燃气表电机阀的智能检测系统研究（2）

2关键模块

2.1总控模块

       总控模块是燃气表电机阀检测系统的核心部分,在系统中起到承上启下的作用。总控模块承担的任务一方面是和上位机进行实时通信;另一方面是给下位机下达命令和信号,接收其采集的数据并进行处理;另外,总控模块还要显示采集的数据和判断的结果。在该系统中,电参数的采集采用了很多并联仪表,而泄漏检测的气管路中又有很多调压阀、电磁阀和传感器等,且总控模块中存在若干通信数据接口,CAN通信接口,基于CAN通信来传输数据,实现总控模块与PC机之间的数据通信;RS485通信口,系统通过该接口给仪表系统下达命令,并接收仪表系统采集的数据。因此,整个系统控制流程较复杂,总控模块的控制策略是非常重要的。根据以上分析需求,总控模块必须满足以下要求:设计合理,简明化;运算速度快;数据处理优质化;具有超强的抗干扰能力,可增强设备的安全可靠性。基于单片机的总控模块不但满足了使用要求,且表现出很大的优越性,如单片机具有丰富的片内资源,使系统简洁可靠等。

2.2气管路模块

       检测系统的一个重要功能是进行电机阀密封性和上壳密封性检测。按照国家标准检测整机泄漏性时,需要向燃气表输入1.5倍最大工作压力的气体,然后关闭阀门并保持不少于3min,且压力计示值不应下降。但本过程所需正压太大会造成壳体变形。此外,国家标准中对于电机阀泄漏性的检测要求燃气表阀门在关闭的状态下,在阀门入口处输入5kPa压力的气体,阀门的允许内泄漏量不应大于0.55L/h。由于生产线上电机阀检测工序复杂,利用浸水检测时虽简捷可靠,但劳动强度和设备规模大,且对燃气表的沉积水处理麻烦,可能发生漏检;整壳密封性检测时如果发现有泄漏,就要拆开整个燃气表进行电机阀密封性检测,这样不但浪费时间,降低生产效率,而且由于全装配之前没有电机阀密封性检测,存在潜在的安全性问题。针对以上问题,新系统一方面在完成上壳密封性检测以后自动开始电机阀密封性检测,另一方面采用负压的方式进行上壳和电机阀的密封性检测。负压检测方法能避免被测物与工作环境之间产生温差,防止热泄漏误差的影响;每次检测实现八个工位同时启动,提高了效率。此外,系统采用微质量流量传感器采集数据,反应灵敏、精度高、数据传输精确,实现了数据的实时传输。

       上壳和电机阀密封性检测气管路压紧装置中设置有气缸压紧燃气表上壳,所以气管路比较复杂。气路系统的设计和管路的布置对整个装置的动作控制起着十分重要的作用。系统既要检测上壳又要检测电机阀泄漏性,但由于质量流量传感器的单方向性,检测线路中增加了储气罐,克服了上壳和电机阀分开检测的不足。系统检测过程按以下步骤进行。检测上壳的泄漏性,此时电机阀打开,总控控制各个电磁阀,负压气源开始工作,上壳体和储气罐被抽为真空状态;自平衡,按照国家标准,3min内如果壳体泄漏,表示微流量传感器有数据采集,否则无;壳体和储气罐恢复到原始状态,等待电机阀检测的判断,如果判断需要检测电机阀的泄漏性,则只需关闭电机阀,控制各电磁阀,打开负压气源即可。如果电机阀有泄漏,气体经过微流量传感器时就会有数据输出,则系统最后恢复到原始状态。

