基于工控机的气密仪控制系统设计毕设毕业论文

重庆科技学院毕业设计（论文）题目基于工控机的气密仪控制系统设计院（系）电气与信息工程学院专业班级学生姓名学号指导教师职称评阅教师职称年月日 学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其他教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）：年月日重庆科技学院本科生毕业设计摘要摘要气密仪的出现和发展经历了一个比较漫长的阶段，从传统地气密性检测的手段，如浸水法和涂抹法到现发展到自动化、智能化、高精度的阶段，比如利用一些特殊的气体的物理特征或者它们的化学特征变化，以此来检测被测物体是否存在着泄露的问题。随着科技的进步，气密性检测方面有了重大的突破，在检测技术上和检测精度上一直有着很大的提升。在这些领域中，气密性检测仪发挥了至关重要的作用，检测产品的安全性，以确保使用的安全性，从而为工业生产和人民的生活带来了保障，所以气密性的设计和发展至关重要。现如今，气密性检测对气密仪具有更高的可靠性、精度上的要求。利用传统的或者相对较为进步的气密性检测方式根本无法满足生产的需要了，在追求效益和质量的促进下，所以气密性检测有着更多的发展。现在利用气压检测方式是目前比较常用的一种方式，首先将一些与检测有关的参数进行一系列的测量，比如压力、压差、流量等等，综合判断出被检测物的气密性是否良好，这种方法在检测方面具有高精度，较低的成本，很高的效率，方便控制等优点。基于工控机的气密性检测系统设计重点在于设计一个以工控机控制的能够用于检测产品气密性的自动化系统，用以满足工业和生活发展中需要的气密性检测的需求。关键字：工控机气密性测试差压式智能化C++builder6.0重庆科技学院本科生毕业设计abstractABSTRACTAirtightdevicetheemergenceanddevelopmentofexperiencedarelativelylongstage,fromtraditionalmeansofairtightnesstest,suchasimmersionmethodandapplymethodtonowdevelopmenttoautomation,intelligent,highprecisionphase,suchasthespecialofthephysicalcharacteristicsofthegasorchangetheirchemicalcharacteristics,inordertodetectwhetherthereisaleakproblemobjecttobetested.Withtheprogressofscienceandtechnology,hasamajorbreakthrough,airtightnesstestanddetectionaccuracyindetectiontechnologyhasbeengreatlypromoted.Intheseareas,airtightnessdetectorhasplayedavitalrole,securitydetectionproducts,inordertoensurethesafetyoftheuse,toindustrialproductionandpeople'slives.Nowadays,airtightnessdetectionhashigherreliabilityandaccuracyofairtightapparatusonrequest.Theprogressofusingtraditionalorrelativelyairtightnessdetectionmethodcannotsatisfytheneedsofproduction,inthepursuitofefficiencyandqualityofpromotion,sotheairtightnesstesthasmoredevelopment.Nowusingthepressuredetectionwayismorecommonlyusedaway,firstofalltosomeparametersrelatedtothedetectionofaseriesofmeasurements,suchaspressure,differentialpressure,flow,etc.,comprehensivelyjudgethetestedwhethertheyareofgoodairtightness,thismethodhashighprecisionindetection,lowcost,highefficiency,theadvantagesofeasycontrolandsoon.AirtightnesstestsystembasedonindustrialPCdesignfocusistodesignawithindustrialcomputercontrolcanbeusedtotesttheproductair-tightnessoftheautomationsystem,tomeettheneedsofindustrialandlivingindevelopingairtightnesstestrequirements.Keywords:IndustrialPC；Airtightnesstest；Differentialpressuretype；Intelligent；C++builder6.0重庆科技学院本科生毕业设计目录目录TOC\o"1-3"\h\u8592摘要 I1984ABSTRACT II23272目录 III63311绪论 182111.1气密性控制系统发展 1213791.2本课题设计的目的及意义 2309681.3本课题设计的任务 3135002方案设计 4314152.1基于工控机的气密仪控制系统原理 49982.2方案的确定 5169342.2.1采用方案内容 5308312.2.2检测过程分析 6182152.2.3采用此方案的理由 8307743硬件设计 10306183.1硬件结构分析 10171913.1.1中央处理器模块 10161293.1.2数据采集模块 10155923.1.3信号调理模块 1120533.1.4电源模块 13196223.1.5电磁阀控制模块 13285533.1.6人机交互模块 13195833.2硬件选型 13237883.2.1差压传感器的选型 1433673.2.2信号调理电路选型 1545114软件设计 17224484.1软件功能设计 1746764.2软件界面设计 18262744.2.1参数设置模块 1876624.2.2传感器标定 19227244.2.3自动运行模块 20195184.2.4手动运行模块 21295154.2.5系统自检模块 22290314.2.6查询界面 22302714.3软件功能实现 2380364.3.1参数设置功能 2475154.3.2传感器标定功能 2656144.3.3自动运行功能 28309114.3.4手动运行功能 29161014.3.5系统自检功能 30256204.3.6数据查询功能 308505调试 32225665.1硬件测试 32259015.2软件调试 32291835.2.1参数设置调试 32277795.2.2传感器标定调试 3392115.2.3自动运行调试 34109375.2.4手动运行测试 34267455.2.5系统自检模块测试 35279035.2.6查询模块调试 36192146结论 3716170参考文献 391133致谢 4010894附录1气密性检测硬件系统结构图 41重庆科技学院本科生毕业设计绪论1绪论1.1气密性控制系统发展气密仪是用于对工件进行气密性检测的工具，气密性控制系统的发展经过了一个漫长的历程，从传统的检测方式到现今的智能、高效、精确的检测方向发展。传统的气密性检测方法使用涂抹法、气泡法。使用水浸法、肥皂水喷涂的方法等等，依据的是测试者通过眼睛直观的来判断工件是否存有泄露的问题，者受到人为因素的影响较大，因此在精度上是不能够满足严格要求的。所谓的气泡法就是将工件侵入到水里面，充入并压缩空气，接下来，在一定的时间内对泄露的气体进行收集，然后测量出气体的泄露量，观察泄漏点的位置，通过这些参数来判断工件的泄露位置以及泄露情况。所谓的涂抹法就是涂抹肥皂水或易产生气泡的液体在充有一定气压的被测物体的表面，观察气泡产生的状况，以此测出泄漏量的大小以及故障点的较为准确的位置。虽然这样的操作简单，但是存在着不足，主要体现在检测速度慢、精度低、检测结果受检测人员的主观影响大，同时这样的方法给被测物可能带来损害，比如易生锈、腐蚀等等。[3]正是因为这样的局限，并随着经济、科学技术、工业的发展，传统的浸水法、涂抹法逐渐地被淘汰，随之发展而来的就是利用较为先进的系统和其他物质的物理特征或化学特征来判断，典型的例子有激光检测仪、超声波检测仪等等，虽然相对而言，检测精度有了很大的提升，但是这样的检测方式还是存在着很大的局限性，属于定性的检测,而且它的应用范围存在着较大的局限性，检测效率也不是很高。随着科技的发展进步，目前，气密性检测系统已经发展成为自动化、智能化、高效率、高精度的检测系统。目前采用的先进的检测系统和更加有效的方法，保证了检测的精度和效率，比如直压式、差压式检测方式。气密性检测一般分为差压法、直压法、真空法、流量法。