一、簡介

圖1、 EMAC控制器

      1、簡介

       EMAC試驗機控制器是一款以嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)為平臺的簡潔、高效、穩(wěn)定的全數(shù)字試驗機控制器，本控制器有以下特點：

       自成體系，控制器的工作無需上位計算機支持；

       提供豐富的輸入通道，包括力、位移、變形、大變形、數(shù)字開關(guān)量輸入，*試驗機對輸入采樣的要求；

       提供數(shù)字脈沖和模擬量兩種控制輸出方式可控制伺服電機、步進電動機、變頻電機等多種執(zhí)行機構(gòu)；

       LCD實時顯示測試數(shù)據(jù)、曲線、操作導(dǎo)航等信息，采用全導(dǎo)航式用戶界面使得用戶可根據(jù)屏幕提示進行操作，操作極其簡單；

       參數(shù)設(shè)置簡單，一鍵試驗，試驗結(jié)束自動計算結(jié)果；

       可配套上位測控軟件，通過串口與上位機進行通訊獲得更多拓展功能；

       可根據(jù)用戶需求定制系統(tǒng)功能。

2、技術(shù)參數(shù)

（1）、AD采樣通道

       2路全差分模擬通道用于模擬傳感器(負(fù)荷傳感器、引伸計)輸入。各通道都可根據(jù)傳感器靈敏度單調(diào)整增益，從而適應(yīng)各種范圍的輸入信號，1/30000~1/100000分辨率，   高采樣頻率500Hz。

（2）、編碼器輸入通道

       3路差分編碼器輸入通道用于增量式編碼器（長光柵、圓光柵等）輸入。內(nèi)部光電隔離AB相輸入，內(nèi)置倍頻電路，大響應(yīng)頻率100KHz。

（3）、控制脈沖輸出通道

       0~1MHz TTL電平差分式脈沖輸出用于步進電機、脈沖式伺服電機控制。

       高電平：>=2.4V

       低地平：<=0.8V

       輸出電流能力：±10mA

（4）、模擬量輸出通道

       10位AD輸出，輸出電壓范圍0~10V，驅(qū)動能力10mA。

（5）、I/O(開關(guān)量輸入輸出)

       3位光耦隔離輸入，3位集電極開路輸出。

3、應(yīng)用

       本控制器可用于試驗機的控制，也可用做數(shù)據(jù)采集監(jiān)控儀表和機電控制儀表。典型的應(yīng)用是電子拉壓試驗機。

二、接口與安裝

 (一)完整接口

       如果您購買的是完整接口的控制器，請按如下說明接線。

圖2、 接口示意圖

三、功能與操作

圖3、 EMAC操作面板

EMAC采用全導(dǎo)航界面設(shè)計，用戶可按照屏幕指示，通過鍵盤進行各項操作。

1、顯示屏

圖4、 顯示屏

如圖17所示，顯示屏有四個區(qū)域組成。

數(shù)據(jù)顯示區(qū)：顯示當(dāng)前的采樣數(shù)據(jù)，采樣數(shù)據(jù)包括力、變形、位移。其中變形通道和力通道會顯示采樣來源，分別是變形A(從位移通道采值)、變形B(引伸計采值)、變形C(從大變形通道采值)，力1（從模擬傳感器1采力值）、力2（從模擬傳感器2采力值）。

狀態(tài)區(qū)：顯示控制器的狀態(tài)，其中各項所代表意義如下。

              RT，顯示控制速率，如20.0表示運行時，速率為滿速的20%。

              IN，顯示3位開關(guān)量I1~I3的輸入狀況。

              MD，顯示控制器運行狀況， 停止、 上行、 下行、 試驗、 急停。

              ST，顯示控制器的內(nèi)部操作，如顯示“Writing”，表示正在進行參數(shù)保存。

導(dǎo)航/曲線顯示區(qū)：顯示導(dǎo)航信息，指示菜單選擇鍵盤【0】~【9】當(dāng)前所執(zhí)行的操作。如“1.試驗設(shè)置”表示此時按下按鍵【1】進行試驗參數(shù)的設(shè)置。此區(qū)域還可用于顯示測試曲線。

