

热变形维卡软化点智能测控系统的开发
郑先锋 a, 陈 震 b, 董蕴华 c
( 河南机电高等专科学校 a. 电气工程系; b. 自动控制系; c. 电子通信工程系, 河南 新乡 453002) 摘要: 系统采用基于 U SB 技术的数据采集预处理测控模块, Del phi 开发上位的智能测控平台的集成方案, 解决了目前热变 形维卡软化点测试系统数据分析处理功能不健全、 智能化程度低的问题, 具有较好的市场前景。 关键词: 热变形; 维卡软化点; 测控系统; 数据处理 中图分类号: T M 206; T P 274 文献标志码: A 文章编号: 1009- 9239( 2007) 04- 0068- 02

Development of Thermal Def ormati on and Vi cat Sof tening Temperature Intelli gence Sy stem
ZH ENG Xian- fen ga, CH EN Zhen b, DONG Yun- huac ( H e nan M echan ical and E lectr ical E ngi neeri ng Coll ege , a .D ep art m ent of E lect rical Eng in eer ing ; b. Depar t me nt of A u tom atic Cont rol E ng ineer ing ; c . Dep art m ent of El ect rom m u nicati on E ngi neeri ng , X inx ia ng 453002 , C hin a ) Abstract: T he system adapts an in grated scheme which is based on USB_based data acquisition pr e treatment observ ation and control module, and an intelligent measur ement and contr ol sy stem devel oped by Del phi. The existin g problems, such as the lackin g of data anal ysis and treatment function in the test system for measuring thermal deformation V icat softenin g temp er ature, and low intellectual ized degree, has been resolved. It shows a pr omising mar ket pr ospect. Key words: ther mal deformation; vicat softening temperature; measurement and contr ol system; data processing

前 言 高分子材料的热变形温度、 维卡软化点温度的测 定是非常重要的测试项目。目前使用的热变形温度、 维卡软化点温度测试系统远落后现在流行基于视窗 界面的测控系统的发展潮流, 同时现有系统的数据处 理、 分析功能不健全, 针对现有系统的各种不足, 研究 了以单片机为下位数据采集和预处理系统和以高档 计算机 为上位机 的热变 形维卡软 化点 智能测 控系 统。 1 热变形维卡软化点测量原理 系统依据 GB/ T 1633 热塑性塑料维卡软化温 度 ( VST ) 的测定 、 GB/ T 1634 塑料负荷变形温度 的测定 第 1 部分: 通用试验方法 、 / T 8802 热塑 GB 性塑料管材、 管件维卡软化温度的测定 以及 ISO75、 ISO 306、 2507 等标准要求进行设计。 ISO 2

研究热变形维卡软化点智能测控系统主要包括 试样测试平台、 试样架电气控制模块和传感器检测模 块、 单片机控制的高速数据采集及预处理模块的软硬 件系统、通信模块的软硬件系统、基于 W INDOW S 环境下的测控软件平台、 测试数据统计分析系统等。 3. 1 硬件系统设计 系统的硬件部分主要包括测控系统软件平台、 电 气控制和执行部分、 计算机数据采集和测控部分, 系 统的结构原理如图 1 所示。

图1

热变形与维卡软化点系统结构框图

3

系统设计 3. 2 系统软件系统设计 软件平台采用多线程工作模式, 以流程页面为主 线程, 数据采集和控制算法为两个子线程。流程页面 包括实时参数显示, 历史数据浏览数据存储及系统参 数设置等功能模块 [ 1] 。 数据采集子线程是测控系统的

收稿日期: 2007- 04- 19 基金项目: 河南省科技攻关计划项目( 0424220147) 作者简介: 郑先锋 ( 1972- ) , 男, 河南宁陵县人, 讲师, 硕士, 研究方 向 为计 算机测 控技术 及电气 绝缘检 测技术 , ( 电话 ) 0135- 98688890 ( 电子信箱) zhengx ianf313@ 163. com 。

