张力测量系统的研制

　　1　引　　言

　　本系统用于实时监测卷扬机械钢丝绳的张力。整个系统由张力传感器及其放大电路、以80C31单片机为核心的下位机、PC机为核心的上位机和通讯接口4部分组成,组成框图如图1所示。

　　其中下位机主要实现张力实时数据的采集、数据储存、LED显示、报警、与上位机通讯;上位机实现下位机数据的回放、友好的人机界面、数据曲线显示和打印、数据分析等功能。上下位机通过MAX232进行串行通讯。平时没有通信任务时,由下位机进行显示、数据储存、报警等工作,上位机可进行其他工作。

　　2　张力传感器及放大电路

　　张力传感器由粘贴在弹性体上的电阻应变片组成惠斯登电桥将张力转换为电路参数—电阻的变化。其放大电路如图2所示。电位器RPI用于调整放大倍数,RP2用于调整零点。

3　下位机系统

　　如图1所示。采用12位A/D转换器AD574进行张力实时数据采集;利用美国Dallas公司日历时钟芯片DS1644对张力数据进行历史存储,可以存储16000个张力数据,而且可以存储开始采集时间、断电重启时间;人机接口采用键盘显示控制芯片8279、触摸键盘、LED和LED驱动电路7407。同时,采用了以下抗干扰措施:

　　(1)数字电路除了地线阻抗问题外,还存在电源线的阻抗问题。解决问题的有效措施是设置合适的去耦电容。

　　(2)为确保“飞程序”后系统能尽快自动恢复正常工作,采用了“指令冗余技术”、“软件陷阱技术”和由DS1232构成的“硬件看门狗”。

　　(3)系统数据存储器加掉电保护,在电源开启或关闭过程中有可能造成RAM中数据丢失;或当程序“飞”跑后可能修改一些重要的数据存储器数据(如量程、零点、井号等)。因此采用了RAM中数据四重冗余保护和纠错技术。

　　单片机程序采用C51语言编写。C51语言是专为8051系列单片机设计的高性能C编译器,它采用符合ANSI标准的C语言编程,能够产生高速度和简洁形式的目标代码,在代码效率和执行速度上可以和汇编语言相比,并且具有丰富的库函数供用户直接调用,从而提高了程序的编写效率,而且便于阅读和修改。

　　4　上位机系统

　　上位机选用笔记本电脑或工控机,采用VB6.0编程,利用VB6.0可以实现友好的人机界面;VB6.0的通讯控件可以实现与下位机的通讯,并实现下位机数据的上传,也可以通过上位机对下位机的工作参数进行设置(如数据采集间隔、数据存储间隔、量程、超限等参数的设置);前推16000个历史数据的曲线显示,进行数据分析和管理;实时数据显示。上位机与上位机之　　间建立通讯后,下位机每隔1秒钟向上位机上传实时采集的数据,可以通过上位机对下位机进行实时监控。