李洪濱 王德全 徐文強(qiáng)

摘 要：本文分析8310數(shù)據(jù)采集卡在我廠(chǎng)擰接機(jī)的應(yīng)用，擰接機(jī)是石油行業(yè)用來(lái)擰接石油套管與接箍的設(shè)備，在擰接過(guò)程中采集和測(cè)量扭矩，確保鋼管滿(mǎn)足工藝要求，保證油田使用。因此在實(shí)際應(yīng)用中需加強(qiáng)擰接扭矩的研究，不斷提升設(shè)備數(shù)據(jù)穩(wěn)定性?；诖丝紤]本文對(duì)數(shù)據(jù)采集技術(shù)進(jìn)行研究，希望為關(guān)注此類(lèi)問(wèn)題的人提供參考。

關(guān)鍵字：接箍擰接機(jī) 數(shù)據(jù)采集 扭矩 曲線(xiàn)記錄

1、我廠(chǎng)擰接機(jī)扭矩?cái)?shù)據(jù)采集分析

1.1擰接機(jī)擰接數(shù)據(jù)主要通過(guò)工控機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡采集擰接機(jī)接箍擰緊過(guò)程中扭矩和接箍旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，進(jìn)行標(biāo)定后使之?dāng)?shù)字化，并以圖形形式（以圈數(shù)為橫坐標(biāo)、扭矩值為縱坐標(biāo)）實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，得出：扭矩最大值、拐點(diǎn)扭矩、扭矩圈數(shù)等重要加工數(shù)據(jù)，將運(yùn)算結(jié)果在圖形中標(biāo)識(shí)或顯示；自動(dòng)分析出擰接合格與否。

1.2關(guān)于擰接機(jī)圖形優(yōu)化程序運(yùn)行越來(lái)越慢的問(wèn)題，通過(guò)測(cè)試可以確認(rèn)生成原因，Wincc腳本與Data程序通過(guò)d：＼datanew＼start.txt進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，擰接開(kāi)始信號(hào)也采集于此，wincc腳本每250ms重新寫(xiě)一次start.txt文件，data每1秒讀一次start.txt文件，但是由于系統(tǒng)較慢， wincc腳本讀寫(xiě)文件較慢，導(dǎo)致start.txt文件被占用。

1.3我廠(chǎng)部分?jǐn)Q接機(jī)由于設(shè)計(jì)扭矩傳感器在管子夾具兩側(cè)，由于管端彎曲、對(duì)中不正等等原因，擰接的圖形數(shù)據(jù)相對(duì)于進(jìn)口擰接機(jī)圖形上存在不足：a.圖形波動(dòng)較大（尤其是低扭矩）。b.對(duì)頂后由于大盤(pán)振動(dòng)導(dǎo)致對(duì)頂數(shù)據(jù)中圈數(shù)劇烈變化。c.數(shù)據(jù)呈駝峰狀。

2.分析PCI-8310 數(shù)據(jù)采集接口卡的優(yōu)勢(shì)

2.1PCI-8310 數(shù)據(jù)采集接口卡適用于提供了PCI 總線(xiàn)插槽的PC系列微機(jī)，具有即插即用的功能。其操作系統(tǒng)可選用目前流行的 Windows 系列操作系統(tǒng)。安裝簡(jiǎn)單，只需將接口卡插入機(jī)內(nèi)任何一個(gè)PCI插槽，信號(hào)電纜從機(jī)箱外部直接接入。

2.2PCI-8310 模入接口卡允許采用32路單端輸入方式或16路雙端輸入方式。用戶(hù)可根據(jù)需要選擇測(cè)量單極性信號(hào)或雙極性信號(hào)。其輸入的模擬信號(hào)由卡前端的37芯D型插頭直接接入。此卡還提供了TTL電平的16路輸入和16路輸出信號(hào)通道，這些信號(hào)通道由卡后端的40芯扁平電纜轉(zhuǎn)換為37芯D型插頭提供給用戶(hù)。

2.3 PCI-8310工作原理

PCI-8310 模入接口卡主要由模擬多路開(kāi)關(guān)選通電路、差分放大器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路和接口控制邏輯電路組成。

2.3.1模擬通道開(kāi)關(guān)由4片MPC508（或同類(lèi)產(chǎn)品）及跨接器KJ1、KJ2組成，可以從32路單端信號(hào)或16路雙端信號(hào)中任選一路，送入差分放大器。

2.3.2差分放大器由3個(gè)運(yùn)算放大器以及相關(guān)的電阻、電容組成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的儀用差分放大器，用以對(duì)通道開(kāi)關(guān)選中的模擬信號(hào)進(jìn)行變換處理。

