郭 媛，陳新元，易建剛

（1.武鋼大學(xué) 信息工程學(xué)院，武漢 430080；2.武漢科技大學(xué) 機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院，武漢 430081；3.江漢大學(xué) 機(jī)電與建筑工程學(xué)院，武漢 430056）

0 引言

軋機(jī)AGC伺服液壓缸是在大型鋼鐵企業(yè)主軋線的關(guān)鍵液壓裝備之一，靜動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)要求高，價(jià)格昂貴，更換作業(yè)耗時(shí)長，其故障將會對生產(chǎn)導(dǎo)致重大影響。制造、運(yùn)輸、貯存、使用、維修環(huán)節(jié)都可能導(dǎo)致AGC液壓缸的性能發(fā)生改變。因此，適時(shí)對軋機(jī)AGC缸進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)檢測非常必要。由于軋機(jī)AGC缸載荷大，精度高，目前國內(nèi)能對其全套靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測試的裝備較少，且自動(dòng)化程度相對較低，大多處于手工操作階段，難以滿足產(chǎn)品發(fā)展需求[1,2]。因此，本文重點(diǎn)分析了軋機(jī)AGC缸頻率響應(yīng)、階躍響應(yīng)、動(dòng)摩擦力和啟動(dòng)摩擦力測試特點(diǎn)和方法[3]，并針對性地開發(fā)了成套計(jì)算機(jī)輔助測試軟件系統(tǒng)，應(yīng)用效果良好。

1 測控系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和軋機(jī)AGC伺服液壓缸的實(shí)際工況，確定測試系統(tǒng)開發(fā)總體目標(biāo)，具體包括頻率響應(yīng)測試、階躍響應(yīng)測試、啟動(dòng)摩擦力測試、動(dòng)摩擦力測試和功能[3]。此外，還要完成測試和控制過程中高速數(shù)據(jù)采集、分析、處理、顯示、存儲和打印任務(wù)。因此，軟件中還應(yīng)包括數(shù)據(jù)采集卡測試、數(shù)據(jù)曲線顯示及打印、數(shù)據(jù)庫管理等功能[4,5]。本文所設(shè)計(jì)的軋機(jī)AGC伺服液壓缸測試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)采用了測控一體化方式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 軋機(jī)AGC伺服液壓缸測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1中，測試部分?jǐn)?shù)據(jù)采集卡為凌華公司的PCI-9118，控制部分采用SIEMENS的S7-300PLC，通訊及控制軟件用Visual C++開發(fā)設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過PCI總線與數(shù)據(jù)采集卡相連，通過Profibus現(xiàn)場總線與PLC相連。數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字或模擬通道連接傳感器、二次儀表，以及其他相關(guān)元件；PLC通過其觸點(diǎn)與控制閥、信號開關(guān)元件相連。軟件系統(tǒng)中的測試部分和控制部分通過SIEMENS公司提供的符合ANSIC規(guī)范的函數(shù)庫建立連接，它能以動(dòng)態(tài)連接庫的形式加載入軟件中。借助于這些函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對PLC中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀寫操作?？刂萍皽y試軟件界面采用虛擬儀器的設(shè)計(jì)思想，通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊可以進(jìn)行各項(xiàng)操作。同時(shí)，考慮系統(tǒng)擴(kuò)展，預(yù)留必要的備用控件。

2 測控系統(tǒng)軟件開發(fā)

本文介紹的軋機(jī)AGC缸測試軟件系統(tǒng)基于Windows平臺，采用面向?qū)ο蟮腣isual C++ 6.0作為開發(fā)工具。測試系統(tǒng)具備AGC缸靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)測試功能。

