组态软件在CAT系统中的应用

　　1 引言

　　组态软件是数据采集与过程控制的专用软件，可以为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的通用软件工具，它能支持各种工控设备和常见的通信协议，实现实时控制、实时数据库、SCADA、通讯及联网、开放数据接口等内容，其组态方式灵活，易于构建一套最适合实际需要的应用系统。“组态王”软件是运行于Microsoft Windows 98/2000/NT/XP/2003操作系统下的组态软件，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠，广泛地应用于工业控制和计算机辅助测试(CAT) 领域。本文利用组态软件平台开发了一套应用于材料试验的CAT系统，介绍了其实现的方法和过程。

　　2 模块化CAT系统的组成

　　材料试验机CAT系统采用模块化设计，分成权限管理模块、试验方案模块、试验模块、曲线分析模块、数据查询模块、标定模块等若干个模块，这样做的好处是方便升级，系统的组成如图1所示，各模块的主要功能如下：

　　权限管理模块是从安全性的考虑，为了方便分权限管理，设计了权限以及操作者识别功能;试验方案模块是帮助用户设计试验方案或检验用户的方案是否合理和优化;试验模块和标定模块用于试验项目与参数的设定，是针对不同的实验对象和实验内容开发的，以满足不同用户的需求;曲线分析模块可以对试验数据进行处理，绘制出力-位移曲线;数据查询模块允许用户查询与试验有关的各种数据。　　

　　3 CAT系统的硬件设计

　　材料试验机CAT系统的工作程序为：装夹试验件-电动缸作往复运动-按给定的加载速率进行加载至材料失效-停止运动-卸下试验件-电动缸返回指定位置—打印实验结果。因此必须完成试样夹紧、拖动、数据采集、计算机监控和故障诊断等功能，该系统该系统采用力控制系统，由用户试验项目及参数的设定，通过力传感器加载和检测力，并将检测值反馈给计算机进行实时处理和显示力-位移曲线。

　　为保证结构的简洁性，采用MCL-Z系列柱式拉压力传感器，这种类型的传感器结构兼顾于柱式和S式的优点，结构紧凑，测量精度高，抗偏能力强。位移量的检测采用NS-WY01型位移变送器。现场信号有模拟量和数字量输入/输出，使用I-7000系列工业I/O模块，通过RS-485//232转换器I-7520与工控机的RS-232口进行双向通讯，实现分布式采集。其硬件原理图如图2所示。

　　图2 CAT系统的硬件原理图

　　在进行系统硬件设计时，采用了全数字闭环测控系统，它具有许多先进的特性和技术创新，主要体现在：