MM-W1B立式万能摩擦磨损试验机双显双控系统的研发

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工程与试验 ENGINEERING & TEST Mar．2O13MI~W1B立式万能摩擦磨损试验机双显双控系统的研发张 立，张富强(济南时代试金试验机有限公司，山东 济南 250300)摘 要：MM—W1B立式万能摩擦磨损试验机是济南时代试金试验机有限公司摩擦磨损研发部最新研制的一种全部电气自主知识产权的高端摩擦磨损试验机，该系统响应快，控制精度高，集机械、电子、微机控制于一体，外观新颖，功能齐全。本文介绍了如何用 ARM微电子技术和PC计算机数据处理技术对 MM—W1B立式万能摩擦磨损试验机实现数据采集与双显双控，使该试验机测控技术达到一个新的高度。

关键词 ：双显 双控 ；液晶屏 ；ARM；串口通讯中图分类号 ：TH87 文献标 识码 ：B doi：i0．3969／j．issn．1674—3407．2013．z1．014Development for Dual Display—Control System ofM M —W 1 B Vertical Universal Friction—W ear Testing M achineZhang Li，Zhang Fuqiang(-，inan TIME Shijin Testing Machine Co．，Ltd．Jinan 250300，Shandong，China)Abstract：MM —W 1 B vertical universal friction—wear testing machine iS a high—end friction—wear tes—ting machine newly produced by Jinan TIME Shijin Testing Machine Co．，Ltd．The testing ma—chine integrates machinery，electron and PC control，and the appearance of M M—W l B is novel，the function of M M—W 1B iS complete．It iS described that how to use micro electron technologyand computer data processing technology to realize data acquisition and dual display—control ofM M—W l B vertical universal friction—wear testing machine．The test precision and control technol—ogy of M M—W 1B are enhanced to a new level。and M M—W 1B can meet various requirements.

Keywords：dual display—control；LCD screen；ARM ；serial communication引 口MM—WlB立式万能摩擦磨损试验机是一种精密测试仪器，该机在一定的接触压力下，具有滑动、滚动或滑滚复合运动的摩擦形式，具有无级调速系统，可在极低速或高速条件下，来评定润滑剂、金属、塑料、涂层、橡胶、陶瓷等材料的摩擦磨损性能，例如低速销盘(具有大盘与小盘、单针与三针)摩擦功能、四球长时抗磨损性能和四球滚动接触疲劳以及止推圈摩擦性能的试验，可代替美国FALEX6型多功能试验机。应用 四球摩擦副测定 润滑油的抗磨损性能 ，满足 SH／T 0189—1992“润滑油抗磨损性能测定法(四球机法)”的要求 ，这在抗磨液压油产品开发中已被广泛应用 。本机在摩擦学各个 专业技术领域、石油化工、机械 、能源 、冶金、航天、各大专 院校 、研究院(所)等部门具有广泛的应用前途。

MM-WIB试验机测控系统采用上下位机结构，能实现双显双控 。所谓双显双控 ，就是在液 晶屏上面和上位机软件界面可以同时显示，下位机可以单独操作进行试验，也可以用上位机通过串口通讯来进行试验操作，双显双控各有特点。