这些气密性检测方式，利用的是通过充入一定量的气体，达到一定的压强值，然后进行气压的平衡，等待一段时间观察变化进行判断。这种检测的方法受到主观因素影响很小，检测精度也很高，易于自动控制、自动报警，大大提高了检测的效率。现在随着工艺的提升，对产品的气密性检测标准也有所提高，所以气密仪的结构等等方面有许多的变化。主要体现在其智能测试、高精度性能上。采用高精度的压力感测器，高性能的计算处理器，根据设定的参数及判断标准，自动的进行充气、平衡、检测、判断、排气、显示、报警、传送信息、数据处理等操任务，实现气密性测试的标准化、自动化、高效率化，消除人为因素的误差影响。基于上述基本原理，国内外众多厂家都开发气密性检测仪，著名的有法国ATEQ公司、美国的USON公司、日本的COSMOS公司等，ATEQ公司为世界制造气密性测试仪器的先驱，其产品应用涉及汽车、医药、家电、压铸、包装、阀门、煤气、电子、建筑、航空等领域，COSMOS公司也生产多种类型的测漏仪，它的4000系列提供了多种检测模式，同时考虑到了测漏性能、泄漏值，以及针对实际应用中不同被测物的容积及泄漏量大小提供了相应的产品，COSMOS公司主要生产对特殊化学气体的泄漏检测设备。[2]1.2本课题设计的目的及意义本课题主要是针对基于工控机的气密仪控制系统的设计，用于检测工件的气密性，作为品质指标的认证。气密性检测，顾名思义，就是通过充入特殊的气体在系统管内产生测试所需的标准的压强。随着现代化的发展，生产力的不断提高，对检测手段的要求也随之增高，当然对于气密性的检测要求也不例外，它在保证产品质量等方面起着越来越重要的作用，因此，气密性检测是必须的。如果在使用某产品的过程中，发生泄漏且是严重的泄漏，当其超过了允许的范围，就会造成不可挽回的损失，对生产和经济的发展都不利，甚至造成人身的伤害，所以应该严格的要求产品的气密性，如此一来才能保障生产、生活的安全。在以前，气密性测试一般采用的是气泡法、涂抹法、流量测试法，现如今，一般采用的是氦气法、差压测试法。本次课题将研究的是差压测试法，因为差压测试法的速度快、精度高，这正是满足现代工业发展需求的一个设计作业。而且快速地、高精度地检测泄漏量，一直是相关企业关注且急待解决的问题，所以这里旨在设计一款轻巧可携带的、可靠性高的气密性检测仪。本课题将设计出高精度的、高效率的、简便的气密性检测系统（包括软件、硬件系统），用于检测工件的密封性能，同时根据特定地执行程序，实现工件、气密仪的保护。通过此设计，可以为工业生产、家庭生活、社会服务中有关气密性的产品带来检测的保障，在社会生产、生活方面，主要表现在对加工企业、生产中的食品、制药行业以及乳制品的瓶子、包装、罐子等等有关于密封性的仪器、产品进行气密性的测试，以此延长产品的货架期，保证产品没有包装存在泄露方面的问题而影响生产、生活的质量，这样可以为生产带来更多的效益，这样一来，实现确保产品安全质量，使得在使用上能够具有安全、可靠性，同时带来更好的收益，还可以对人身安全带来保障。在军事等应用方面，主要应用于飞机、汽车外壳、船舰和内部容器的完整性进行严密的评估，为军事部门、运输部门提供质量的保障，同时为基础工业提高飞行器、车辆、船舰等密封性开发出用于进行质量的控制方面发挥作用。本次课题还旨在通过设计出智能的检测系统，用以减少对人力的投入，保证更好的检测精度，避免如同以往依靠目视法或其他的检测方法上的误差。检测之中，通过注入、并压缩空气，产生压力，来实现压强方面的要求，同时配置安全阀，提高检测的安全性。所以在整个设计的目的来看，针对被测工件和测试系统都是有一定要求的。1.3本课题设计的任务[1]检测方式：差压式；[2]显示方式：9寸屏显示，操作界面清晰、易懂，全中文界面；[3]具有参数密码及密码管理功能（用户可修改密码）；[4]组频道选择功能（可独立设定等效内容积）；[5]差压，流量显示切换功能，测试结果可用；[6]测试压力可用显示；[7]检测压力曲线显示；[8]具有手动测试模式与自动测试模式；[9]可按日期、工件号查询测试结果；[10]具有传感器标定界面；[11]具有差压传感器保护功能。重庆科技学院本科生毕业设计方案设计2方案设计2.1基于工控机的气密仪控制系统原理工控机即为工业控制计算机，作为工业控制需求而设计的一类计算机，用于对工业的生产过程中的机械设备、生产流程、数据参数等等的监测和控制。工业控制计算机可以用于恶劣环境的生产监控，但是其自身对数据的安全性要求较高的，所以工控机通常会被进行加固、防潮、防尘土、防辐射的特殊保护设计，以此来提高工业生产中的可靠性，而且工控机的拓展性能非常的高，但是一般是为完成某项工作而单独定制设计的。本次课题中利用工控机作为上位机，对整个控制过程进行检测和控制，对数据进行综合的处理和命令的下达，整个系统中的主要硬件就是通过这样的方式进行协调工作的。