基于PCI-6221和Labview的材料试验机力值测控系统硬件设计

　　1 系统设计要求

　　如图 1 所示，在多机方案中要实现对多台直流调速式拉力试验机拉力数据的测量与直流调速电机的调速控制(本文以三台试验机为例)。当试验机工作在微控状态时，由操作人员通过主控微机选取工作拉力试验机及控制通道实现同拉力试验机的微机测量与控制。系统的测量与控制过程如下：

　　(1)首先在主程序中进行拉力试验机选取与控制通道选择;

　　(2)确认后，与所选通道相对应的测量显示与控制面板自动打开，同时相应继电器、接触器动作通道接通;

　　(3) 通过显示控制面板的相应按键，D/A 输出相应的额定值到电机控制模块，控制电机正、反转，夹具上下行，调整夹具位置安装拉伸试样;

　　(4) 启动测量后，调整拉伸速度旋钮使 D/A 输出改变，通过电机控制模块调整直流调速电机转速;

　　(5)拉伸启动后，试样与传感器受力产生应变，传感器输出至模拟量测量通道;

　　(6)采集卡进行数据采集，进行处理与显示，并将测量值与设定断裂值及传感器最大载荷比较判断以确定是否停机，同时采集卡连续扫描数字输入通道的报警信号，如有报警信号则立即停机，并在面板上予以显示。

　　2 P CI- 6221 和 Labview 的功能简介

　　PCI- 6221 是美国国家仪器(NI)有限公司制造的新一代低成本 M 系列多功能数据采集卡，是 NI 新一代的多功能数据采集设备，具有 16 路模拟输入，24 条数字 I/O 线和两个计数器 / 定时器，2 路模拟输出。在设计新款 M 系列DAQ 设备过程中，NI 进一步改进了工业标准的 DAQ 硬件功能，并采用了插入式 DAQ 卡以前从未有过的新特性和新技术。M 系列 DAQ 卡所有新技术的核心就是采用了全新的系统定时控制器。NI- STC 2 芯片为插入式 DAQ 硬件提供了前所未有的性能。此外，在保证更高采样率的情况下，革新的校准方案和新一代 NI- PGIA 2 可编程仪器增益放大器能在整个量程范围内提高测量精度，NI- MCaI 校准技术有力的确保了 PCI- 6221 采集卡的长期工作精度，这些技术的采用提供了更高的性能、精度和更多的输入输出接口。其 16 通道模拟输入采样率为最大 250 ksps;16 位模拟输出最大更新率为 830 ksps;16 位数字 I/O 最大速率为 1 MHz;计数器定时为 32 位，最大扫描速率为 80 MHz。由于 PC- 6221 多功能数据采集卡强大的性能，它们被广泛应用于包括自动化测试、过程控制和传感器测量等。LabVIEW 是由美国国家仪器(NI)公司研制开发的一种程序开发环境。它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、RS- 232 和 RS- 485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用 TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。