ЖУРНАЛ «СТА» №1/2008

Продольная деформация шины опре- деляется в режиме обжатия шины мо- нотонно возрастающей нагрузкой, соз- даваемой путём перемещения траверс по колоннам. Датчиками силы измеря- ется воздействующая на шину нагруз- ка, а продольная деформация шины измеряется преобразователем ПУП как расстояние, пройденное траверсами от положения измерения наружного диа- метра шины до их положения при но- минальной нагрузке. Поперечная деформация шины опре- деляется одновременно с измерением продольной деформации шины как сумма перемещений, измеренных пре- образователями ПЛП1 и ПЛП2. Энергия разрушения шины определя- ется в режиме продавливания, для чего на силовую плиту устанавливается на- конечник НК, который в процессе на- гружения шины вдавливается в ребро («шашку») рисунка протектора до раз- рушения шины или до упора наконеч- ника в обод, на котором смонтирована шина. В момент разрушения шины ре- гистрируется нагрузка, приложенная к шине, и глубина проникания наконеч- ника в шину. Энергия разрушения вы- числяется по формуле [2]: где P – нагрузка вдавливания в момент разрушения шины, измеренная датчи- ками силы; l – глубина проникания наконечника, измеренная преобразователем ПУП. Требуемая точность поддержания за- данной скорости деформирования ши- ны и её позиционирования обеспечи- вается использованием ПИДалгорит- ма регулирования и цифрового конту- ра регулирования параметра управле- ния, а точность определения геометри- ческих размеров шины и зависимости размеров шины от силы её обжатия – использованием высокоточных рас- тровых преобразователей перемеще- ния. А ППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Рассмотренная система управления и измерения статических характери- стик пневматических шин представля- ет собой программноаппаратный комплекс, осуществляющий сбор, об- работку и накопление измерительной информации о физических параметрах испытываемых шин, а также управле- ние исполнительными механизмами стенда. Комплекс построен на базе од- ноплатного промышленного компью- тера РСА6184 производства фирмы Advantech, установленного в корпусе IPC610 этой же фирмы. В данном кор- пусе также размещён многофункцио- нальный модуль РСI1716 (Advantech), который имеет 16канальный АЦП, используемый для преобразования ин- формации с каналов измерения на- грузки, и два ЦАП, используемых для формирования разностного сигнала управления электроприводом стенда. Для измерения наружного диаметра, продольной деформации и определе- ния энергии разрушения шины при- менён растровый преобразователь уг- ловых перемещений ЛИР158А (600 импульсов на один оборот вала), а для измерения наружной ширины и поперечной деформации шины – рас- тровые преобразователи линейных пе- ремещений ЛИР7 (преобразуемое пе- ремещение до 620 мм). Для согласова- ния и обработки сигналов с растровых преобразователей используется интер- фейсная плата ЛИР930, имеющая три независимых канала измерения с че- тырёхкратной интерполяцией. Интер- фейсная плата установлена в слот ISA промышленного компьютера. Аналоговая часть системы включает в свой состав тензометрические датчи- ки силы и их масштабирующие усили- тели, объединённые пассивной кроссплатой, на которой дополни- тельно установлены разъёмы внутрен- ней шины и источники питания +5 В и ±15 В производства фирмы Interpoint. Кроссплата размещена в корпусе IPC610, в котором также расположена плата оптронных развязок MPB8 фир- мы Octagon Systems с модулями вво- давывода Opto22 для гальванической изоляции силовой автоматики стенда и цифровых портов вводавывода ком- пьютера. В системе предусмотрена возмож- ность измерения характеристик испы- тываемых шин при различных внут- ренних давлениях. Изменение давле- ния в шине обеспечивается аппарату- рой пользователя стенда. Аппаратные средства системы разме- щены в шкафу PROLINE (1400 × 600 × 600 мм) производства фир- мы Schroff. Использование частотноуправляе- мого следящего привода для управле- ния перемещением шины и её нагру- жением обеспечивает не только высо- кую точность позиционирования и поддержания скорости деформирова- ния шины, но и пониженное энергопо- требление стенда. Снижение потреб- ляемой электроприводом стенда мощ- ности является следствием его функ- ционирования в следящем режиме, ко- гда большую часть времени (подготов- ка к проведению испытания, работа на нагрузках, меньших номинальной) приводной двигатель работает с низ- кой скоростью вращения ротора [3]. Такой режим работы электропривода позволяет не только экономить элек- троэнергию, но и повысить ресурс са- мого