整个的控制和工作流程就是围绕差压检测方式进行的，本密封测试仪连接到一个测试室，特别设计来容纳需要被检测的包装。首先这个气密仪控制系统中的气路就是用来通入气体的通路，然后通过不断地充气，使得腔内产生足够大的压强，通过压力传感器检测出压力值，达到足够高的压强值。主要是通过标准件和被测件之间的判断，将两者气路隔断，各自保持气压，然后通过一段时间的平衡，查看被测端的气压变化，与参考端进行比较，测出此时两端的压强值，以此算出它们之间压强的差值，通过将差值的大小与参考值的大小比较，得出工件是否合格的结论。本次课题中的系统使用差压压力传感器用来测试出压强差值，有三个电磁阀，用于气体气压的充气、平衡、排气使用。在恒定温度下，一个被测工件或者物体，其腔内的体积是V，腔内的压力是P，经过几秒、几十秒的时间以后，如果两端的腔内的腔体体积没有变化，但是腔内的压力却下降了一个确定的值△P，那么我们首先对这个△P进行判定，看是否在允许的范围之内，如果超过了标准质量的范围，那么我们就判定这个工件气体密封性能不好，即判定为有泄漏、质量出问题的工件。反之，如果这个△P值小于参考值，就认为这个被测试的工件气体密封性能良好。但是在实际的工业生产过程中，无任何泄露的工件是不可能的。在检测的时候是通过一个泄漏值的判定范围进行取舍的，根据该工件的具体应用环境以及它的应用环境状态来给出一个允许的判定泄漏允许值，当泄漏值小于了一个判定值，则认为这个工件是“无泄漏”的气密性合格的产品，反之，当被测件的泄漏量大于了这个判定值，此工件存在严重的泄露问题，判定为不合格工件。2.2方案的确定2.2.1采用方案内容根据本次课题的要求，采用的方案是差压式判定，所谓的差压断定方式，就相当于杠杆天平称量原理。如同天平的一端放有基准砝码作为参考物，不断地增添或减少零件以使得天平达到平衡，如果达到平衡后在一定的时间内有异常，则表明零件一方有动静，有破坏等等。所以检测的原理就相当于是利用一端有基准物作为参考物品，即标准件，另一端是工件，即被测物体。然后向管内充入气体，达到一定的气压之后，停止充气，并维持一段时间的密封，在一定的时间内，即使有一点泄露，压力感测器都能测量出压差。如果泄漏量超过了一定值，即压差超过了一定的数值，那么，可以判断此被测物密封性方面的质量不达标，反之，气密性要求达标，工件的质量合格。其中充气时间设置为T1=20s，平衡时间T2=10s，检测时间T3=3s，排气时间T4=10s，检测压差参考值5kPa。设最终检测判断时所需数据中，差压传感器读数为P1，那么差压P1=△P；然后设定的最大允许值为P2，那么就是判断△P与P2的关系，如果△P<P2，那么，工件质量合格，如果△P≥P2，则工件气密性不合格。被测件不合格被测件合格差压传感器示数P1P1/△P<P3是否图2.1差压判定示意图

2.2.2检测过程分析检测过程分为4个阶段：充气、平衡、检测、排气。图2.2气密性检测系统结构图1)充气这个阶段就是对硬件系统进行升压的过程，对于系统中的三个电磁阀SV1、SV2及SV3的状态进行控制，其中进气阀SV1和平衡阀SV2为打开状态，放气阀SV3为关闭状态，首先我们让气体进入到腔内，让气流平稳顺利通过，然后不断的在其中进行积累，以提升系统的压强值，以此来完成对被测工件和参考器件的充气、加压工作。2）平衡为了保证测量结果的准确性，保证测量结果的可靠性，需要对标准工件与被测工件内的气流进行稳定处理，确定没有很大的起伏之后，此时我们关闭电磁阀SV1（进气阀）和SV2（平衡阀），保持排气阀没有动作。接下来我们还需对整个判定做气压的平衡工作，这里关闭进气阀、排气阀就是为了使气压进行维持原有的充气后的压强，关闭平衡阀就是为了隔断被测工件和参考工件之间的气路，以此保证出两端的气压没有受到相互的影响，同时为差压的产生创造条件。平衡环节是气密性检测中的关键环节，它为下一步的检测环节做准备，其平衡时间的大小是保证检测准确的重要因素，所以在设定平衡时间时得通过检测环境、工件要求进行综合的选取平衡时间。3）检测检测环节是整个气密性测试的核心环节，在这个步骤中实现差压式气密性检测，检测需要的时间也要通过细致、详细认真地计算来确定。首先通过度过平衡时间之后，通过差压传感器和压力传感器检测出两端的气压值，然后将这样的物理信号通过传感器的内部装置转化为微弱的电信号，需要通过信号调理电路进行处理，因为此信号是不能直接交给中央处理器处理，还需将此电压信号经过放大后传递到ARM主控制器，即将它调理后放大了的信号传送给中央处理器进行运算判断，以此的处理方式进行差压值的计算判断，然后将得到的压强差值与参考值进行比较，判断工件的气密性是否合格。差压传感器信号差压传感器信号中央处理器运算信号调理处理 图2.3数据采集传输示意图4）排气这是整个过程的最后阶段了，即检测完成后最后环节，我们在这个阶段的工作就是在充气阶段所充入标准工件以及被测工件，将系统进行降压处理，将电磁阀SV2、SV3置于打开状态，将气体排放，，这样就完成整个检测过程。