快捷菜單指示區(qū)：顯示快捷按鍵的功能。（參加“快捷鍵”）

2、鍵盤

圖18、鍵盤

       EMAC分3組共25個鍵。

       快捷鍵：【F1】~【F5】，一些常用的功能（如清零）可通過快捷鍵一鍵實現(xiàn)，快捷鍵的功能是可變的，每個鍵的當(dāng)前功能可通過其上方顯示屏上的“快捷鍵指示”來獲知。其中 標(biāo)示切換下到一組快捷功能， 標(biāo)示切換到上一組快捷功能。

菜單選擇和輸入鍵：【0】~【9】為數(shù)字鍵，在菜單選擇時，可通過這些按鍵進入導(dǎo)航所指示的菜單項，在輸入數(shù)據(jù)時則作為數(shù)字輸入；【.】為小數(shù)點輸入鍵；【+/-】為輸入數(shù)據(jù)正負(fù)切換鍵；【Clr】為輸入清除鍵，在進行數(shù)值輸入時，通過此鍵清除之前輸入以便重新輸入正確的數(shù)值；【Esc】取消鍵，用于取消輸入或退出當(dāng)前菜單回到前一級菜單；【Ent】確認(rèn)鍵，用于確定輸入輸入值。

控制鍵：用于控制設(shè)備運行和試驗。【▲】為上行鍵，用于控制設(shè)備往上運行；【▼】為下行鍵，用于控制設(shè)備往下運行；【?0?】為返車鍵，用于控制設(shè)備回到位移零點；【?】試驗鍵，用于控制設(shè)備開始進行試驗；【▇】停止鍵，用于停止設(shè)備運行或停止試驗。

3、界面和操作

（1）主界面

       EMAC啟動后，系統(tǒng)入主界面，在主界面中，系統(tǒng)的各項操作在導(dǎo)航區(qū)中一一顯示。

圖19、 主界面

（2）數(shù)值顯示(清零、切換通道)

       在主界面，按下【0】，進入示值界面，在此界面通過【0】【1】【2】【3】進行示值的清零。

圖20、 示值界面，【Esc】退出

       本控制器可以同時連接多個力傳感器和變形傳感器，在示值界面按下【4】、【5】可以分別對力通道接口和變形通道接口進行選擇。采樣通道的定義如下：

       力1，從*個力傳感器通道采值；

       力2：從第二個力傳感器通道采值。

       變形A，從位移通道采值作為變形量；

       變形B，從引伸計通道采值作為變形量；

       變形C，激活大變形，從大變形通道采值作為變形量。

在示值界面按下【6】用于開啟或關(guān)閉引伸計，用于設(shè)置控制器是否在模擬通道2連接引伸計，ON為連接，OFF為不連接。在模擬通道2連接引伸計后就占用了第二個力傳感器通道，這樣，控制器就只能連接一個力傳感器了。此參數(shù)修改后必須保存并重啟系統(tǒng)才能生效。

       注意：試驗進行中不能進行通道的切換；

              使用引伸計后，占用了模擬通道2，第二力傳感器將不能使用。（參見“其他設(shè)置”）

圖22、通道選擇（力1-變形A）

（5）試驗參數(shù)設(shè)置

       在主界面下按下【1】進入試驗參數(shù)設(shè)置界面。在此界面中設(shè)置和測試有關(guān)的參數(shù)。試驗時，系統(tǒng)將按照這些參數(shù)來運行和分析測試數(shù)據(jù)。

