CN111158289A - 一种数字化测量探针量仪及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字化测量探针量仪及实现方法，涉及PLC控制技术领域，包括安装于从机量仪模块内的MCU芯片，所述MCU芯片上分别连接有与接线端子连接的电源芯片、与通讯排线连接的RS485芯片、与探针传感器接口连接的模拟量采样芯片、和LED发光单元，在所述电源芯片与所述MCU芯片之间连接有电源隔离模块、在所述RS485芯片与所述MCU芯片之间连接有数字隔离模块、在所述模拟量采样芯片与所述MCU芯片之间连接有光耦隔离模块；所述探针传感器接口用于与探针传感器连接；所述接线端子和所述通讯排线与PLC主机连接。本量仪及方法不仅数字化程度高，而且可通过通讯的方式实时显示或操作。
Description
技术领域
本发明涉及PLC控制技术领域，尤其是一种数字化测量探针量仪及实现方法。
背景技术
目前在数控机床加工等领域，对加工精度要求提高的同时，对检测的精度也越来越高。目前业内大多采用人工检测或者气动测量仪器检测的手段，存在着功能单一，操作不便，数字化集成化程度较低，测量显示结果不直观等问题。因此，急需一种方法解决该问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种数字化测量探针量仪及实现方法，通过探针传感器获取数据，并通过MCU芯片对该数据进行滤波以及数据转换，通过数据的校准和温度补偿并PLC主机通讯，最后通过LED发光单元显示当前工作状态。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种数字化测量探针量仪，包括安装于从机量仪模块内的MCU芯片，所述MCU芯片上分别连接有与接线端子连接的电源芯片、与通讯排线连接的RS485芯片、与探针传感器接口连接的模拟量采样芯片、和LED发光单元，在所述电源芯片与所述MCU芯片之间连接有电源隔离模块、在所述RS485芯片与所述MCU芯片之间连接有数字隔离模块、在所述模拟量采样芯片与所述MCU芯片之间连接有光耦隔离模块；所述探针传感器接口用于与探针传感器连接；所述接线端子和所述通讯排线与PLC主机连接。
一种数字化测量探针量仪的实现方法，包括如下步骤：
（1）MCU芯片接收模拟量采样芯片传输过来的数据；
（2）对所述数据进行滤波处理，得滤波后数据；
（3）根据滤波后数据、配置获取的量程参数与零点位置计算出双极性数据；通过PLC主机获取温度补偿使能参数，若为开，则按步骤（4）操作；若为关，则按步骤（5）操作；
（4）从MCU芯片的Flash中读取温度补偿校准系数，同时从模拟量采样芯片中读取当前芯片温度，计算出需要补偿的数据，加上步骤(3)中所述双极性数据得到补偿后的数据，并转换成实际位置数据；
（5）将步骤（3）中所述双极性数据转换成实际位置数据；
（6）将步骤（4）或（5）中的所述实际位置数据传送至PLC主机。
优选的，所述步骤（1）具体为：从机量仪模块内的模拟量采样芯片读取探针传感器传输过来的模拟量数据，并将所述模拟量数据转换成MCU芯片可以读取的数字量数据，转换结果通过通讯的方式传输至MCU芯片。
优选的，步骤（2）中所述对所述数据进行滤波处理，具体为：对步骤（1）中所述数据进行一阶低通滤波，用户可以根据实际需求修改滤波系数，系数越小，数据响应越快，系数越大，获取的数据越稳定，默认滤波系数是50%，滤波之后得所述滤波后数据。
优选的，步骤（3）中所述双极性数据的算法为：通过步骤（2）中滤波后的数据减去配置的零点位置除以量程参数。
优选的，还包括步骤（7）PLC主机接收步骤（6）中所述实际位置数据，并判断是否在最佳测量范围内，若为是，则LED发光单元灭；若为否，则LED发光单元闪烁。
有益效果
本发明所提供的一种数字化测量探针量仪及实现方法，通过探针传感器获取数据，并通过MCU芯片对该数据进行滤波以及数据转换，通过数据的校准和温度补偿并PLC主机通讯，最后通过LED发光单元显示当前工作状态。本量仪及方法不仅数字化程度高，而且可通过通讯的方式实时显示或操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明所述一种数字化测量探针量仪的结构示意图；
图2为本发明所述一种数字化测量探针量仪实现方法的流程。
图示标记：
1-MCU芯片、2-接线端子、3-电源芯片、4-电源隔离模块、5-通讯排线、6-RS485芯片、7-数字隔离模块、8-探针传感器接口、9-模拟量采样芯片、10-光耦隔离模块、11-LED发光单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种数字化测量探针量仪，包括安装于从机量仪模块内的MCU芯片1，所述MCU芯片1上分别连接有与接线端子2连接的电源芯片3、与通讯排线5连接的RS485芯片6、与探针传感器接口8连接的模拟量采样芯片9、和LED发光单元11，在所述电源芯片3与所述MCU芯片1之间连接有电源隔离模块4、在所述RS485芯片6与所述MCU芯片1之间连接有数字隔离模块7、在所述模拟量采样芯片9与所述MCU芯片1之间连接有光耦隔离模块10；所述探针传感器接口8用于与探针传感器连接；所述接线端子2和所述通讯排线5与PLC主机连接。