充气环节充气环节平衡环节检测环节排气环节开始结束 图2.4检测流程示意图整个的判定过程就是围绕着这四个环节循环进行的。不过在检测的过程之中，还需要对工件以及检测系统进行保护设计和操作，比如系统的自检工作，只是这样的操作不需要每次的循环检测都进行，只需要不定期的进行系统的自检，同时也可以通过一些传感参数实时的判断出系统中的一些故障是否存在着。比如当我们发现在气压传感器中的读数有了变化，而在气压传感器端是标准件，所以这端的气压按照常理说是不应有任何泄露的，所以可以初步判断可能是压力传感器出现了故障或者是标注件出现了泄露的问题，然后根据近一步的处理，将故障找到并解决问题，为检测做出可行的工作保障，提高检测结果的可靠性。2.2.3采用此方案的理由选择差压式的检测手段，有许多的好处，无论是从检测结果的精度、检测方式的可靠性以及检测手段的先进性方面，都占据着优势。目前比较流行的气密性检测方式就是利用气体物理特性进行检测，其中主要使用的就是直压式和差压式检测的手段，当然还有真空法、流量法。其中直压式和差压式的比较就在于直压式的检测方式就是利用对系统中进行气体充入，这与差压式一样的操作，然后使得系统中的气压达到一定的压力条件，并且使气压保持一定的时间后，切断被测工件和气源的联系，然后记录下此时的压力的数值，经过一定的时间之后（一般就是十秒左右），再一次的读取压力的数值，将它与前一次的记录的压力数值进行比较处理，如果被测件有泄漏的问题存在，那么两次的读数就会存在差值，这个差值就是用来反映被测物体的气密性是否良好的一个判断依据。根据差值的大小，断定出=被测件的泄露严重情况，如果在一个允许的范围之内，就将这个被测工件判定为合格的工件，反之不合格。这个原理与差压式的比较，就可以看出差压式的优点所在，利用差压判断，在检测方面，差压式有使用参考物作为一个判断，通过比较被测物体与“参考物体”的差别来判断工件是否存在着泄露的问题。而且在检测精度上，差压式更加的精确，结果也更加的可靠。重庆科技学院本科生毕业设计硬件设计3硬件设计3.1硬件结构分析本次课题中设计的差压型气密性检测系统的硬件包括以下几个部分：电磁阀控制模块、电源模块和人机交互模块、中央处理模块、数据采集模块、信号调理模块。接下来详细介绍以下几个模块的功能应用。3.1.1中央处理器模块中央处理器模块即为（CPU）核心部件，是一个超大规模的集成电路模块，是整个系统的核心，肩负着运算、控制的作用。主要包括运算器及控制器这两个核心部分，此外还包括若干的寄存器和高速缓冲存储器，它们之间通过协调工作，完成数据的交换、存储处理，还包括了控制和状态总线。在本次课题中，中央处理模块的主要功能：是通过主控器实现对其所控制的对象进行命令的发送和数据的收纳处理。这里中央处理器实现对三个电磁阀进行开关动作的控制，将系统的各个阶段的气压信号转变成为电压信号，再由主控器通过A/D接口完成对信息的采集，交给处理器处理，从而实现一次完整的差压式气密性检测工作流程。3.1.2数据采集模块数据采集模块的主要工作采集数据，对象是各种环境变量，这里的工作就是对标准件和被测件之间的压强差数值进行采集。数据采集模块现在的发展有基于远程的数据采集通信模块，将通信芯片、存储芯片集成在同一个电路板之上，使得这个采集模块具有采集、发送数据、接收数据的功能，这样的模块还可以与电脑、手机、单片机通过一些串口相连接，实现数据的采集传输工作。这里的数据采集模块就是采集差压传感器的数值，通过两者对检测端和参考端的压力数值进行采集，然后将这种物理量通过内部电路转换成微弱的电信号，传送到信号调理电路中处理。图3.1数据采集模块实物图3.1.3信号调理模块信号调理模块也叫做隔离变送器模块，顾名思义，它的工作就是将其它设备产生的±V、±mV、±mA这种微弱的额电信号，经过它变送处理，生成用户所需要的各种信号，并且隔离传送处理到PLC/DCS/PC/显示仪等等智能仪器上边去，有效地对采集到的微弱电信号进行处理，还能有效地防御各设备之间的干扰信号，广泛的应用于化工、石油、制药、冶金、电力、公用事业等等自动化的领域中。现在信号调理模块已经有了高度的发展，在精度、隔离处理、信号调理功能、可靠性方面都有着很大的进步，为信号的处理带来了很多的额优势，能为用户在信号的隔离、调理、变送方面提供良好的解决方案。信号调理模块被广泛地应用到流量、压力、液位、温度等仪表的输出端口，完成信号的信号的远距离传送和隔离传输，有效地解决了现场的干扰，对仪表端口进行保护。这里使用信号调理模块是因为检测到的器件件的压强数值经过处理后得到的微弱的电信号不适合直接进行模数的转换处理工作，需要经过信号的调理电路对其进行放大，并把电信号放大后转换成电压信号，才能供中央处理器的模数转换电路作进一步的处理。[15]图3.2信号调理模块实物图图3.3信号调理电路图