圖23、 試驗參數(shù)設(shè)置界面，【*】退出

【0】設(shè)置試驗方向，1表示試驗時往上運行，0表示試驗時往下運行；

【1】設(shè)置材料的原始截面積(mm²)；

【2】設(shè)置材料的原始標(biāo)距(mm)；

【3】設(shè)置試驗的運行方法，0為破斷試驗，1為設(shè)定位移試驗，2為設(shè)定變形試驗，3為設(shè)定力試驗；

【4】設(shè)置與試驗方法相對應(yīng)的設(shè)定值，如：運行法=0，設(shè)定值=15.0，則表示進行破斷試驗，當(dāng)力衰減15.0N（或kN）時試驗結(jié)束；如：運行法=1，設(shè)定值=15.0，則表示進行定位移試驗，當(dāng)位移達到15.0mm時試驗結(jié)束。

【5】設(shè)置測試速度，同時此速度也是平時橫梁上下移動的速度（速度快慢還受到速率的影響，例如測試速度設(shè)置成100mm/min，而當(dāng)前速率為50%，則實際運動速度為50mm/min）。

【6】設(shè)置回位速度，即試驗結(jié)束后橫梁自動復(fù)位的速度，如果此值為0，則試驗結(jié)束后不自動復(fù)位。此速度還是按下返車鍵【?0?】時，設(shè)備的返回速度。

【7】入口力值(入口力值單位與系統(tǒng)當(dāng)前的力單位*)，試驗時，當(dāng)力值到達這個值時才開始計算試件的變形量。

       試驗參數(shù)設(shè)置結(jié)束后，按下試驗鍵【?】將開始試驗。試驗開始時，位移、變形自動清零，然后按照所設(shè)置的試驗速度和方向控制機器運行，在試驗力達到所設(shè)定的入口力前變形始終計為零，而位移會實時反應(yīng)橫梁移動量，當(dāng)試驗力達到入口力后，開始記錄試件的變形量。系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的試驗方法及相應(yīng)的設(shè)定值來判斷試驗是否結(jié)束，試驗結(jié)束后，系統(tǒng)根據(jù)用戶所設(shè)置的回位速度控制橫梁回位，如果回位速度為0則不自動回位。試驗進行過程中，“參數(shù)設(shè)定”、“標(biāo)定”等諸多操作是不能使用的。

（6）試驗結(jié)果查看

       在主界面下按【2】進入試驗結(jié)果界面查看測試結(jié)果。每頁顯示5組測試數(shù)據(jù)和所有測試數(shù)據(jù)的平均值，當(dāng)有多頁時可以通過上下翻頁進行查看，同時也可以通過左右翻頁選擇查看多項測試結(jié)果。

圖24、 試驗結(jié)果，【*】退出

【0】下翻頁，查看下頁數(shù)據(jù)；

【1】上翻頁，查看上頁數(shù)據(jù)；

【2】右翻頁，查看其他測試結(jié)果；

【3】左翻頁，查看其他測試結(jié)果；

【4】刪除后一組測試數(shù)據(jù)；

【5】刪除所有測試數(shù)據(jù)。

（7）力標(biāo)定

      本系統(tǒng)可連接兩個力傳感器，標(biāo)定前，必須通過通道切換將要標(biāo)定的力傳感器切換為當(dāng)前通道然后再進行標(biāo)定，下面以傳感器一為例進行標(biāo)定介紹。

       *步，將傳感器*卸載。

       第二步，在主界面按下【4】進入標(biāo)定一界面。

圖25、 標(biāo)定一界面，【*】退出

       第三步，在標(biāo)定一界面按【0】，輸入正確的傳感器的量程；在標(biāo)定一界面按【1】，正確設(shè)置傳感器的零位，設(shè)置正確后，AD1的示值應(yīng)該是0（或稍有跳動）。

       標(biāo)定界面中P1~P3為傳感器的3個正向標(biāo)定系數(shù)，N1~N3為傳感器的3個負(fù)向標(biāo)定系數(shù)，用戶就是通過設(shè)置這些值來對傳感器進行調(diào)整和標(biāo)定的。逐個調(diào)整這些值較為繁瑣，為了方便用戶對傳感器進行快速標(biāo)定，本系統(tǒng)提供了快捷標(biāo)定的方法。