2.1 軟件系統(tǒng)功能模塊

測試系統(tǒng)軟件包含的主要功能如圖2所示。具體描述如下：

頻率響應(yīng)：用于測試伺服液壓缸在正弦掃頻信號控制下的輸入與響應(yīng)信號幅值比/相位差——信號頻率之間的關(guān)系；階躍響應(yīng)：用于測試伺服液壓缸在給定的階躍控制信號下的位移——時(shí)間之間的關(guān)系；動(dòng)摩擦力：用于測試伺服液壓缸在給定信號下的帶載荷摩擦力——位移之間的關(guān)系；啟動(dòng)摩擦力：用于測試伺服液壓缸在給定信號下的空載啟動(dòng)壓力——時(shí)間之間的關(guān)系，以確定啟動(dòng)摩擦力的大小；板卡測試：用于測試數(shù)據(jù)采集卡各通道功能是否正常，精度是否符合要求。

圖2 測試軟件功能模塊結(jié)構(gòu)

2.2 數(shù)據(jù)卡硬件驅(qū)動(dòng)接口程序

PCI-9118數(shù)據(jù)采集卡接口函數(shù)調(diào)用的主要步驟如下：

1）安裝數(shù)據(jù)采集卡硬件和驅(qū)動(dòng)程序。

2）將Dask.h、PCI-Dask.dll和PCI-Dask.lib三個(gè)文件拷貝到到當(dāng)前開發(fā)程序目錄下。

3）將Dask.h和PCI-Dask.lib這2個(gè)文件添加到當(dāng)前開發(fā)工程中。

4）在要調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡接口函數(shù)的頭文件中，包含以下文件：#include "Dask.h"。

5）在初始化對話框函數(shù)中，添加以下代碼加載驅(qū)動(dòng)：

if((m_nCardNO=Register_Card(PCI_9118HG,0))>=0)

{

AI_9118_Config(m_nCardNO,P9118_AI_BiPolar|P9118_AI_SingEnded,0,0,0); //配置數(shù)據(jù)采集卡極性和測試方式

AO_WriteChannel(m_nCardNO,0,2047);//DA-0通道清零

AO_WriteChannel(m_nCardNO,1,2047);//DA-1通道清零

}

else

{

MessageBox(“數(shù)據(jù)采集卡安裝不成功!”,”錯(cuò)誤”,MB_OK|MB_ICONERROR);

}

6）退出測試軟件時(shí)，先要卸載數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動(dòng)，函數(shù)調(diào)用如下：

if(m_nCard>=0)

{

AO_WriteChannel(m_nCard,0,2047);//DA-0通道清零

AO_WriteChannel(m_nCard,1,2047);//DA-1通道清零

Release_Card(m_nCard);

}

7）進(jìn)行A/D采樣時(shí)，調(diào)用如下函數(shù)，參數(shù)1為板卡編號，參數(shù)2為A/D通道號，參數(shù)3表示進(jìn)行-5V~+5V范圍采樣，參數(shù)4為采樣保存數(shù)組。

AI_ReadChannel(m_nCard,m_nADChannel,AD_B_5_V,&nAD[t]);//AD采樣，

8）進(jìn)行D/A輸出時(shí)，調(diào)用如下函數(shù)，參數(shù)1為板卡編號，參數(shù)2為D/A通道號，參數(shù)3為D/A輸出數(shù)值。該卡D/A輸出為12位精度，故nValue取值范圍為0~212。

AO_WriteChannel(m_nCard,m_nADChannel,nValue);//DA輸出

2.3 測試數(shù)據(jù)文件管理程序

文件管理使用序號、文件名或測試日期等條件查詢，能快速實(shí)現(xiàn)文件查找和定位。技術(shù)人員根據(jù)查找符合條件的測試參數(shù)結(jié)果，便于對所檢測伺服液壓缸數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

用Visual C++ 6.0連接Microsoft Access2000所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫SGAGC.MDB為例，該文件保存在程序所在目錄SGAGC的Datasave文件夾下。程序與后臺數(shù)據(jù)庫連接的代碼實(shí)現(xiàn)如下：

1）在stdafx.h中添加以下代碼：

#include "odbcinst.h"

#include "afxdb.h"

2）在SGAGC.CPP中，添加以下代碼：

SQLConfigDataSource(NULL,ODBC_ADD_DSN,

"Microsoft Access Driver (*.mdb)",

"DSN=SGAGC

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