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、操作導航等信息，采用全導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。

導航/曲線顯示區(qū)：顯示導航信息，指示菜單選擇鍵盤【0】~【9】當前所執(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 標示切換下到一組快捷功能， 標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前菜單回到前一級菜單；【Ent】確認鍵，用于確定輸入輸入值。

控制鍵：用于控制設(shè)備運行和試驗?！?/span>▲】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)當前的力單位*)，試驗時，當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）力標定

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

       *步，將傳感器*卸載。

       第二步，在主界面按下【4】進入標定一界面。

圖25、 標定一界面，【*】退出

       第三步，在標定一界面按【0】，輸入正確的傳感器的量程；在標定一界面按【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）。

       標定界面中P1~P3為傳感器的3個正向標定系數(shù)，N1~N3為傳感器的3個負向標定系數(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定，本系統(tǒng)提供了快捷標定的方法。

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

       完成初步標定后，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定即可完成校準，但是對于某些線性不好的傳感器可能要通過多點標定才能達到要求的精度，這時用戶就需要根據(jù)情況適當?shù)恼{(diào)整標定一界面中的P1~P3或N1~N3的值來對傳感器各段進行校準，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定。調(diào)整方法如下：為了對力值進行多點標定，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)間的標定系數(shù)分別是P1，P2，P3。標定時，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個負向標定系數(shù)。對傳感器進行負向加載標定，先將力值按負向滿量程均分為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定相同。

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

圖26、當前標定參數(shù)指示

       標定完成后必須通過保存操作來保存標定參數(shù)。

（8）位移和大變形的標定

       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定；

       修正率：速度修正系數(shù)，用于對速度進行標定。

              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”標識，此時不能關(guān)閉控制器電源，必須等待保存結(jié)束標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。當計算機正在對設(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方向：點擊試驗按鈕時，試驗機的默認加載方向。

       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。當載荷值（或變形值）超過傳感器量程（或引伸計標距）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)標準要求測量斷后面積和斷后標距并輸入。

       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