2.3软件模块

2.3.1上位机

       软件系统的核心是上位机,即人机操作界面,主要分为系统管理、产品管理、检测管理和统计分析四个部分。上位机能够按照检测的要求自组织模式,用户可以根据需要设置流程中的动作、动作顺序和参数等。系统初始化是每个模式的默认设置。模式建立完成后,上位机主要起到以下四方面的作用,实现与下位机的实时通信,实时显示采集的数据和曲线;进行产品型号管理和所有测试参数的设置,将数据传输到下位机,并具有记忆功能;为了方便用户对测试结果进行记录分析,能够对下位机传输的数据进行分析处理保存,并能够建立检测数据档案,以便日后调用查询,也便于综合质量管理和质量跟踪;上位机可以以报表的形式对自动保存的测试数据进行统计和汇总,实现结果分析,生成不合格原因的柱状图和饼状图。测方法能避免被测物与工作环境之间产生温差,防止热泄漏误差的影响;每次检测实现八个工位同时启动,提高了效率。此外,系统采用微质量流量传感器采集数据,反应灵敏、精度高、数据传输精确,实现了数据的实时传输。

2.3软件模块

2.3.1上位机

       软件系统的核心是上位机,即人机操作界面,主要分为系统管理、产品管理、检测管理和统计分析四个部分。上位机能够按照检测的要求自组织模式,用户可以根据需要设置流程中的动作、动作顺序和参数等。系统初始化是每个模式的默认设置。模式建立完成后,上位机主要起到以下四方面的作用,即:!实现与下位机的实时通信,实时显示采集的数据和曲线;进行产品型号管理和所有测试参数的设置,将数据传输到下位机,并具有记忆功能;为了方便用户对测试结果进行记录分析,能够对下位机传输的数据进行分析处理保存,并能够建立检测数据档案,以便日后调用查询,也便于综合质量管理和质量跟踪;上位机可以以报表的形式对自动保存的测试数据进行统计和汇总,实现结果分析,生成不合格原因的柱状图和饼状图。

2.4数据采集模块

       系统的另一个功能是电机阀电参数检测,包括开关阀启动电流、工作电流和堵转电流,以及开阀电阻和开阀电感检测等。系统用到了电流仪表、电阻仪表、电感仪表和微流量传感器等,所有仪表和传感器的数据或通信信号都要通过总控进行处理。另外,整个系统中存在高低电压电源,所以,电路中信号源与仪器仪表之间的连接导线和仪表内部的配线会通过磁耦合形成干扰。因此,怎样使数据之间和数据信号之间互不干扰,从而保证数据信号顺畅正确的传输是系统设计的重点。对此,系统一方面采取正确接地的措施,将仪器仪表、信号源外壳和整个装置外壳都接地,保持零电位,且信号线和仪器仪表等均加以屏蔽;另一方面,针对由电源引起的脉冲状干扰对仪表的数字电路有较大影响,系统采取在电源线路上加装高频滤波器的措

施。两者结合可有效抑制干扰。

3试验验证与系统功能评价

       实质上,电机阀电流分为三个过程:启动、工作和堵转,传统的电流测试方法得到的是电机阀开阀或关阀到底的电流,即电机阀堵转时的值,电流曲线为一条近似水平的直线。该系统测试利用电流表,不仅能得到堵转电流,还可以采集到电机阀的启动瞬间电流和过程电流。如果启动瞬间电流过大,说明电机阀扭矩太大,检测的产品是不合格产品。有了该项条件,电机阀的合格条件也随之提高,使用起来也更加安全。系统设计调试完成后,在专业燃气表生产线上进行了测试检验。通过对中科、宝通、土耳其等不同型号的合格与不合格燃气表的实际测试表明,本文设计的系统操作简单,检测快捷、可靠,能够方便而正确地检测电机阀的泄漏和各项性能参数;经过检测后的燃气表电机阀安全性大大提高。

4结束语

       本文采取一系列有效的抗干扰措施,在IC卡智能燃气表的生产线上设计了机械结构,集成了仪表传感模块,并根据实际需要设计了总控模块和软件模块。实际应用表明,系统测试数据和调试监控的数据完全吻合,数据传输快速准确。燃气事业在不断地向前发展,家用燃气表技术的改革也体现了大形势下的必然趋势。针对目前国内燃气表电机阀的使用状况和存在的各种问题,还需要进一步分析研究,研制出更加完善的燃气表检测系统。