靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)工作狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控

0自動(dòng)化程度和應(yīng)用受限監(jiān)控和控制（監(jiān)控）對(duì)大型復(fù)雜設(shè)備具有特殊的重要性。大型意味著一般人力都較難以企及,復(fù)雜意味著技術(shù)難度大,在保證設(shè)備工作精度的前提下,只有準(zhǔn)確地監(jiān)控設(shè)備的工作過程和工作狀態(tài),才能使設(shè)備在可掌控的環(huán)境下工作并完成生產(chǎn)任務(wù)。而只有實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的自動(dòng)化,才能使設(shè)備更易于操作,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,并使設(shè)備較易被接受和廣泛應(yīng)用。靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是用于檢定負(fù)荷傳感器、進(jìn)行力值計(jì)量和力值比對(duì)的復(fù)雜、精密儀器設(shè)備1u3000力重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組成靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是利用砝碼對(duì)被檢測(cè)力儀施加載荷的測(cè)力設(shè)備,保證正確、穩(wěn)定、可靠地對(duì)被檢測(cè)力儀施加砝碼是靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)工作的基本和核心要求。因此其全部機(jī)械結(jié)構(gòu)都是圍繞加卸砝碼而設(shè)計(jì)和配備的。圖1所示為德國(guó)shenck公司生產(chǎn)的1MN靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。這是典型的大型復(fù)雜設(shè)備。如圖可知,其機(jī)械結(jié)構(gòu)包括杠桿平衡機(jī)構(gòu)、動(dòng)橫梁、吊掛、移動(dòng)籠、固定籠、支撐爪子(數(shù)量為砝碼數(shù)量的六倍。分別在固定籠、移動(dòng)籠上)、砝碼(14塊)、預(yù)加載機(jī)構(gòu)、防擺機(jī)構(gòu)。每一個(gè)機(jī)構(gòu)或者裝置均有一個(gè)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件,至少一個(gè)狀態(tài)或者位置檢測(cè)元件或者傳感器。本設(shè)備共有各種作為執(zhí)行元件的電動(dòng)機(jī)37個(gè),各種模擬量傳感器6個(gè),行程和限位開關(guān)130個(gè)。設(shè)備中杠桿平衡機(jī)構(gòu)通過改變游砣的位置來抵銷吊掛的重量,動(dòng)橫梁用來安放被檢測(cè)力儀,它由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作精密移動(dòng)。橫梁的上下移動(dòng)可以調(diào)整放置傳感器的工作空間,同時(shí)在當(dāng)?shù)鯍焐献饔昧隧来a而產(chǎn)生上下位置移動(dòng)時(shí),起到維持初始平衡的作用。固定籠用于放置砝碼,移動(dòng)籠由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作上下移動(dòng),用于載著砝碼上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)往吊掛上加卸砝碼,或者從固定籠上取出、放回砝碼。砝碼在固定籠和移動(dòng)籠上的安放是通過砝碼上的支撐圓柱放置在固定籠和移動(dòng)籠上的爪子上實(shí)現(xiàn)的,爪子可以被控制伸出或縮回。吊掛用于載著砝碼對(duì)被檢測(cè)力儀施加作用力。預(yù)加載機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可以上下移動(dòng),可以將作用力施加于吊掛上,用于加載時(shí)的砝碼倒換。防擺機(jī)構(gòu)、扶正機(jī)構(gòu)都是為了加載穩(wěn)定而設(shè)置的。所有這些裝置和機(jī)構(gòu)配以復(fù)雜的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備工作的高精度、高效率、全自動(dòng)化。設(shè)備的工作精度:力值不準(zhǔn)確度優(yōu)于0.002%,位移控制精度優(yōu)于0.01mm。設(shè)備的總高16m,直徑4m,總重178t?？梢姶遂o重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)結(jié)構(gòu)龐大、組成零部件多、運(yùn)動(dòng)件多,監(jiān)測(cè)件多,精密度高。為了達(dá)到高性能工作要求,設(shè)備的監(jiān)控應(yīng)該滿足以下要求:(1)較好的可操作性:采用Windows視窗操作系統(tǒng)(2)控制過程的準(zhǔn)確性:力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的執(zhí)行過程非常復(fù)雜,只有使每一步執(zhí)行正確,才能使測(cè)力機(jī)正確運(yùn)行。(3)控制過程、數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性(4)控制過程和執(zhí)行結(jié)果的可見性:控制過程的可見性給予操作者提示,使執(zhí)行過程及結(jié)果可見化、形象化。(5)控制過程的可靠性:測(cè)力機(jī)設(shè)備比較昂貴,必須提供可靠的操作系統(tǒng),以適應(yīng)多變的突發(fā)事件,比如把操作系統(tǒng)分為自動(dòng)操作系統(tǒng)和手動(dòng)操作系統(tǒng),以適應(yīng)不同環(huán)境、不同情況的需要。