3.1.4电源模块这里的电源模块的作用是用于信号处理电路中和电磁阀的驱动电路中，为它们提供能量，保证工作的顺利进行。同时这里电源模块还为差压传感器、绝压传感器提供能量，如为传感器提供+12V的电压，在电磁阀的驱动电路中，提供+24V的电压，为主控器提供+5V的工作电压，因此电源模块在此发挥着必要的作用。3.1.5电磁阀控制模块电磁阀控制模块的工作就是完成对三个电磁阀的开启和关闭操作，为系统中气体的流通、气压的升降做工作，使用这个模块，实现控制过程的自动化，电磁阀控制模块是整个系统检测的重要组成部分。同时电磁阀模块能够为整个系统的硬件安全提供保障，比如，当压力达到一定的数值上限，就会对气路或传感器造成伤害，通过中央处理器下达命令，控制电磁阀的开闭，保证系统的设备安全以及操作人员的安全，避免损失。3.1.6人机交互模块这里的人机交互模块就是使用工控机上的9寸屏进行显示，通过编程实现操作界面清晰、易懂，全中文的软件界面，实时地对数据进行显示，同时通过界面上的功能按钮实现人为的操作控制，实现各个功能，比如对数据的查询，对系统的自检，手动控制检测流程的运行。3.2硬件选型硬件的选型，是用以完成功能的实现不要的阶段，整个硬件系统就是这些模块组合，然后通过软件的协调控制，完成气密性检测的工作。3.2.1差压传感器的选型TCT-3051DP差压传感器采用的是最新型设计，体积小、精度高、稳定性好，此种差压传感器的芯体是电容压力传感器，它与智能一体化集成芯片组合，智能电路HART总线输出并附带标准4-20mA电流信号1-5VDC电压信号输出，不会发生滞后、疲劳和蜕变现象，工作稳定性强，安全防护措施好。此差压传感器的特点：1）压力测试范围广泛：-0.1MPa--10MPa；2）温度测量范围：-65℃--+150℃；3）高精度，高稳定性；4）重量轻，性价比高；5）抗震动、耐腐蚀；6）抗辐射性极其强悍。具体参数：1）测试方式：差压式；2）量程：-0.1MPa--10MPa；3）供电：12--36VDC，推荐用24VDC；4）输出信号：4--20mAHART；5）综合精度：±0.075%FS±0.1%FS±0.25%FS；6）介质温度：-45--+85℃/-45℃--+150℃；7）工作温度：-45--+85℃；8）温度漂移：0.01%FS/℃；9）零点漂移：0.01%FS/℃；10）过载压力：300%；11）极限压力：600%；12）响应频率：≤0.1ms；13）使用寿命：>10*106次方14）防护等级：IP65；15）引线方式：接线端子；16）外壳材质：精铸铝合金；17）接液材质：17-4PH或客户指定；18）连接方式：M20*1.5；1/4NPT。图3.4差压传感器实物图图3.5绝压传感器电路图3.2.2信号调理电路选型采用AnalogMicroelectronicsGmbH(AMG)公司提供的电压转换集成电路AM401来实现信号的处理。图3.6信号调理电路原理图重庆科技学院本科生毕业设计软件设计4软件设计软件的设计主要是为了满足控制功能需求和人机交互的实现。这里的软件设计包括了很多的模块，以及模块之间相互联系工作的处理工作。使得能够满足气密性检测控制的需求。4.1软件功能设计根据本次课题设计的要求，软件的功能可以设计为如下的一些功能模块。1)传感器标定模块传感器标定模块是用于对传感器的各项性能参数进行检验，传感器的标定是利用精度更高一级的标准器，对传感器进行性能测定，以此确立传感器输出量与输入量之间的各种对应的关系。2）参数设置模块参数设置模块的主要功能就是对检测过程中所需的一些定性的参数进行设置，然后进行确定，以满足检测所需。比如参数设置模块中，可以对检测中的平衡时间、压力上限及压力下限值设置，然后在检测的过程中，就根据这些设定的值进行处理，作为运行的定量，满足运行所需。3)自动运行模块自动运行模块包括的按钮不多，主要功能就是进行自动的检测工作，可以无需人为干预，就能自动的完成检测流程。其中就是按照本次课题设计的气密性检测流程自动的进行的。4）手动运行模块手动运行模块所包括的按钮操作项比较多，本模块是用于人为操作使用的，在检测的过程中，主要就是靠工作人员的手动发送命令处理各个流程的工作。5）系统自检模块系统自检模块的功能是对硬件系统的运行状态和硬件的质量进行监测，及时的发现系统中存在的问题，为气密性的检测工作带来保障，保证监测的顺利进行。6）查询模块查询模块就是用于对检测过程中生成的工件质量记录进行查询，方面了解历史检测情况。