       第四步，退回主界面，將傳感器加載到要標(biāo)定的值，然后按【7】進入快捷標(biāo)定頁面，輸入正確的載荷值即對傳感器完成了初步一點標(biāo)定。

       完成初步標(biāo)定后，P1~P3,N1~N3的值被計算出來，對于線性好的傳感器通過初步的一點標(biāo)定即可完成校準(zhǔn)，但是對于某些線性不好的傳感器可能要通過多點標(biāo)定才能達到要求的精度，這時用戶就需要根據(jù)情況適當(dāng)?shù)恼{(diào)整標(biāo)定一界面中的P1~P3或N1~N3的值來對傳感器各段進行校準(zhǔn)，下面是這些參數(shù)的調(diào)整原理。

       P1~P3：對傳感器進行正向加載標(biāo)定。調(diào)整方法如下：為了對力值進行多點標(biāo)定，我們先將力值按滿量程均分為3個區(qū)間，例如滿量程Mx=900N則劃分為900N~600N、600N~300N、300N~0N，各區(qū)間的標(biāo)定系數(shù)分別是P1，P2，P3。標(biāo)定時，先將傳感器加載到*區(qū)間的某確定值V1，然后獲得本控制器的顯示值S1，如果S1沒有達到要求的精度，就計算

P1’=V1/S1*P1

將P1’作為新的P1輸入即可。P2、P3的確定方法與P1相同，只需將傳感器加載到第二、第三區(qū)間的值，然后進行相應(yīng)計算即可。

       N1~N3：力通道的3個負(fù)向標(biāo)定系數(shù)。對傳感器進行負(fù)向加載標(biāo)定，先將力值按負(fù)向滿量程均分為3個區(qū)間，例如滿量程Mx=900N則劃分為-900N~-600N、-600N~-300N、-300N~0N，各區(qū)間的標(biāo)定系數(shù)分別是N1，N2，N3。系數(shù)的計算和確定方法與正向標(biāo)定相同。

       實際標(biāo)定時，用戶將傳感器加載到某個載荷后，系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前的載荷值用“ * ”指示出當(dāng)前應(yīng)該調(diào)整的參數(shù)。如下圖

圖26、當(dāng)前標(biāo)定參數(shù)指示

       標(biāo)定完成后必須通過保存操作來保存標(biāo)定參數(shù)。

（8）位移和大變形的標(biāo)定

       在主界面下按下【6】鍵進入“其他”界面，在此界面中通過EP1進行位移的標(biāo)定。

圖27、 其他界面，【*】退出

       EP1的含義為設(shè)備運行1mm對應(yīng)的脈沖數(shù)。如果知道這個脈沖數(shù)，直接輸入即可，如果不知道，可以通過測量的方法進行確定。方法為：先將EP1設(shè)置成1，然后退出到主界面將位移清零，再驅(qū)動設(shè)備運行1mm，讀取屏幕上的位移量，將此位移量作為EP1輸入即可。

       在“其他”界面通過EP2進行大變形的標(biāo)定。EP2的含義為大變形傳感器運行1mm所產(chǎn)生的脈沖數(shù)。如果知道這個脈沖數(shù)，直接輸入即可，如果不知道也可以通過測量的方法來確定。方法為：先將EP2設(shè)置成1，然后退出到主界面將變形通道切換到EC激活大變形傳感器，將變形清零后驅(qū)動設(shè)備運行1mm，讀取屏幕上的變形量，將此變形量作為EP2輸入即可。

