CN104501871B - 一种基于opc的电磁铁性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于OPC的电磁铁性能测试系统，包括数据采集单元、程控电源、核心控制板、控制PC和远程监控PC，数据采集单元输出端与核心控制板相连，程控电源分别与电磁铁、核心控制板相连，核心控制板通过串口总线与控制PC相连，控制PC使用OPC功能通过网络接口与远程监控PC相连。本发明的数据采集单元实时采集电磁铁的压力和位移信号，程控电源采集电压和电流信号，并将采集到的数据信号送入核心控制板，核心控制板将采集到的数据进行处理后送入控制PC，控制PC根据核心控制板输入的数据将测试结果进行显示、存储、打印，实现了对电磁铁性能的自动化测试，使测试效率和测试精度得到非常大的提高。

Description

一种基于OPC的电磁铁性能测试系统

技术领域

本发明涉及一种基于OPC的电磁铁性能测试系统。

背景技术

目前，电磁铁的应用已深入到众多工程自动化领域，对其性能的测试方案也逐步由传统的“传感器+数据记录”模式发展为基于计算机技术的半自动化测试系统。但由于测试方案或硬件单元的设计不合理，造成系统功能过于简单、自动化程度不高或者系统结构复杂、测试精度不高，无法实现远程控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、测试效率和精度高、自动化程度高并且能够实现远程监控的基于OPC的电磁铁性能测试系统。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于OPC的电磁铁性能测试系统，其特征在于：包括数据采集单元、程控电源、核心控制板、控制PC和远程监控PC，所述数据采集单元输出端与核心控制板相连，将采集到的数据信号送入核心控制板中，所述程控电源分别与电磁铁、核心控制板相连，核心控制板控制程控电源的输出，核心控制板通过串口总线与控制PC相连，将采集到的数据进行处理后送入控制PC，所述控制PC使用OPC功能通过网络接口与远程监控PC相连。

上述基于OPC的电磁铁性能测试系统中，所述数据采集单元包括位移传感器、力传感器和光纤传感器，位移传感器、力传感器和光纤传感器的信号输入端与电磁铁相连，信号输出端与核心控制板相连。

上述基于OPC的电磁铁性能测试系统中，所述核心控制板包括核心控制模块、AD转换模块、继电器接口模块、电源模块、数显表模块、传感器接口模块以及串口通信模块，所述核心控制模块分别与AD转换模块、继电器接口模块、电源模块、数显表模块、传感器接口模块以及串口通信模块相连，所述数据采集单元的传感器信号输出端与传感器接口相连，传感器接口通过AD转换模块与核心控制模块相连。

上述基于OPC的电磁铁性能测试系统中，所述核心控制模块的主芯片采用PIC18F8722单片机。

上述基于OPC的电磁铁性能测试系统中，所述控制PC包括控制器、鼠标、键盘、打印机、存储器和显示器，所述核心控制模块通过串口通信模块与控制器相连，控制器分别与鼠标、键盘、打印机、存储器、显示器、远程监控PC相连。

上述基于OPC的电磁铁性能测试系统中，所述的测试系统的电磁铁测试性能包括：弹簧力测试、电磁铁位移测试、吸合电压和断开电压测试、最小启动电流和保持电流测试、力位移曲线测试、力电压曲线测试、弹簧力位移曲线测试、寿命测试。

所述的弹簧力测试为在电磁铁线圈不通电的情况下，从位移测量的终点开始通过步进电机带测量杆上移，当力传感器读出的力大于背面橡胶力时，力的读数减去橡胶所产生的力即为初时弹簧力。

所述的电磁铁位移测试为在电磁铁不通电的情况下，控制步进电机带动测量杆，当力传感器感应到有力的作用时，说明测量杆已经与电磁铁发生了接触，此时所对应的位置即为电磁铁的原点，然后给电磁铁通以额定电流，步进电机再反转，带动测量杆后退，当力传感器没有读数时，说明测量杆已经与电磁铁脱离，此位置即为电磁铁的终点，原点和终点的位移之差即为电磁铁的位移。

所述的吸合电压和断开电压的测试包括吸合电压的测试是通过程控电源给电磁铁从0V开始往上加电压，直到电磁铁开始产生吸合动作，此电压即为吸合电压；通过程控电源给电磁铁从额定电压往下减电压，直到电磁铁缩回，此电压即为断开电压，电磁铁的吸合与断开是通过上下侧的两个光纤传感器来进行判断的。