7）退出模块退出模块就是用于气密性检测系统软件退出。4.2软件界面设计完成每项工作，需要对程序的界面进行设计，以满足操作界面简单、方便、全中文的设计要求，旨在设计出操作界面清晰、容易懂的中文的界面。4.2.1参数设置模块界面如图所示：图4.1参数设置模块界面图参数设置界面中包含了对压力上限和压力下限的设置，这个参数就是用于设置运行的过程中的充气、放气环节所需的。其中的差压判定值就是作为判定被测工件气密性质量的一个重要参考参数。平衡时间就是充气达到检测时所需的标准高压之后的平衡时间，是检测的关键参数。检测时间是用于对检测所需的时间做一个设定。充气放气时间就是对大致的充气放气流程做一个预设。其中还包括了用户管理功能和密码管理功能这两个部分。4.2.2传感器标定传感器标定界面设计如图：图4.2传感器标定模块界面图传感器标定界面中设定了有关差压传感器的所有参数的设置，旨在设定出传感器的性能参数。这里的传感器标定含义就是用以说明传感器的性能参数。

4.2.3自动运行模块自动运行模块界面如图：图4.3自动运行模块界面图自动运行模块中主要就是关于实时的压力显示，检测用时以及检测结果的显示功能。其中界面中包括了检测中的工件号的显示；包括了检测中的相关信息参数的显示，如被测端的压力示数，参考端压力示数，差压显示；同时还设计显示检测结果的综合信息，如检测总数、合格率等等；同时可以对频道进行选择处理，每个频道的设置参数的信息在下方对应显示出来。

4.2.4手动运行模块手动运行模块用于人工操作而设计，其界面如图所示：图4.4手动运行模块界面图其中包括了压力显示、检测结果显示、控制按钮（三个电磁阀控制按钮和启动停止按钮）。如图，其中包含了被测端压力、压降显示，可以进行频道的选择，当前检测工件的相关信息显示，右边儿包含了控制按钮，上方包含检测结果统计显示。中间是显示实时压力曲线。

4.2.5系统自检模块系统自检模块界面如图：图4.5系统自检模块界面图系统自检模块包括了：进气阀SV1、平衡阀SV2、排气阀SV3的状态显示栏，还有压力传感器和差压传感器的状态显示栏。4.2.6查询界面图4.6查询界面图界面中，有按照日期查询和工件号查询的方式。左边为按照日期查询的相关显示，包括检测总数、合格数、不合格数、合格率的显示；右边为按照工件号查询显示设计，按照工件号查询显示通过输入工件号然后查询该工件的信息，比如是否合格，对应的压差等等。4.3软件功能实现为了实现整个检测的功能，需要对其进行编程，实现软件的开发，满足气密性检测的需求。每个功能部分之间的切换代码如下：1）比如现在将显示切换到参数设置模块的功能界面中：GroupBox1->Visible=true;GroupBox2->Visible=false;GroupBox3->Visible=false;GroupBox4->Visible=false;GroupBox5->Visible=false;GroupBox6->Visible=false;GroupBox13->Visible=false;2）端口读取程序：//读端口//port参数为输入端口地址,value为返回值.unsignedchar__fastcallinportb(unsignedshortintport){unsignedcharvalue;__emit__(0x8b,0x95,&port);//把端口地址送到EDX寄存器中__emit__(0x66,0xec);//从端口中读入数据到AL寄存器中__emit__(0x88,0x85,&value);//把AL寄存器中的值辅给valuereturnvalue;}//写端口//port参数为输出端口地址,value参数为输出值void__fastcalloutportb(unsignedshortintport,unsignedcharvalue){__emit__(0x8b,0x95,&port);//把端口地址送到EDX寄存器中__emit__(0x8a,0x85,&value);//把value送到AL寄存器中__emit__(0x66,0xee);//把AL寄存器中的值写入端口}3）数据存储、读取操作：query->SQL->Add(strSQL);query->Open();query->First();while(!query->Eof){intnField1=query->FieldByName(strFieldName1)->AsInteger;AnsiStringstrField2=query->FieldByName(strFieldName2)->AsString;query->Next();}query->Close();4.3.1参数设置功能1)参数设置模块的功能流程图如图示：参数选取参数输入参数选取参数输入确定修改图4.7参数设置示意图