具体的，本实施例提供的所述数字化测量探针量仪功能完善，操作简单，具备校准、零点选择等多样化实用功能。校准功能可以让用户在不同工况下保证精度；零点选择功能可以让操作更便捷，当机械零点需要变化时无需调整传感器的位置，通过软件调整就可以完成重新校零。还具备LED故障报警、是否在最佳测量点提示等报警功能。当传感器出现故障，从传感器采集的参数超出范围时，软件会判定出现了传感器故障，此时将报警指示灯慢闪的方式同时报警信息也会通过通讯的方式传输到PLC主机中；当传感器不处于最佳测量点时，软件会通过报警指示灯快闪的方式同时报警信息也会通过通讯的方式传输到PLC主机中。
如图2所示，一种数字化测量探针量仪的实现方法，包括如下步骤：
步骤（1）MCU芯片1接收模拟量采样芯片9传输过来的数据；
步骤（2）对所述数据进行滤波处理，得滤波后数据；
步骤（3）根据滤波后数据、配置获取的量程参数与零点位置计算出双极性数据；通过PLC主机获取温度补偿使能参数，若为开，则按步骤（4）操作；若为关，则按步骤（5）操作；
步骤（4）从MCU芯片1的Flash中读取温度补偿校准系数，同时从模拟量采样芯片9中读取当前芯片温度，计算出需要补偿的数据，加上步骤(3)中所述双极性数据得到补偿后的数据，并转换成实际位置数据；
步骤（5）将步骤（3）中所述双极性数据转换成实际位置数据；
步骤（6）将步骤（4）或（5）中的所述实际位置数据传送至PLC主机。
具体的，PLC主机和从机量仪模块上电开机，获取从机量仪模块地址，如若PLC主机读取不到则PLC主机停止运行并报错指示灯亮；若正常读取则PLC主机与从机量仪模块通讯成功，指示灯亮，然后进行如下操作：
步骤（1）从机量仪模块内的模拟量采样芯片9读取探针传感器传输过来的模拟量数据，模拟量采样芯片9将所述模拟量数据转换成MCU芯片1可以读取的数字量数据，转换结果通过通讯的方式传输至MCU芯片1；
步骤（2）所述MCU芯片1对步骤（1）中接收的所述数字量数据进行一阶低通滤波，用户可以根据实际需求修改滤波系数，系数越小，数据响应越快，系数越大，获取的数据越稳定，默认滤波系数是50%，滤波之后得滤波后数据；
步骤（3）从MCU芯片1的Flash中读取量程和零点的配置参数，根据读取的配置，将读取的单极性数据转换成相应的双极性数据（所述双极性数据的算法为：通过步骤（2）中滤波后的数据减去配置的零点位置除以量程参数）；通过PLC主机读取温度补偿使能参数，若读取使能参数为开，则按步骤（4）操作；若读取使能参数为关，则按步骤（5）操作；
步骤（4）从MCU芯片1的Flash中读取温度补偿校准系数，同时从模拟量采样芯片9中读取当前芯片温度，计算出需要补偿的数据，通过该补偿的数据加上步骤(3)中所述双极性数据得到补偿后的数据，并转换成实际位置数据；
步骤（5）将步骤（3）中所述双极性数据转换成实际位置数据；
步骤（6）将步骤（4）或（5）中的所述实际位置数据传送至PLC主机；
步骤（7）PLC主机接收步骤（6）中所述实际位置数据，并判断是否在最佳测量范围内，若为是，则LED发光单元灭；若为否，则LED发光单元闪烁报警。此外，主机可以根据所述实际位置数据执行其他需要的操作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种数字化测量探针量仪，其特征在于：包括安装于从机量仪模块内的MCU芯片，所述MCU芯片上分别连接有与接线端子连接的电源芯片、与通讯排线连接的RS485芯片、与探针传感器接口连接的模拟量采样芯片、和LED发光单元，在所述电源芯片与所述MCU芯片之间连接有电源隔离模块、在所述RS485芯片与所述MCU芯片之间连接有数字隔离模块、在所述模拟量采样芯片与所述MCU芯片之间连接有光耦隔离模块；所述探针传感器接口用于与探针传感器连接；所述接线端子和所述通讯排线与PLC主机连接。
2.根据权利要求1所述一种数字化测量探针量仪的实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）MCU芯片接收模拟量采样芯片传输过来的数据；
（2）对所述数据进行滤波处理，得滤波后数据；
（3）根据滤波后数据、配置获取的量程参数与零点位置计算出双极性数据；通过PLC主机获取温度补偿使能参数，若为开，则按步骤（4）操作；若为关，则按步骤（5）操作；
（4）从MCU芯片的Flash中读取温度补偿校准系数，同时从模拟量采样芯片中读取当前芯片温度，计算出需要补偿的数据，加上步骤(3)中所述双极性数据得到补偿后的数据，并转换成实际位置数据；
（5）将步骤（3）中所述双极性数据转换成实际位置数据；
（6）将步骤（4）或（5）中的所述实际位置数据传送至PLC主机。
3.根据权利要求2所述一种数字化测量探针量仪的实现方法，其特征在于：所述步骤（1）具体为：从机量仪模块内的模拟量采样芯片读取探针传感器传输过来的模拟量数据，并将所述模拟量数据转换成MCU芯片可以读取的数字量数据，转换结果通过通讯的方式传输至MCU芯片。
4.根据权利要求2所述一种数字化测量探针量仪的实现方法，其特征在于：步骤（2）中所述对所述数据进行滤波处理，具体为：对步骤（1）中所述数据进行一阶低通滤波，用户可以根据实际需求修改滤波系数，系数越小，数据响应越快，系数越大，获取的数据越稳定，默认滤波系数是50%，滤波之后得所述滤波后数据。
5.根据权利要求2所述一种数字化测量探针量仪的实现方法，其特征在于：步骤（3）中所述双极性数据的算法为：通过步骤（2）中滤波后的数据减去配置的零点位置除以量程参数。
6.根据权利要求2所述一种数字化测量探针量仪的实现方法，其特征在于：还包括步骤（7）PLC主机接收步骤（6）中所述实际位置数据，并判断是否在最佳测量范围内，若为是，则LED发光单元灭；若为否，则LED发光单元闪烁。
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