двигателя и приводных механиз- мов. П РОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Программное обеспечение комплек- са разработано в среде Borland C++ Builder и работает под управлением ОС Windows XP. Использование ОС Windows XP было продиктовано, с од- ной стороны, отсутствием особых тре- бований к работе системы управления в реальном масштабе времени, а с дру- гой стороны – применением стандарт- ного, общеизвестного интерфейса, об- легчающего обучение работе на стенде и не требующего специальной подго- товки оператора. Взаимодействие управляющей про- граммы с аппаратной частью системы осуществляется с использованием драйверов в виде пакета библиотек ди- намической компоновки (DLL) фир- мы Advantech. Для взаимодействия программы с растровыми преобразова- телями перемещения создан ориги- нальный драйвер, позволяющий осу- ществлять съём данных измерения и производить их предварительную об- работку. Драйвер использует функции биб- лиотеки Windows API, поддерживаю- щей драйверы режима ядра, которые позволяют читать, изменять и записы- вать таблицы карты разрешения вво- давывода (IOPM). Свободное обраще- ние к регистрам интерфейсной платы ЛИР930 на уровне пользователя осу- ществляется после сброса соответст- вующих битов IOPM. Программа управления работает па- раллельно по двум потокам: один управляет аппаратурой системы (поток управления аппаратурой), второй реа- лизует интерфейс пользователя (основ- ное приложение). Формирование вре- менных соотношений и временная синхронизация потоков осуществляют- ся с использованием функций генера- ции сигналов событий, оповещающих 32 СТА 1/2008 РАЗ РА БО Т КИ / КОН Т Р ОЛ Ь НО - И ЗМЕ Р И Т Е Л Ь НЫ Е СИС Т ЕМЫ www.cta.ru д н ф м ц н р л е с ж м ж т н т н р т щ г к в м р м щ н в л н ч к м л м р с д с в щ н г д н ф м ц н м р е с о р з в т л с н д н в с м л ж н м р н р н г р н л ж н н н г к п р н ф м ц н р л е с н в м н м р н е д н ф м ц н м р м щ н м р н р з в т л м н р д л с ж м д л в н г л в т т н л в е с н н т р ц с ж н н л в е с р к с к т т р ш н н р к н к т р т р в н н м р ш н н с р р е с г к л ж н н б н н к н к н к н г р ш н л е с м л г к л в н м р ш н н м р н ч м л б н н к н к н н к м р н о р з в т л б м н д ж н н р с ф м р в н з ц н р в н п ч е с п з в н е г р г л р в н р в г т г л р в н р м р л н р д л н м р с м р н в с м с м р н л ж т п з в н е с к т н в о р з в т л р м щ Е ОБЕСПЕЧЕНИЕ с р н т м л н м р н т ч с р т р м т ч с с л б г н п р н п щ с вл щ б к к пл н м р т н ф м ц з ч с р м р п т в м ж л п н т н м х н м м д п с е з , 2 P l W ⋅ = п н г м л н г п ю р и в с в м т н л н г п с с ж м г ф ц т р е н н п з м о р з в н м ц н л м р н к п з м м р в н н с н г н л л н т п в д д м р н р н г м р д н ф м ц р д л г р ш н н т в о р з в т в р м щ н м р н р н р н п р н ф м ц н в о р з в т л н н м щ н о р з м м щ н г с в р б к н л т в о р з в т л п з е с т н т щ з в с м н л м р н н т п л ц е т н т т н л н м л н г п ют р л г в т м ч е с з м р ч с ч л ш б р щ л л объединён ые пассивной кросс платой, н которой д полнительно ус ановлены разъём внутренней шины и источники питания +5 В ±15 В производства фирмы Interpoint. Кросс плата размещен в корпусе IPC 610, в котором та же асполо ен лата оп тронных развязок MPB 8 фирмы Octagon System с модулями ввода ы вода Opto 22 для га ьванической из ляции с лов й автоматики стенда р в т д в д ют р т м д с р н м м р н р т р с п в м л н н л н я м н н л н п ч в е с п р т з в т л д п р н средства системы раз м щены в кафу и в с в п з в н т н л г д щ г в д л р м щ н е н г н е п ч в е к с н з ц н р в н д ж н р с ф м р в н н ж н г п л н д ж н т м т п в д д с л е с с в е н р в н д щ ж м ш м н г т в д н п т н б т г к ш м н н в н г т б т е р с щ н т р к ж б т т п в д з л е к н м э г в с с г г т л в н х н ОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ г н п ч н п р б т н д б т е л н е р н с с в е б в н б т т м л н а н ш б м н р н м н н е д г щ и в с н г т ф с ч щ г ч н б т д б щ г ц а н г к р т р м д с в л щ м п р н с т м щ с вл е с п з в н е в р д к т л т м ч с п н к м д с в г м т в м о р з в л м р м щ н д г н в з л щ с вл н м р н и в д в р т н б к в п з е ц т к д ж в з л ю т м н п с та л ц карты разрешения ввода вы ода (IOPM). Своб дное бращение к регистрам интерфейсной т н з в т л с вл е с с с о в с щ т г м л н б т е л н т к л е п р т р т м т л н п р т р р з е т ф з в т л н л ж н м р в н н о н ш н м н х н з ц т к щ с вл ю п з в н е ц н р н л б т в щ щ Т К / КОН Т РОЛ Ь НО ИЗМЕ Р И Т Е Л Ь НЫЕ ИС Т ЕМЫ © 2008, CTA Тел.: (495) 234 0635 Факс: (495) 232 1653 http://www.cta.ru