2)其中频道参数设置流程图如图：开始开始频道选择参数输入确定修改结束图4.8频道参数设置流程图3)用户管理处理流程图：开始开始用户信息删除用户添加用户结束图4.9用户信息管理流程示意图

4)密码管理处理流程图：开始开始输入密码点击修改弹出提示，输入旧密码结束确认修改禁止修改旧密码是否正确对错图4.10密码管理流程图4.3.2传感器标定功能1）传感器标定模块的功能操作流程如图：参数选取参数输入参数选取参数输入参数标定图4.11传感器标定示意图开始标定密码开始标定密码点击修改弹出提示，输入旧密码结束确认修改禁止修改旧密码是否正确对错图4.12传感器标定密码设置

4.3.3自动运行功能自动运行的程序运行流程图如图： 打开SV1、SV2充气打开SV1、SV2充气开始测量气压计算压差关闭SV1、SV2平衡工件合格工件不合格差压△P<P2结束图4.13自动运行流程图

4.3.4手动运行功能手动运行模块主要是由操作人员进行命令的下达，控制整个检测的流程。主要是通过硬件将参数进行测量，然后通过调理电路放大信号，传递给中央处理器处理数据。不达标不达标结束打开充气阀、平衡阀进行充气（升压）传输压差值，处理数据开始检测压差关闭充气阀和平衡阀，平衡处理判断高气压值判断结果，显示结果释放气压开始达标图4.14手动运行模块功能控制流程图

4.3.5系统自检功能系统自检功能就是用于保护整个系统硬件的作用，及时的发现系统中硬件的故障，保障气密性检测的顺利进行。开始开始结束下达检测命令输出检测结果进行检测图4.15系统自检示意图4.3.6数据查询功能使用的是C++builder6.0自带的数据库databasedesktop进行数据的存储、读取操作。1）其中包含了按照日期查询：开始开始结束输入日期，点击查询显示查询结果图4.16按日期查询数据示意图

2）按照工件号进行查询数据：开始开始结束输入工件号，查询显示查询结果图4.17按照工件号进行查询示意图重庆科技学院本科生毕业设计调试5调试调试是对气密仪控制系统硬件、软件进行测试，找出系统的不足之处，不断地查找错误，排除错误，使得系统能够正常的运行，以满足工业实际应用所需。5.1硬件测试硬件测试的主要内容就是对硬件的工作状况和质量进行检测，通过运行气密性检测程序来测试气路、电磁阀工作状况、传感器工作状况是否良好。5.2软件调试5.2.1参数设置调试参数设置调试就是通过对测试所需的一些参数进行选定，然后输入所选定的值，通过“标定”按钮，完成测试中所需的参数标准的设定。其中包括了对“频道参数”的设置，对“用户密码”的管理，对“用户信息”的管理。输入相关的参数，点击对应的设定、修改按钮，完成对参数的设置操作。看是否能够正常的保存设置的参数。图5.1参数设置调试示意图5.2.2传感器标定调试传感器标定调试是传感器参数设定信息的过程。它主要是用来说明此传感器的基本物理性质，方便我们了解这个传感器功能项，一些测定项的标准值，以便使用。图5.2传感器标定调试示意图5.2.3自动运行调试自动运行调试就是对这个软件系统的自动控制运行检测流程的测试和纠正。找出错误，改正程序的错误，以便提高运行的可靠性和稳定性。调试过程主要就是看其是否能够自动的完成所需的检测流程，并正确的显示数据。图5.3自动运行调试图5.2.4手动运行测试手动运行的测试与自动运行的不同，主要区别在于手动运行主要是靠人工控制。通过人为的进行手动的操作，但是必须按照正确的流程进行操作才行。图5.4手动运行测试示意图5.2.5系统自检模块测试自检模块的工作就是对这个系统进行保护，对硬件的健康进行测试。点击对应的检测按钮就可以进行检测了。图5.5系统自检模块测试

5.2.6查询模块调试查询模块的调试就是对运行中所获得的结果进行查询操作，看是否显示正常。查询模块中的使用任意一项就行已完成数据的检测，按照日期进行查询，按照工件号进行查询。这里主要是对数据查询的读取、显示和数据完整性的检测。图5.6查询模块调试重庆科技学院本科生毕业设计结论6结论本次课题是关于基于工控机的气密性检测系统设计，旨在设计出一款轻巧、智能的测试系统，围绕操作简便，功能实在，系统运行安全、可靠的设计原则而设计。为完成对工件的气密性检测做工作，保障被测工件的气密性质量标准测试。应用于工业生产、社会生活、军事领域的检测。本次设计经历了将近一学期的设计工作，从中我体会了许多的东西，坚持不懈就一定了有所突破，遇到难题需要坚持去解决，是我拥有了很多的收获和回忆。在这次设计中，虽然在刚开始的时候，我感到一些迷茫，但是经过指导老师常老师和其他同学的帮助之后，我终于理解到了这次设计的精髓所在，首先是通过与指导老师常老师进行题目的交流探讨，设定设计方案和方案的确定，慢慢的，我终于在设