【摘要】介绍了过滤器漏点自动检测系统的设计。系统以I/O主控器为核心,控制探头沿设定轨迹对过滤器扫描,通过工控机监控程序完成漏点计量,系统动态监控和参数在线设置。
关键词 检测 I/O主控器 工控机 漏点
计算机的发展及普及使其广泛应用于国民经济的各个部门,它正在代替人来完成越来越多的工作。
核工业部某公司在检测过滤器的漏点时,常使用DOP(邻苯二甲酸二辛酯)测试;DOP发雾通过风机进入样本箱,过滤器放在样本箱表面(周边密封),手工操作探头在过滤器表面移动采样,再和原样本对比分析,检测是否泄漏,这样不仅效率低,而且准确率不高。为此,设计了自动检测系统。经投入使用达到了预期效果。
对检测系统的要求
1.机架带着传感器(扫描探头)沿设定轨迹,如图1所示对过滤器进行扫描。
2.探头可运行两种速度:常规速度(10~30mm/s)和非常规速度(30~50mm/s)。
3.检漏时探头只在过滤器表面以常规速度扫描,测到漏点时要会报警。
4.探头扫描检测结束后,以非常规速度回到泄漏点,重复扫描确认,其范围应为漏点加上周边5mm。
5.探头在测到泄漏点时应稍作停顿。系统硬件电路设计
检测系统组成框图见图2,上位机采用工控机(研华610、6155V max233),此外还由I/O主控器RC-207A,通信主控元件RC-002A,电机驱动器RD-1234,打印机,二台步进电机(M26A33S、M2424S)等组成。
1. RC-207A I/O主控器
本系统采用日本RORZE公司生产的RC-207A控制器作为主控器,该控制器本身是一台高性能的计算机,它具有2个串行口(RS232C)以及20个并行输入口,16个并行集电极开路晶体管输出口。除了进行一般的I/O操作外,其中部分口可根据不同的工作方式定义为步进电机控制专用口,其内部监控程序已将有关定位控制、步进电机操作的标准动作、标准数据输入、输出方式编成了子程序,以指令的形式或以系统调用的形式加以引用,使得RC主控器的功能更为强大。
该控制器内部具有EEPROM,并设有关程序控制指令,一旦将程序装入其中,即可脱机运行。它根据程序运行结果发出信号,使探头沿规定轨迹扫描,并接收检测器的信号而改变探头扫描速度,通过与上位机通信,把检测结果送到上位机中。
2.通信主控元件RC-002A
主控制器通过RC-002A电平变换器,实现与上位机的通信,RC-002A电平变换器将通常的电压RC-232C信号变换为电流环RC-232C,只需3根通信线配线,维护简单。它可构成20台机的数据通信系统,通信线路相互隔离,抗干扰性强,半双工、全双工通信可任选,采用全树脂封装,有较强的抗振性。
3.电机驱动器RD-1234
采用日本RORZE公司生产的RD-1234电机驱动器,它的功能是将主控制器来的控制信号,变换和放大后驱动步进电机。RD-1234电机驱动器可以调节电机电流,通过速度(speed)轨入端子,转速16段可选。为防止其过热,内部采用了自动降电流电路,具有励磁相原点输出,由自由(free)端子可切断步进电机电流。它采用双极恒流斩波驱动方式,具有过低电压时,自动降电流保护功能。
4.工控机和打印机
采用抗干扰能力强的工控机(研华610、6155Vmax233)作为I/O主控器的上位机,通过上位机将控制指令送入I/O主控器RC-207A中,并实时显示检测情况,存贮检测结果。根据I/O主控器接收的探头位置信号,通过键盘进行原点调整。打印机采用PS打印机。系统工作原理
1.原点确认
先根据产品特性,设置好产品的名称、型号、编号、高度、宽度等项目,计算机自动设置坐标系统。在计算机上点击“原点确认”按键后,计算机发出控制指令,使X轴驱动电机驱动机架上的探头在X轴向返回原点;之后,点限位开关SQ1将此信号输入到主控器RC-207A,再由计算机发出控制指令给I/O主控器。主控制器执行后输出信号给驱动器、驱动机架,使探头在Y轴向返回原点,当Y轴原点限位开关SQ2检测到后,输出一信号给主控器RC-207A,探头返回电气原点,经计算机确认后,开始检测。
2.泄漏检测
点击“开始”按键,计算机发出控制信号给I/O主控器,主控器输出信号给驱动器、驱动机架,使探头沿着矩形方波轨迹检测(见图1),同时计算机根据I/O主控器RC-207A返回的探头位置信号,在屏幕上显示出探头的运行轨迹。在检测过程中,若检测到泄漏点,则保存其位置坐标,并在屏幕上以红色标示出泄漏点,同时由I/O主控器发出报警信号。
3.确认检测
检测结束,则I/O主控器自动开始对泄漏点进行二次确认检测,首先根据记录的最后一个泄漏点的位置,探头以非常规速度快速步进到泄漏点处,对泄漏点进行二次确认检测。之后,以同样步骤进行下一个泄漏点的确认检测,如二次检测过程中原泄漏点经确认为非泄漏点,则将其所存值删除,并在屏幕上清除所标示的泄漏点坐标。
4.记录泄漏点
确认检测结束后,探头返回原点,根据打印标志,确认是否打印,如有泄漏点,则打印泄漏点坐标值和坐标系,且在坐标系中打印出泄漏点的位置。系统程序设计
软件系统分为管理与控制通信、数据采集、处理3个部分,为实现对过滤器检测的实时监控,工控机管理,监控软件采用Visual Basic,可以运行于Win-dows98和Windows NT系统,采用面向对象的程序设计方法,界面友好。
这些软件系统具有如下功能:
1.检测功能 按测试按键进入过滤器DOP检测画面,本功能对过滤器检测探头进行控制和对其运行轨迹监控,记录泄漏位置和进行二次确认检测。
2.泄漏记录浏览 本功能主要实现对历史记录的浏览及打印。
3.手动控制 本功能主要用于手动调整探头位置,可用画面按钮进行控制;也可用键盘光标键进行控制。
4.数据分析 本功能主要对已检测产品进行泄漏点位置分析和历史数据的查寻,并对检查结果进行打印。
5.系统说明 本功能显示系统检测说明及操作帮助。
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