所述的最小启动电流和保持电流测试包括最小启动电流即为吸合电压条件下的电流；额定电压下，电磁铁稳定吸合时的电流为保持电流。

所述的力位移曲线测试为在电磁铁不通电的情况下，控制步进电机带动测量杆下移，找到电磁铁的原点，再给电磁铁线圈通以额定电压并保持不变，从原点（电磁铁未伸出）开始，通过步进电机后退来控制电磁铁伸出的长度，使电磁铁一步一步的伸出，测量出每一点输出力和位移之间的相互关系，得到正向力位移曲线，在测量杆到达终点之后，通过步进电机前进来控制电磁铁伸出的长度，使电磁铁一步一步的往里缩回，测量出每一点输出力和位移之间的相互关系，直到回到电磁铁的原点，得到反向力位移曲线。

所述的力电压曲线测试为先把电磁铁铁芯固定在某一个位置（任意位置可以设置），然后通过程控电源从吸合电压开始给电磁铁施加一逐渐上升的电压，通过力传感器测量出每一电压下所对应的力，由此得到的曲线即为力电压曲线。

所述的弹簧力位移测试为在电磁铁线圈不通电的情况下，从弹簧装配的原点开始通过步进电机带测量杆上移，测量出弹簧整个行程内弹簧力和位移之间的相互关系，而得到弹簧力位移特性曲线。

所述的寿命测试为在不给电磁铁加载的前提下，给电磁铁不断交替加额定电压和0V电压，使电磁铁不停的吸合和断开，并通过光纤传感器记数而得到电磁铁的测量次数，直到完成设定寿命次数的测量，或者直到电磁铁失效即光纤传感器无法感应到吸合为止。

本发明的有益效果在于：

1、本发明实时采集电磁铁的压力、位移、电压、电流信号，并将采集到的数据信号送入核心控制板，核心控制板将数据采集单元输送的数据进行处理后送入控制PC，控制PC根据核心控制板输入的数据将测试结果进行显示、存储、打印，实现了对电磁铁性能的自动化测试，使测试效率和测试精度得到非常大的提高；

2、控制PC通过网络端口将测试结果传送至远程监控PC，实现远程监控。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为图1中的核心控制板结构框图。

图3为图1中的控制PC结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括数据采集单元、程控电源、核心控制板、控制PC和远程监控PC，所述数据采集单元的输出端与核心控制板相连，将采集到的数据信号送入核心控制板中，所述程控电源分别与电磁铁、核心控制板相连，由核心控制板控制程控电源的输出，核心控制板通过串口总线与控制PC相连，将数据采集单元输送的数据进行处理后送入控制PC，控制PC通过与核心控制板的通信，控制程控电源对电磁铁进行操作，所述控制PC与远程监控PC相连。

所述数据采集单元包括位移传感器、力传感器和光纤传感器，位移传感器、力传感器和光纤传感器的信号输入端与电磁铁相连，信号输出端与核心控制板相连，位移传感器用于检测电磁铁磁芯伸缩长度，光纤传感器用于检测电磁铁是否吸合，力传感器用于检测电磁铁吸合过程中产生的推拉力，程控电源用于给电磁铁施加电流或电压，所述的力、位移传感器精度均为0.1%FS，实测为0.06%。

如图2所示，所述核心控制板采用嵌入式实时控制系统进行控制，并设有保护电路和复位电路，核心控制板包括核心控制模块、AD转换模块、继电器接口模块、数显表模块、电源模块、传感器接口模块以及串口通信模块。AD转换模块、继电器接口模块、电源模块、数显表模块、传感器接口模块以及串口通信模块均为背插式结构，核心控制模块的主芯片采用PIC18F8722单片机，核心控制模块分别与AD转换模块、继电器接口模块、电源模块、数显表模块、传感器接口模块以及串口通信模块相连，所述传感器接口与数据采集单元的信号输出端相连，然后通过AD模块与核心控制模块相连，所述的AD模块为带12位AD控制电路，基准电压采用REF195FS（精度为0.02级），实测精度为0.03%。所述的继电器模块用于实现电压转换，实现核心控制板的控制功能，所述的数显表模块用于驱动显示仪表，显示仪表能够实时显示被测电磁铁的位移值、电压值，电流值以及报警指示。所述串口通信模块与控制PC相连，串口通信模块设有两个扩展串口RS232，一个用于与控制PC通信，另一个为备用串口。串口通信采用MAX232以及光耦进行数据隔离。

如图3所示，所述控制PC包括控制器、鼠标、键盘、打印机、存储器和显示器，所述核心控制模块通过串口通信模块与控制器相连，控制器分别与鼠标、键盘、打印机、存储器、显示器相连，控制器通过OPC功能与远程监控PC进行通信。控制PC的上位机软件集成了OPC数据服务器，软件启动时，OPC服务即随之启动。OPC服务器程序按照OPC DA2.0标准发布数据，可以使用任何支持OPC DA2.0协议的客户端软件连接服务器。

