基于VC超声波探伤系统设计

　　1 检测系统的硬件总体结构

　　本系统主要由控制柜、工控计算机、PLC 控制单元、喷标报警单元、超声波发射接收单元和工作台机械传动单元等组成，系统结构如图 1 所示。

　　(1)控制柜

　　控制柜采用专用型柜体，机柜主要是安装工控机、打印机、探伤仪、继电器、变频器等控制设备。 在控制柜手动控制面板上的操作包括：控制变频器实现伺服电机的调速、启停及正反转、控制继电器组驱动气缸实现喷标装置的伸缩。

　　(2)工控计算机

　　工控计算机是整个系统控制和探伤的核心部分，负责管理和调度系统资源，控制探伤仪器的工作状态，完成对系统的计量检定，各种测试参数及检测过程中的数据分析处理和检定报表的生成，并对整个系统进行有效控制和管理。 系统选用研华IPC810 作为工控机。

　　(3)超声波发射接收单元

　　超声波发射接收单元包括 AD 卡 100M 8bitISA 接口卡、 超声波四通道板 PR401 卡和超声波时序控制滤波板 TCF6401B 卡 3 张卡， 主要是完成超声波产生与回波数据采集以及滤波等一些操作。

　　(4)机械传动与 PLC 控制部分

　　采用西门子 S200 系列 PLC 作为主控 CPU 控制伺服电机和控制驱动模块， 实现电机的调速、启停、正反转等一些控制。 工控机和下位机的通信是通过 SIEMENS 的 CP 5611 板卡建立联系的， 加快了数据传输速度，增强了系统的实时性。 机械系统由 3 部分组成，第 1 部分是进料辊道与台架，辊道固定在台架上。 第 2 部分是传动和探伤系统，探伤器的台架上分别安装有传动机构和水箱，水箱内设有探头架，并在其上面安装探头。 第 3 部分是出料辊道与台架。 机械结构简图如图 2 所示。

　　2 系统的软件设计

　　系统采用 Visual C++ 6.0 作为软件开发平台。Visual C++ 6.0 是 Microsoft 公司推出的基于 Win-dows 环境下的一种简单、高效的可视化编程语言开发平台，在实现探伤系统的界面设计、实时曲线显示、数据存储等方面提供了强有力的工具。 软件主要功能模块包括：回波采集及预处理模块、缺陷诊断模块、回波显示模块、PLC 控制模块、报表生成模块等，软件流程如图 3 所示。

　　(1)回波采集及预处理模块

　　工业控制过程中，数据采集和控制一般都是高速处理的， 同时存在大量各种类型的中断事件，单线程处理难以满足要求，系统采用了多线程技术来完成高速处理这些数据采集与交换。 此外系统的数据采集关键是保证定时器的定时精度和对数据采集卡等硬件 I/O 接口地址数据的读写操作。 用户可以调用 Windows 提供的定时器 API 函数 SetTimer()和 KillTimer()来实现在应用程序中设置一个或多个定时时钟，但采用这种方法设置的定时器缺点就是精度不高， 通常不小于 55 ms。 多媒体扩展库 Mm-system.dll 是 Windows 提供另一种定时服务，采用的是避开 Windows 的消息队列，设置定时回调函数的方法。 系统采用了多媒体定时器提高了实时数据的采集精度，精度可达到 1 ms，满足超声波回波实时数据采集系统的定时要求。