涂浴文
摘要: 本文敘述了用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)控制離心機(jī)的轉(zhuǎn)速以提高預(yù)應(yīng)力混凝土壓力管管芯的制作質(zhì)量。介紹了系
統(tǒng)硬件和軟件以及抗干擾措施。采用該技術(shù)后,產(chǎn)品質(zhì)量合格率在同樣的工藝條件下保持在97%左右。
關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力混凝土壓力管離心機(jī)微機(jī)質(zhì)量控制
    預(yù)應(yīng)力混凝土壓力管的制作工藝主要包括: 制作混凝土管芯、纏繞環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絲、制作保護(hù)層等三個(gè)階段。其中管芯制作是保證預(yù)應(yīng)力管的質(zhì)量的關(guān)鍵。通?；炷凉苄静捎秒x心法成型, 離心的效果如何, 將直接關(guān)系到制品的外觀(guān)質(zhì)量和混凝土和強(qiáng)度,而這一工藝的技術(shù)關(guān)鍵在于如何控制離心加速度和離心時(shí)間。過(guò)去, 我們廠(chǎng)在這方面, 由于其設(shè)備的陳舊, 在控制離心轉(zhuǎn)速時(shí), 主要靠工人積累的經(jīng)驗(yàn), 憑肉眼觀(guān)察托輪的轉(zhuǎn)速,從而估算出離心轉(zhuǎn)速。這樣,與離心工序的主要技術(shù)參數(shù)要求, 常常出現(xiàn)較大的誤差,嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。為了解決這一技術(shù)難題, 使能更準(zhǔn)確地測(cè)出離心轉(zhuǎn)速, 我們著手研制微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),嚴(yán)格控制離心轉(zhuǎn)速。
1 概述
    離心效果的好壞, 除了機(jī)器的外在因素外, 還取決于離心的轉(zhuǎn)速和時(shí)間。目前, 大多數(shù)廠(chǎng)家都是以控制離心加速度或鋼模合縫輪的線(xiàn)速度和離心時(shí)間來(lái)控制離心效果的。
離心加速度a =
n 2 Rg
980
（1）
式中, a —離心加速度;
n —鋼模的離心轉(zhuǎn)速;
R —管芯的平均半徑;
g —重力加速度
鋼模合縫輪線(xiàn)速度V=
2πDn
60
m/ sec （2）
式中, V —鋼模合縫輪的線(xiàn)速度（外緣） ;
D —合縫輪的直徑;
n —鋼模的離心轉(zhuǎn)速
    從（1） 、（2） 式中可以看出: 不論是離心加速度, 還是合縫輪的線(xiàn)速度,鋼模的離心轉(zhuǎn)速“n”是技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)。同時(shí),開(kāi)機(jī)時(shí)間與離心轉(zhuǎn)速有緊密的,不同的轉(zhuǎn)速要求不同的運(yùn)行時(shí)間。在生產(chǎn)中,需要根據(jù)不同管芯的口徑和具體條件選定其速度以及相應(yīng)的時(shí)間。因此,我們?cè)谠O(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí),主要考慮如何去監(jiān)控并顯示出鋼模的離心轉(zhuǎn)速及相應(yīng)的時(shí)間, 從而使操作員能夠通過(guò)該系統(tǒng)嚴(yán)格按照離心工藝參數(shù)要求和操作規(guī)程來(lái)生產(chǎn)管芯?，F(xiàn)將該系統(tǒng)簡(jiǎn)介如下:
2 監(jiān)控系統(tǒng):包括系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件
2.1 系統(tǒng)硬件
    硬件設(shè)計(jì)主要考慮能方便維修、容易擴(kuò)充、安全可靠和操作簡(jiǎn)便的原則, 它主要由主機(jī)、控制臺(tái)、顯示器和打印機(jī)所組成,如圖1 所示。

    主機(jī)采用模塊總線(xiàn)結(jié)構(gòu), 由Z80CPU 的MCB - Ⅱ單板機(jī)在S - 100 總線(xiàn)槽箱內(nèi)以插板方式與內(nèi)存擴(kuò)充、地址譯碼、系統(tǒng)時(shí)鐘、輸入和輸出等邏輯電路模板連接。槽箱內(nèi)預(yù)留有幾個(gè)槽口以作擴(kuò)展使用。系統(tǒng)監(jiān)控信號(hào)由處于現(xiàn)場(chǎng)的SZGB - 4A 光電轉(zhuǎn)速傳感器輸出信號(hào), 經(jīng)光電隔離器和整形電路通過(guò)A/ D 轉(zhuǎn)換器輸入到主機(jī)。光電轉(zhuǎn)速傳感器通過(guò)聯(lián)接軸安裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上,共有3 路（因離心機(jī)只有3 臺(tái)） ,同時(shí)計(jì)時(shí)器自動(dòng)累計(jì)來(lái)反映出開(kāi)、停機(jī)時(shí)間。為了防止計(jì)算機(jī)由于外界干擾等原因而出現(xiàn)“死機(jī)”的情況, 設(shè)計(jì)了觸發(fā)單穩(wěn)電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào),促使CPU自動(dòng)復(fù)位。