Claims (3)

1.一种基于OPC的电磁铁性能测试系统，其特征在于：包括数据采集单元、程控电源、核心控制板、控制PC和远程监控PC，所述数据采集单元输出端与核心控制板相连，将采集到的数据信号送入核心控制板中，所述程控电源分别与电磁铁、核心控制板相连，核心控制板控制程控电源的输出，核心控制板通过串口总线与控制PC相连，将采集到的数据进行处理后送入控制PC，所述控制PC使用OPC功能通过网络接口与远程监控PC相连，所述数据采集单元包括位移传感器、力传感器和光纤传感器，位移传感器、力传感器和光纤传感器的信号输出端与核心控制板相连，所述核心控制板包括核心控制模块、AD转换模块、继电器接口模块、电源模块、数显表模块、传感器接口模块以及串口通信模块，所述核心控制模块分别与AD转换模块、继电器接口模块、电源模块、数显表模块、传感器接口模块以及串口通信模块相连，所述数据采集单元的传感器信号输出端与传感器接口相连，传感器接口通过AD转换模块与核心控制模块相连；

电磁铁测试系统的电磁铁测试性能包括：弹簧力测试、电磁铁位移测试、吸合电压和断开电压测试、最小启动电流和保持电流测试、力位移曲线测试、力电压曲线测试、弹簧力位移曲线测试、寿命测试；

所述的弹簧力测试为在电磁铁线圈不通电的情况下，从位移测量的终点开始通过步进电机带测量杆上移，当力传感器读出的力大于背面橡胶力时，力的读数减去橡胶所产生的力即为初时弹簧力；

所述的电磁铁位移测试为在电磁铁不通电的情况下，控制步进电机带动测量杆，当力传感器感应到有力的作用时，说明测量杆已经与电磁铁发生了接触，此时所对应的位置即为电磁铁的原点，然后给电磁铁通以额定电流，步进电机再反转，带动测量杆后退，当力传感器没有读数时，说明测量杆已经与电磁铁脱离，此位置即为电磁铁的终点，原点和终点的位移之差即为电磁铁的位移；

所述的吸合电压和断开电压的测试包括吸合电压的测试是通过程控电源给电磁铁从0V开始往上加电压，直到电磁铁开始产生吸合动作，此电压即为吸合电压；通过程控电源给电磁铁从额定电压往下减电压，直到电磁铁缩回，此电压即为断开电压，电磁铁的吸合与断开是通过上下侧的两个光纤传感器来进行判断的；

所述的最小启动电流和保持电流测试包括最小启动电流即为吸合电压条件下的电流；额定电压下，电磁铁稳定吸合时的电流为保持电流；

所述的力位移曲线测试为在电磁铁不通电的情况下，控制步进电机带动测量杆下移，找到电磁铁的原点，再给电磁铁线圈通以额定电压并保持不变，从原点开始，通过步进电机后退来控制电磁铁伸出的长度，使电磁铁一步一步的伸出，测量出每一点输出力和位移之间的相互关系，得到正向力位移曲线，在测量杆到达终点之后，通过步进电机前进来控制电磁铁伸出的长度，使电磁铁一步一步的往里缩回，测量出每一点输出力和位移之间的相互关系，直到回到电磁铁的原点，得到反向力位移曲线；

所述的力电压曲线测试为先把电磁铁铁芯固定在某一个位置，然后通过程控电源从吸合电压开始给电磁铁施加一逐渐上升的电压，通过力传感器测量出每一电压下所对应的力，由此得到的曲线即为力电压曲线；

所述的弹簧力位移测试为在电磁铁线圈不通电的情况下，从弹簧装配的原点开始通过步进电机带测量杆上移，测量出弹簧整个行程内弹簧力和位移之间的相互关系，而得到弹簧力位移特性曲线；

所述的寿命测试为在不给电磁铁加载的前提下，给电磁铁不断交替加额定电压和0V电压，使电磁铁不停的吸合和断开，并通过光纤传感器记数而得到电磁铁的测量次数，直到完成设定寿命次数的测量，或者直到电磁铁失效即光纤传感器无法感应到吸合为止。

2.如权利要求1所述的基于OPC的电磁铁性能测试系统，其特征在于：所述核心控制模块的控制主芯片采用PIC18F8722单片机。

3.如权利要求1所述的基于OPC的电磁铁性能测试系统，其特征在于：所述控制PC包括控制器、鼠标、键盘、打印机、存储器和显示器，所述核心控制模块通过串口通信模块与控制器相连，控制器分别与鼠标、键盘、打印机、存储器、显示器、远程监控PC相连。