2吊掛的檢測(cè)過程要實(shí)現(xiàn)對(duì)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)對(duì)各種測(cè)力儀的檢定都有專門的規(guī)程。工作時(shí),按一定的加載級(jí)數(shù)把砝碼一級(jí)一級(jí)的加到吊掛上,在每次加載后都要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)采集分自動(dòng)采集和人工采集,待所有的進(jìn)程級(jí)數(shù)加載完成后,判斷是否進(jìn)行回程測(cè)試,如果進(jìn)行回程測(cè)試,則調(diào)用回程測(cè)試操作模塊,否則把吊掛上所有砝碼卸下放于固定籠,再判斷是否要多次進(jìn)程循環(huán)測(cè)試,如果不是則退出完成測(cè)試,否則進(jìn)入下一個(gè)進(jìn)程測(cè)試直到完成所有進(jìn)程測(cè)試循環(huán)。圖3即是力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)對(duì)負(fù)荷傳感器檢定時(shí)進(jìn)程操作的加載測(cè)試過程程序流程圖。3基于模擬的執(zhí)行執(zhí)行系統(tǒng)的工作界面良好的用戶界面是自動(dòng)監(jiān)控的基本需要和重要組成部分。將各種感興趣目標(biāo)用窗口、圖符、定位器光標(biāo)、菜單、按鈕、對(duì)話框、滾動(dòng)條等界面部件在屏幕上表示出來,通過方便的輸入設(shè)備對(duì)他們進(jìn)行直接定位、選取、輸入命令或數(shù)據(jù)等交互操作,操縱系統(tǒng)運(yùn)行。所有的操縱結(jié)果立即在界面上顯示出來。這是直接操縱界面和用戶圖形界面在系統(tǒng)中,把需要進(jìn)行監(jiān)控的各個(gè)部分用與之形狀相似的圖元(圖符)顯示在界面上,從而在計(jì)算機(jī)屏幕上形成可以直觀、形象、全面表達(dá)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)畫模型。運(yùn)用軟件技術(shù)把控制計(jì)算機(jī)與被監(jiān)控設(shè)備之間的雙向信息整合,建立設(shè)備需要監(jiān)控的工作部件與屏幕上動(dòng)畫部件之間的聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)以動(dòng)畫形式表示和鼠標(biāo)點(diǎn)擊動(dòng)畫部件發(fā)出控制指令的功能。除了全自動(dòng)工作之外,還可以達(dá)到操作直觀簡(jiǎn)便、執(zhí)行過程形象化的目的?；谏鲜鏊枷?建立系統(tǒng)的形象化工作界面。把顯示區(qū)分為4個(gè)區(qū)域,如圖4所示。左邊為面板放置區(qū),有可以切換的兩塊面板,放置不同的按鈕實(shí)現(xiàn)不同的操作功能;上邊為工具欄和菜單放置區(qū),在此將實(shí)現(xiàn)打印,打開文件,存儲(chǔ)文件等功能;右邊為數(shù)據(jù)顯示區(qū),程序采集的數(shù)據(jù)在此顯示;下邊是設(shè)備執(zhí)行器件的形象動(dòng)畫顯示區(qū),顯示一個(gè)完整的機(jī)器形象圖,每個(gè)可運(yùn)行部件都可以用鼠標(biāo)選擇,在執(zhí)行器件運(yùn)行過程中,與之對(duì)應(yīng)的圖形也隨之變化,來反映執(zhí)行狀態(tài)和執(zhí)行結(jié)果,即實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫式顯示。對(duì)于本文中的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)實(shí)例,其中要變化的圖形有爪子(分移動(dòng)籠,固定籠)、砝碼、移動(dòng)籠等,全部監(jiān)控程序用VC++6.0如圖所示,在面板放置區(qū)顯示的是主控面板,有兩個(gè)表的數(shù)據(jù)顯示控件為了能動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行狀態(tài)和結(jié)果,則根據(jù)設(shè)備狀態(tài)信息,通過實(shí)時(shí)地變化形象控件的顏色、形狀、位置、和閃爍等來實(shí)現(xiàn)。例如,爪子形象控件(分為固定籠、移動(dòng)籠的爪子)。爪子的狀態(tài)有三種,分為伸出狀態(tài)、收回狀態(tài)和被選取狀態(tài),分別用不同的形狀和顏色來表示,爪子的伸出顏色分別與之所在的位置相符,如在固定籠上為黃色(固定籠的顏色為黃色),在移動(dòng)籠上為綠色(移動(dòng)籠的顏色為綠色),在吊掛上為紅色(吊掛的顏色為紅色)。當(dāng)程序運(yùn)行要求爪子移動(dòng)時(shí),在給控制爪子運(yùn)動(dòng)的PLC發(fā)出指令的同時(shí),表示爪子的圖符變?yōu)橹行奶钜粰M杠狀態(tài);微機(jī)在接收到由PLC控制的爪子運(yùn)動(dòng)到達(dá)伸出位置信息時(shí),爪子由原來的狀態(tài)改變?yōu)辄S色(實(shí)心)狀態(tài)。爪子可以由程序自動(dòng)控制,也可以在需要時(shí),直接通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊表示爪子的圖符控制其運(yùn)動(dòng)。如此實(shí)現(xiàn)爪子的可視化控制和隨著運(yùn)動(dòng)執(zhí)行過程而改變圖符狀態(tài)的動(dòng)畫式形象化顯示。對(duì)于移動(dòng)籠、砝碼、橫梁等各種運(yùn)動(dòng)部件用同樣的思路可以通過控件表達(dá)其運(yùn)行狀態(tài)和結(jié)果。此操作界面讓操作者一目了然,掌控著整個(gè)測(cè)試過程,絕大部分功能用鼠標(biāo)點(diǎn)擊來完成,鍵盤用于輸入數(shù)據(jù),使操作方便快捷,易于掌握,將直接操縱用戶界面和GUI圖形用戶界面較好地結(jié)合起來,使整個(gè)執(zhí)行過程可視化、形象化,形成了獨(dú)有的用戶界面。4試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果基于上述理論分析和編程方法,編寫了應(yīng)用軟件,目前在600kgf、1000kgf、10t等4種規(guī)格、6臺(tái)