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核心模块, 承担获取测量值、 滤波处理、 并转换为相应 物理参数, 如温度值、 压力值等。 数据采集处理后的实 时数据送主线程显示, 同时作为运算子线程的输入参 数。在运算子线程中, 经过设定的控制算法产生相应 的控制量输出, 构成所需的实时控制系统。主线程中 通过设置的控件可在数字显示、 曲线显示和历史数据 浏览等画面间切换, 并提供打印功能。 系统参数设置, 通过人机对话窗口允许操作人员干预系统的调控, 以 适应不同接口板、 不同测控系统的要求。为方便用户 的使用, 软件平台主界面下设置了演示过程, 利用多 媒体技术通过画面和语言介绍测控系统的功能和操 作。软件平台的总体框图如图 2 所示。

传递至试样, 由于加热介质的粘度、搅拌情况的不 同, 以及传热所导致的时延因素的影响。一般的维卡 软化点热变形温度测定仪多采用增大采样周期来解 决温度滞后问题。 本设计采用软件的方法进行在线补 偿, 提高了系统的测试准确性。 4 热变形维卡软化点智能测控系统开发 根据系统工作要求, 热变形维卡软化点智能测控 系统由测控系统硬件和计算机测控软件构成。其中, 硬件部分包括试样测试台、变形传感器和温度传感 器、 SB 智能测控模块和上位计算机构成; 软件部分 U 是可以运行于目前所有主流操作系统基础上的计算 机测控软件构成。 整个系统的工作过程是: 用户将待测试的试样放 入试样架上并固定好; 打开开始按钮将系统实验测试 台加热; 运行计算机上安装的热变形维卡软化点智能 测控系统软件, 将系统通过 USB 测控模块测量的变 形传感器信号和温度传感器信号经过 12 位 A / D 转 换后获得的数据采集到计算机中; 热变形维卡软化点 智能测控系统软件根据采集到的传感器数据经过一 定算法处理后将随着温度变化而发生的变形变化情 况画出趋势图供用户分析实验结果。 5 总 结 热变形维卡点智能测控系统作为电缆行业的专 业测试仪器, 随着电缆行业技术的发展以及新材料的

图 2 软件的测控平台系统框图

由于系统采用微机做控制中心, 所以系统在功能 实现上具有很大的优势, 在设计上突出体现系统的完 备性与人性化。为防止用户误操作, 系统在参数配置 上增加智能分析与校对功能, 比如, 如果用户选择的 是维卡试验类型, 系统自动将变形量设定为毫米, 并 限制用户对该值的修改。完备的试验结果处理功能, 发挥计算机在显示与打印方面的优势, 完善试验结果 处理功能, 如观察试验结果、 打印试验曲线、 查询试验 数据, 打印试验报告及试验数据等。虚拟试验帮助系 统, 用于教学、 培训、 演示等需要; 用软件模拟试验的 全过程, 对于售前宣传、 售后培训等工作, 提供了极大 的方便 [2 ]。 实验过程中是通过加热甲基硅油, 热量经试验架

应用, 对系统的要求在不断发展, 系统的功能也需要 不断的拓展和改进。 同时该系统除了可以应用于电线 电缆用高分子材料耐热性能的测试, 也可作为建筑等 其他行业高分子工程塑料耐热性能的测试, 也可作为 材料生产厂家研究和开发新产品所需的工具。 系统目前主要应用本地或短距离的测控, 对于目 前网络测控的要求, 系统还需要进一步研究远程网络 测控实现技术; 考虑系统集成的问题, 下一步需要研 究系统和材料机械等性能测控系统的集成问题。 参考文献:
[ 1] [ 2] 程明霄, 周洋 . 基于 Delphi 语言的测控系统软件平台的设计与 实现[ J] . 南京化工大学学报, 2001, 23( 3) : 31- 34 李春旺 . 维卡软化点热变形温度微机控制系统的设计与实现 [ J] . 工业控制计算机, 2001, 14( 2) : 52- 54.


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