[收稿日期] 2012—12—1o[作者简介] 张 立(1981一)，男，山东济南人，工程师，主要研究方向：软件设计。

张 立 ，等 ：MM—WlB立式万能摩擦磨 损试 验机双显双控系统的研发2 MM—WlB技术指标及适用标准2．1 主要技术指标(1)最大试验力：1kN(2)试验力示值相对误 差不大于 ：±1 ，200N以下示值误差不大于 ：4-2N(3)试验力能实现 自动无级加载 ，并且试验力长时 自动保持 ，示值相对误差不大于±1 FN(4)摩擦力矩示值相对误差不大于：±2(5)摩擦力传感器 ：50N(6)主轴转速能实现无级调速：lr／min~2OOOr／min(7)lOOr／min以上主轴转速误差不大于：±5r／rain(8)100r／rain以下主轴转速误差不大于：±lr／min(9)试验介质：油、水、泥浆、磨料等(10)加热器工作范围 ：室温～2O0℃(260。C)(11)温度可实现上位机 自动控制，温度测量控制准确度 ：±2℃(12)试 验机 主轴控 制方 式 ：手 动控制、时 间控制 、转数控制、摩擦力矩控制(13)试验机时间显示与控制范围：0s~9999min(14)试验转数显示与控制范 围：O～9999999(15)采用上下位机结构，能实现主参数的双显双控2．2 适用标准SH／T 0189—92润 滑油抗磨 损性能 测定法 (四球机法)3 硬件设计3．1 下位机液晶屏显示界面液晶屏显示试验力、摩擦力矩、转速、转数、时间、温度等主要试验参数(如图 1所示)，报警设置信息，外型美观，档次较高。

图 1 下位机 液晶屏显示3．2 MM—W1B立式万能摩擦磨损试验机下位机构架 图数据采集 由单片机数据采集控制系统完成。该系统包括以 LPC2292ARM 单片机为核心的数据采集和控制执行 单元 ；以芯片 CS1242为核心 的 A／D模数转换单元；以芯片 AD7541为核心的 D／A数模转换单元 ；以芯片 MAX232为核心的串行通讯转换单元。下位机原理图见图 2。

主机载荷传感器摩擦力传感器转速传感器兰 H竺竺兰亟垂)__一F位机测拄系统 上位机P( 系统回；i雠 l采集控制系统l 蛰囱
温度控制器图 2 下位机原理 图CRT 示工Pc主机弋I_fJ印机3．3 试验机控制面板下位机系统通过试验机的控制面板可对试验力 、摩擦力矩 、转速、试验转数、时间、温度等参数进行设置、测量、控制、显示、清零、报警保护及复位等操作，各参数的设定值和实时显示值均在液 晶屏上分 区域显示 ，清晰明了。

4 试验机软件设计4．1 软件主界面该试验机软件采用 C+4- Builder 6．0编程 语言编制 。C++ Builder是 Borland公 司推 出的一款可视化集成开发工具 ，它具有功能强大，简便易用和代码执行速度快等优点。使用c+4-Builder 6．0开发应用软件 ，可以大大提高编程效率。

上位机软件界面如图 3所示。软件主界面包括试验时的实时曲线和报警信息，可以打印指定区间段的曲线并能自动计算此区间段的摩擦系数。

4．2 软件控制界面软件设置控制界面如图4所示，此界面是试验的一些操做功能的集合，可 以实现对 整个试验过程的操作和控制。

· 45 ·工程与试验图 3 MM W1B立式万能摩擦磨损试验机软件主界面图 4 MM—W1B立式万 能摩擦磨 损试 验机软件设置控制5 结束语本机测控 系统采用上下位机结构，能实现双显双控。下位机是以 ARM单片机为核心的数据测量控制系统 ，液 晶屏显示 。上位 机能实 时显 示试 验力一时间曲线、摩擦力矩 时间曲线 、摩擦系数一时间曲线、主轴转速一时间曲线、试验温度一时间曲线和各参数的数字显示。上位机除了能实时显示各试验参数及曲线外 ，还能对试验力、试验转速等主要参数实现实时控制，向下位机发送控制指令，实现载荷、转速等参数的计算机自动控制，实现了计算机远程控制。上下位机通过串行口连接，上下位机都能设置试验参数。抛开上位机 ，下位机利用 电控柜面板操作能完成一般摩擦磨损试验，这种结构给用户试验带来 了方便 ，满足了不同用户的需求。

参考文献[1] 李智慧．c++Builder从入门到精通[M]．清华大学出版社 ，1999.

[2] 周立功．基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术[M]．电子出版社，2001.

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图 2 最终解决方案的 电路 图[1] 刘建章．低压 电器及其应用[M]．人 民邮电出版社，· 46 ·1999.

[2] 王素英．工厂常用电气设备手册[M]．中国电力出版社 ，1995.