（10）其他設(shè)置

       “其他”界面中另外一些設(shè)置如下：

       返車方向：即按下返車鍵“?0?”時，設(shè)備的返車方向，如設(shè)備返車方向不正確，可通過更改此數(shù)值（0或1）來修改。

       輸出型：輸出類型設(shè)置，0為數(shù)字脈沖輸出用于控制伺服電機或步進電機，1為模擬電壓輸出用于控制變頻電機；

       過載額：設(shè)置傳感器的過載額度，當(dāng)傳感器載荷值超出設(shè)定的額度就停止輸出。如傳感器滿量程為1000N，過載額為1.1，那么當(dāng)載荷值>1100N時就停止輸出。

       輸出率：速度系數(shù)，調(diào)整這個值來對運行速度進行標(biāo)定；

       修正率：速度修正系數(shù)，用于對速度進行標(biāo)定。

              單位：力值的單位，0表示單位為kN，1表示為N，單位切換后必須保存參數(shù)并重啟才能生效。

              斷開力：在進行破壞試驗時，試件破壞后，力值會衰減，只有當(dāng)力值衰減到這個數(shù)值時，才判斷試件破壞。

（11）參數(shù)的保存

       控制器各參數(shù)修改后必須保存設(shè)置，否則下次啟動控制器時仍將使用修改前的參數(shù)，特別是標(biāo)定完成后務(wù)必進行保存操作。在主界面按【3】，將出現(xiàn)保存選項。

圖28、 保存界面，【*】退出

按【0】不保存，按【1】保存參數(shù)。

注意：參數(shù)保存時會在屏幕狀態(tài)區(qū)顯示“ST：Writing”標(biāo)識，此時不能關(guān)閉控制器電源，必須等待保存結(jié)束標(biāo)識消失后才能進行關(guān)閉控制器的操作，否則會造成參數(shù)的丟失。

圖28、 保存寫入中

四、控制軟件

       EMAC控制器可通過RS232接口與上位計算機進行通訊，從而通過上位測控軟件（MacE）獲取更多拓展功能。

1、軟件安裝

       運行MAC光盤中的安裝包MacE_Setup，按照安裝提示逐步進行安裝。MacE安裝結(jié)束后，系統(tǒng)將自動升級Microsoft的數(shù)據(jù)庫引擎，按照安裝提示進行升級即可完成安裝。

2、聯(lián)機

       聯(lián)機時，用串口線將EMAC控制器與計算機連接。先啟動EMAC控制器，等待控制器正常啟動進入主界面后，再啟動計算機上的測控軟件。連接成功后，控制器的狀態(tài)區(qū)會顯示“ ST:Pc Link”字樣，如下圖所示。

圖29、 聯(lián)機顯示

       中斷聯(lián)機或關(guān)機時，應(yīng)該先關(guān)閉計算機上的測控軟件，再關(guān)閉控制器。軟件關(guān)閉后，控制器上的聯(lián)機字樣會消失。

       注意：與計算機連接后，計算機和控制器鍵盤都可以控制設(shè)備運行?？刂破鞯倪\行狀態(tài)以后一個下達的命令為準(zhǔn)。當(dāng)計算機正在對設(shè)備進行控制時，控制器的狀態(tài)區(qū)會顯示“ST:PcCtrol”字樣。如下圖所示。

圖29、 聯(lián)機控制

       注意：計算機控制設(shè)備的速度不受控制器上速率的影響。如計算機下達100mm/min的運動速度時，控制器的速率是20%或100%，終執(zhí)行的都是100mm/min的運動速度。如果在計算機上啟動測試，測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果都在計算機上分析和顯示?？刂破鞑粫y試進行分析。為避免混亂，建議用戶在一時間內(nèi)只在一處進行設(shè)備的控制。

3、測控軟件介紹

（1）軟件界面

圖30、 MacE測控軟件

（2）系統(tǒng)參數(shù)