2.3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADS774片內(nèi)自帶精密基準(zhǔn)源，并經(jīng)激光修調(diào)，具有較高的轉(zhuǎn)換速率和轉(zhuǎn)換精度，其轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 10μS。A/D轉(zhuǎn)換器由程序啟動(dòng)，其轉(zhuǎn)換狀態(tài)的結(jié)束可由程序查詢(xún)讀出或產(chǎn)生結(jié)束中斷申請(qǐng)。

2.3.4提供了各16路的開(kāi)關(guān)量輸入輸出信號(hào)通道。使用中需注意對(duì)這些信號(hào)的要求應(yīng)嚴(yán)格符合TTL 電平規(guī)范。

2.3.5 接口控制邏輯電路用來(lái)將PCI總線(xiàn)控制邏輯轉(zhuǎn)換成與各種操作相關(guān)的控制信號(hào)。

3、我廠(chǎng)對(duì)PCI-8310卡的應(yīng)用及完善

從對(duì)國(guó)外VAM公司等數(shù)據(jù)及圖形上對(duì)比，我公司國(guó)產(chǎn)擰接機(jī)圖形數(shù)據(jù)采集密度低、數(shù)據(jù)波動(dòng)較大、每次只能觀看一根管的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析上還處于原始水平.重新設(shè)計(jì)監(jiān)視控制畫(huà)面，圖標(biāo)識(shí)別性更高、注釋更詳細(xì)，畫(huà)面更簡(jiǎn)潔，方便操作

將8310卡插入主機(jī)的一個(gè)空余PCI擴(kuò)展槽中，再將檔板固定螺絲壓緊。在擰接機(jī)工控機(jī)安裝8310卡驅(qū)動(dòng)，并修改畫(huà)面程序及C++程序。通過(guò)data直接讀取S7-PLC內(nèi)的擰接啟停信號(hào)，曲線(xiàn)記錄期間不再讀取start.txt文件。從而解決start.txt文件被占用的問(wèn)題。直接讀取PLC需要西門(mén)子控件prodave，需要授權(quán)及二次開(kāi)發(fā)。通過(guò)采集卡I/O通道，直接用PLC信號(hào)直接接入采集卡I/O通道，從而實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)啟停記錄，曲線(xiàn)記錄期間不再讀取start.txt文件。從而解決start.txt文件被占用的問(wèn)題。另外采集卡I/O通道采用的是DC5V信號(hào)，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

對(duì)數(shù)據(jù)卡進(jìn)行端口設(shè)置，截取部分程序如下：

ZT_API long _stdcall ZT8310_GetBaseNO（）；

//函數(shù)名稱(chēng)：ZT8310_GetBaseNO

//函數(shù)功能：返回當(dāng)前板卡索引號(hào)（cardNO），芯片號(hào)（chipNO），口號(hào)（portNO）和通道號(hào)（chNO）

//總之帶“NO”后綴的參數(shù)是從0開(kāi)始還是從1開(kāi)始。默認(rèn)為從1開(kāi)始

//返回值：返回0表從0開(kāi)始，返回1表從1開(kāi)始

ZT_API long _stdcall ZT8310_OpenDevice（unsigned long cardNO）；

//函數(shù)名稱(chēng)：ZT8310_OpenDevice

//函數(shù)功能：打開(kāi)設(shè)備。必須在調(diào)用其他函數(shù)之前調(diào)用。

// 放在程序初始化時(shí)調(diào)用比較恰當(dāng)，只調(diào)用一次即可

//入口參數(shù)：

// cardNO：板卡號(hào)默認(rèn)從 1 開(kāi)始

// 如果系統(tǒng)中只用了一塊這種型號(hào)的板卡，令這個(gè)參數(shù)為1就行了

4、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)PCI-8310卡在我廠(chǎng)應(yīng)用的分析和完善，滿(mǎn)足了目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上特殊扣產(chǎn)品的需求，特別是殼牌、美孚等一批大型石油公司的特殊扣合同的要求，極大提升產(chǎn)品質(zhì)量，此應(yīng)用可廣泛應(yīng)用到冶金設(shè)備的數(shù)據(jù)采集中。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高飛，智能數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。儀表技術(shù)與傳感器，2007年第9期 44-45

[2] PCI-8310使用說(shuō)明書(shū)

[3] 孫唯煜、劉杰 ，C#案例開(kāi)發(fā) ，北京，中國(guó)水利電力出版社2005，128-140