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摘要: 本文敘述了用微機監(jiān)控系統(tǒng)控制離心機的轉速以提高預應力混凝土壓力管管芯的制作質量。介紹了系
統(tǒng)硬件和軟件以及抗干擾措施。采用該技術后,產品質量合格率在同樣的工藝條件下保持在97%左右。
關鍵詞:預應力混凝土壓力管離心機微機質量控制
    預應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)向預應力鋼絲、制作保護層等三個階段。其中管芯制作是保證預應力管的質量的關鍵。通?；炷凉苄静捎秒x心法成型, 離心的效果如何, 將直接關系到制品的外觀質量和混凝土和強度,而這一工藝的技術關鍵在于如何控制離心加速度和離心時間。過去, 我們廠在這方面, 由于其設備的陳舊, 在控制離心轉速時, 主要靠工人積累的經驗, 憑肉眼觀察托輪的轉速,從而估算出離心轉速。這樣,與離心工序的主要技術參數要求, 常常出現較大的誤差,嚴重影響到產品的質量。為了解決這一技術難題, 使能更準確地測出離心轉速, 我們著手研制微機監(jiān)控系統(tǒng),嚴格控制離心轉速。
1 概述
    離心效果的好壞, 除了機器的外在因素外, 還取決于離心的轉速和時間。目前, 大多數廠家都是以控制離心加速度或鋼模合縫輪的線速度和離心時間來控制離心效果的。
離心加速度a =
n 2 Rg
980
（1）
式中, a —離心加速度;
n —鋼模的離心轉速;
R —管芯的平均半徑;
g —重力加速度
鋼模合縫輪線速度V=
2πDn
60
m/ sec （2）
式中, V —鋼模合縫輪的線速度（外緣） ;
D —合縫輪的直徑;
n —鋼模的離心轉速
    從（1） 、（2） 式中可以看出: 不論是離心加速度, 還是合縫輪的線速度,鋼模的離心轉速“n”是技術的關鍵參數。同時,開機時間與離心轉速有緊密的,不同的轉速要求不同的運行時間。在生產中,需要根據不同管芯的口徑和具體條件選定其速度以及相應的時間。因此,我們在設計該系統(tǒng)時,主要考慮如何去監(jiān)控并顯示出鋼模的離心轉速及相應的時間, 從而使操作員能夠通過該系統(tǒng)嚴格按照離心工藝參數要求和操作規(guī)程來生產管芯。現將該系統(tǒng)簡介如下:
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
    硬件設計主要考慮能方便維修、容易擴充、安全可靠和操作簡便的原則, 它主要由主機、控制臺、顯示器和打印機所組成,如圖1 所示。

    主機采用模塊總線結構, 由Z80CPU 的MCB - Ⅱ單板機在S - 100 總線槽箱內以插板方式與內存擴充、地址譯碼、系統(tǒng)時鐘、輸入和輸出等邏輯電路模板連接。槽箱內預留有幾個槽口以作擴展使用。系統(tǒng)監(jiān)控信號由處于現場的SZGB - 4A 光電轉速傳感器輸出信號, 經光電隔離器和整形電路通過A/ D 轉換器輸入到主機。光電轉速傳感器通過聯接軸安裝在電動機轉軸上,共有3 路（因離心機只有3 臺） ,同時計時器自動累計來反映出開、停機時間。為了防止計算機由于外界干擾等原因而出現“死機”的情況, 設計了觸發(fā)單穩(wěn)電路產生復位信號,促使CPU自動復位。
    打印機能自動定時打印出生的日志表, 包括時間、轉速、班組、操作員號、管模號等,作為產品的原始資料。
    質檢員利用控制臺讀取數據, 監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)及輸入參數,進行調控。
    顯示器使用XJ P - 02A 轉速數字儀, 安裝在現場操作員的工作臺上, 便于操作員隨時了解離心機轉速狀態(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問題, 將整個控制程序軟件固化在EPROM中。
    主程序設計原理, 是根據離心機轉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,然后制管離心機啟動運行。
    根據水泥管制作規(guī)程, 制管投料分三次進行。每次都要將轉動的管模停下來處理積水等, 這一時刻轉速必為零。
    程序判斷出轉速不為零的狀態(tài)后, 每分鐘打印一次時間和從傳感器讀取的轉速。
    當轉速變?yōu)榱愫?表示*次投料完成,開始第二次投料,此時將系統(tǒng)內部次數變量變成第二次,打印輸出也同樣為第二次投料。
    轉速再次變?yōu)榱?則是第三次投料。
    要注意的問題如下:如果投料出現不規(guī)范,比如機器開始轉動后因故立即停下來, 則系統(tǒng)必須重新啟動以便保持與機器的狀態(tài)同步。
    軟件系統(tǒng)還包括時鐘中斷程序,鍵盤/ 顯示中斷程序,打印中斷程序。時鐘每1 秒中斷一次,分別對各工作電機進行時間累計;鍵盤/ 顯示中斷程序對面板按鍵操作進行中斷處理;打印中斷程序處理打印中斷。
2.3 抗干擾措施
    由于離心機所處的環(huán)境比較惡劣, 對控制系統(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)行總線驅動, I/ O 口懸空端通過電阻接+ 5V,以防干擾串入。每一集成電路電源部分增加濾波電容,傳感器輸出信號采用屏蔽線,并穿鍍鋅管懸空架設,減小地面震動的影響,系統(tǒng)采用模塊結構,調試維修極為方便。在軟件方面,對可編程芯片定時初始化,以消除芯片因電源干擾而被誤復位所引起的誤動作。采樣時對輸入信號進行“真”“假”判斷,以識別干擾信號等。同時, 由于環(huán)境限制, 主機與離心機只有一墻之隔, 在防震方面也采取了一定的措施。
3 小結
    這個系統(tǒng)投入使用后, 我們廠在管芯的質量監(jiān)控方面進入一個新階段, 操作員可以*按照管芯成型的工藝要求,嚴格控制離心轉速和時間了。以往管芯經常出現的漏漿、起紋、浮石、端口面露內分層等現象大為減少,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。通過幾年的使用,發(fā)現有的地方仍存在問題。如:轉速傳感器安裝在電動機的軸上,不能及時反映出離心機轉速,還要通過定時測量,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不便; 同時該系統(tǒng)在防震方面還考慮得不夠周全。今后,我們應從更換新一代單板機,提高監(jiān)控系統(tǒng)的有效性能入手, 改進和完善監(jiān)控系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和整體效率,進一步提高產品質量。