       點擊 按鈕進行如下一些常用設(shè)置。

       a、破斷設(shè)置

圖30、 破斷設(shè)置

       如圖30，選中“試件破壞判斷”后根據(jù)實際情況輸入判斷條件，試驗過程中滿足兩個條件中的任意一個時認(rèn)為試件破壞，系統(tǒng)自動停機。如不選中“試件破壞判斷”復(fù)選框，則試驗時不判斷試件破壞，不自動停機。

       b、顯示設(shè)置

圖31、 顯示設(shè)置

       如圖31，用于設(shè)置系統(tǒng)顯示的小數(shù)位數(shù)。

       c、控制設(shè)置

圖32、 控制設(shè)置

       如圖32，進行控制設(shè)置設(shè)置。

       基準(zhǔn)速度：用來確定速度按鈕的*個按鈕速度值，其他速度依次乘2獲得。

       開環(huán)移動調(diào)整：當(dāng)使用按鈕移動試驗機橫梁時，若機器運動方向與方向不符，可通過修改“開環(huán)移動方向調(diào)整”來修正。

       試驗?zāi)J(rèn)方向：點擊試驗按鈕時，試驗機的默認(rèn)加載方向。

       d、過載設(shè)置

圖33、 過載設(shè)置

       如圖33，進行過載保護設(shè)置。當(dāng)載荷值（或變形值）超過傳感器量程（或引伸計標(biāo)距）倍率時，自動停機從而防止損壞傳感器或設(shè)備。

       e、輸出設(shè)置

圖33、 輸出設(shè)置

       如圖23，進行輸出方式和大速度，系數(shù)設(shè)置。這幾個參數(shù)分別對應(yīng)于控制器上OTy、MSp、DOr。用戶設(shè)置這幾個參數(shù)后，參數(shù)會被加載到控制器中并在用戶選擇“參數(shù)寫入”時得到保存。

（3）通道與標(biāo)定

       點擊  設(shè)置傳感器量程等參數(shù)。

圖34、 傳感器設(shè)置

       這些參數(shù)對應(yīng)于控制器上的標(biāo)定參數(shù)，用戶可以通過“參數(shù)讀出”將控制器上的參數(shù)讀出然后進行修改。修改后通過“參數(shù)生效”將這些參數(shù)設(shè)置到控制器并在用戶點擊“參數(shù)寫入”時得到保存。

（4）運行與試驗

       在速度控制板中選擇或輸入合適的速度，通過控制按鈕來控制設(shè)備的運行或進行試驗。

圖35、 運行控制

       如果上行、下行的方向不正確，可以通過系統(tǒng)參數(shù)中的“開環(huán)移動方向”進行調(diào)整。

       進行試驗前，必須先填入試件的相關(guān)信息。如果試驗的運行方向不正確，可以通過系統(tǒng)參數(shù)中的“位移試驗?zāi)J(rèn)方向”進行調(diào)整。

圖36、 試驗參數(shù)

（5）數(shù)據(jù)管理

a、打開測試數(shù)據(jù)

       通過打開按鈕 彈出“打開”對話框，根據(jù)的條件查找測試數(shù)據(jù)并打開。

b、保存測試數(shù)據(jù)

       通過保存按鈕 保存當(dāng)前測試數(shù)據(jù)。

c、刪除測試數(shù)據(jù)

       通過刪除按鈕 刪除當(dāng)前測試數(shù)據(jù)。

（6）數(shù)據(jù)分析與報告

a、分析方法

       試驗前根據(jù)試件情況輸入正確的試件參數(shù)，如“面積”“原始標(biāo)距”等參數(shù)。

試驗結(jié)束后，為正確分析計算斷后延伸率和斷面收縮率等數(shù)據(jù)，應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求測量斷后面積和斷后標(biāo)距并輸入。

       點擊 可對數(shù)據(jù)分析方法進行設(shè)置。如圖37。

圖37、分析方法設(shè)置

b、分析

       點擊 按鈕自動分析測試數(shù)據(jù)。在測試結(jié)果中，點擊要顯示的項目,結(jié)果自動顯示。如圖38。

圖38、分析結(jié)果

附：接口與接線

 J1電源DB9(針)    J2控制DB25(孔)     J3通訊DB9(孔)

控制器接口以及快捷板接口定義