基于RS485總線的土工膜水力性能測試系統(tǒng)
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3 通訊協(xié)議
通訊協(xié)議采用半雙工異步通訊方式。數(shù)據(jù)格式為：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。幀格式包含呼叫幀和數(shù)據(jù)幀。呼叫幀由上位機(jī)發(fā)出，其格式為：起始字符，下位機(jī)地址，停止字符等。數(shù)據(jù)幀是下位機(jī)對上位機(jī)呼叫的響應(yīng)，上位機(jī)呼叫地址與下位機(jī)地址一致時(shí)，下位機(jī)才發(fā)送數(shù)據(jù)幀，每一時(shí)刻只有一臺下位機(jī)和上位機(jī)通訊。數(shù)據(jù)幀的格式如表1所示。
表1 數(shù)據(jù)幀格式
| 起始字符 | 下位機(jī)地址 | 狀態(tài)字段 | 數(shù)據(jù)序列 | 和校驗(yàn) | 停止字符 |
| 8位 | 8位 | 8位 | 4×8位 | 8位 | 8位 |
其中，狀態(tài)字段是當(dāng)前的測試狀態(tài)，每位表示的功能及操作如表2所示。
表2 狀態(tài)字段各位含義
| 測試項(xiàng)目 | 測試狀態(tài) | 測試次數(shù) | 測試物理量 |
| D7 D6 00-滲透系數(shù) 01-耐靜水壓 | D5 D4 00-正常測試 01-測試失敗 10-狀態(tài)過度11-測試完畢 | D3 D2 00-第1塊 01-第2塊 | D1 D0 00-壓力 01-位移 |
表2中，正常測試表示正在測試，所傳送數(shù)據(jù)有效；測試挫敗表示所傳送數(shù)據(jù)無效；狀態(tài)過度表示正在進(jìn)行其它操作，所傳送數(shù)據(jù)也無效。數(shù)據(jù)系列中，兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)測試狀態(tài)下的測試時(shí)間，另兩個(gè)字節(jié)表示該測試狀態(tài)下的測試物理量。
為了保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性，對兩種情況采用如下的差錯(cuò)處理方法：
（1）上位機(jī)發(fā)出呼叫幀4秒內(nèi)沒有收到下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，則上位機(jī)連續(xù)發(fā)4次呼叫幀；如下位機(jī)仍沒有響應(yīng)，則認(rèn)為通訊故障，上位機(jī)報(bào)警。
（2）下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，上位機(jī)收到后如果累加和有誤，則要求重新發(fā)送；如果連續(xù)四次仍有錯(cuò)誤，則上位機(jī)報(bào)警。
4 軟件設(shè)計(jì)
4.1 下位機(jī)軟件
根據(jù)測試原理及工藝過程，先設(shè)系統(tǒng)工作狀態(tài)和參數(shù)，再判斷是滲透系數(shù)測定還是耐靜水壓測定。采用壓力傳感器檢測壓力變化，用位移傳感器檢測水量，用89C52的定時(shí)器T0計(jì)時(shí)，通過RS-485接口響上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。改變壓差，測不定期不同水力壓差條件下的值，其間實(shí)時(shí)采集壓力信號，經(jīng)過數(shù)字濾波后，與該壓力的給定值比較得到偏差信號，該偏差信號經(jīng)PI運(yùn)算后，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，得到所需壓力值。
4.2 上位機(jī)軟件編程技術(shù)
本系統(tǒng)上位機(jī)軟件基于WINDOWS操作系統(tǒng)，編程軟件為VB6.0，主要實(shí)現(xiàn)菜單/畫面顯示，接收下位機(jī)傳送過來的信號及數(shù)據(jù)，根據(jù)式（1）求出滲透系數(shù)或耐靜水壓值，算出五臺下位機(jī)測試結(jié)果的平均值，繪制測試曲線，打印測試報(bào)表。
4.3 測試結(jié)果
利用該儀器對某廠生產(chǎn)的短纖針刺土工膜CGA1B1 800/0.35進(jìn)行測試，結(jié)果如表3所示。
表3 CG A1B1 800/0.35短纖針刺復(fù)合土工膜測試結(jié)果
| 試樣 | 抗?jié)B透壓（Mpa） | 滲透系數(shù)（cm3/cm2·s） |
| 1 | 0.78 | 6.0×10 -10 |
| 2 | 30.76 | 7.0×10 -10 |
| 3 | 0.80 | 6.8×10 -10 |
| 4 | 0.77 | 6.0×10 -10 |
| 5 | 0.79 | 6.3×10 -10 |
基于RS-485總線的土工膜水力性能測試系統(tǒng)，其檢測方法安全符合國家標(biāo)準(zhǔn)，為土工膜產(chǎn)品質(zhì)量提供了可靠的保證，實(shí)現(xiàn)了全過程的自動(dòng)測試，成本較低，方便可靠，測試結(jié)果準(zhǔn)確，測試時(shí)間短，并能顯示曲線、打印測試結(jié)果，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是顯而易見的。它減少了人為影響和環(huán)境因素的影響，提高了測試精度，方便了用戶。
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