    打印機(jī)能自動(dòng)定時(shí)打印出生的日志表, 包括時(shí)間、轉(zhuǎn)速、班組、操作員號(hào)、管模號(hào)等,作為產(chǎn)品的原始資料。
    質(zhì)檢員利用控制臺(tái)讀取數(shù)據(jù), 監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及輸入?yún)?shù),進(jìn)行調(diào)控。
    顯示器使用XJ P - 02A 轉(zhuǎn)速數(shù)字儀, 安裝在現(xiàn)場(chǎng)操作員的工作臺(tái)上, 便于操作員隨時(shí)了解離心機(jī)轉(zhuǎn)速狀態(tài)。
2.2 系統(tǒng)軟件
    系統(tǒng)軟件如圖2 所示。

  &nbsp 為了避免因偶然斷電而出現(xiàn)問(wèn)題, 將整個(gè)控制程序軟件固化在EPROM中。
    主程序設(shè)計(jì)原理, 是根據(jù)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為零判斷三次投料順序。具體描述如下:
    本系統(tǒng)首先啟動(dòng),然后制管離心機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。
    根據(jù)水泥管制作規(guī)程, 制管投料分三次進(jìn)行。每次都要將轉(zhuǎn)動(dòng)的管模停下來(lái)處理積水等, 這一時(shí)刻轉(zhuǎn)速必為零。
    程序判斷出轉(zhuǎn)速不為零的狀態(tài)后, 每分鐘打印一次時(shí)間和從傳感器讀取的轉(zhuǎn)速。
    當(dāng)轉(zhuǎn)速變?yōu)榱愫?表示*次投料完成,開(kāi)始第二次投料,此時(shí)將系統(tǒng)內(nèi)部次數(shù)變量變成第二次,打印輸出也同樣為第二次投料。
    轉(zhuǎn)速再次變?yōu)榱?則是第三次投料。
    要注意的問(wèn)題如下:如果投料出現(xiàn)不規(guī)范,比如機(jī)器開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后因故立即停下來(lái), 則系統(tǒng)必須重新啟動(dòng)以便保持與機(jī)器的狀態(tài)同步。
    軟件系統(tǒng)還包括時(shí)鐘中斷程序,鍵盤(pán)/ 顯示中斷程序,打印中斷程序。時(shí)鐘每1 秒中斷一次,分別對(duì)各工作電機(jī)進(jìn)行時(shí)間累計(jì);鍵盤(pán)/ 顯示中斷程序?qū)γ姘灏存I操作進(jìn)行中斷處理;打印中斷程序處理打印中斷。
2.3 抗干擾措施
    由于離心機(jī)所處的環(huán)境比較惡劣, 對(duì)控制系統(tǒng)的抗干擾性能要求較高。因此,在硬件方面,選用穩(wěn)壓電源, 系統(tǒng)行總線(xiàn)驅(qū)動(dòng), I/ O 口懸空端通過(guò)電阻接+ 5V,以防干擾串入。每一集成電路電源部分增加濾波電容,傳感器輸出信號(hào)采用屏蔽線(xiàn),并穿鍍鋅管懸空架設(shè),減小地面震動(dòng)的影響,系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu),調(diào)試維修極為方便。在軟件方面,對(duì)可編程芯片定時(shí)初始化,以消除芯片因電源干擾而被誤復(fù)位所引起的誤動(dòng)作。采樣時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行“真”“假”判斷,以識(shí)別干擾信號(hào)等。同時(shí), 由于環(huán)境限制, 主機(jī)與離心機(jī)只有一墻之隔, 在防震方面也采取了一定的措施。
3 小結(jié)
    這個(gè)系統(tǒng)投入使用后, 我們廠(chǎng)在管芯的質(zhì)量監(jiān)控方面進(jìn)入一個(gè)新階段, 操作員可以*按照管芯成型的工藝要求,嚴(yán)格控制離心轉(zhuǎn)速和時(shí)間了。以往管芯經(jīng)常出現(xiàn)的漏漿、起紋、浮石、端口面露內(nèi)分層等現(xiàn)象大為減少,管芯的合格率在同樣的工藝條件下由以往“徘徊不前”的79 %迅速提高到95 %以上,廢品率由2 %下降到015 % ,次品率也明顯下降。產(chǎn)品的合格率1990 年為86.72 % , 1991 年后一直保持在97145 %左右, 取得了較為理想的效果。通過(guò)幾年的使用,發(fā)現(xiàn)有的地方仍存在問(wèn)題。如:轉(zhuǎn)速傳感器安裝在電動(dòng)機(jī)的軸上,不能及時(shí)反映出離心機(jī)轉(zhuǎn)速,還要通過(guò)定時(shí)測(cè)量,校正換算表（按一定的比例換算） 供操作員使用, 在一定程度上給操作員帶來(lái)不便; 同時(shí)該系統(tǒng)在防震方面還考慮得不夠周全。今后,我們應(yīng)從更換新一代單板機(jī),提高監(jiān)控系統(tǒng)的有效性能入手, 改進(jìn)和*監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和整體效率,進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。