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摘要：為了保證皮帶輸送機(jī)的安全運(yùn)行，發(fā)揮鋼絲繩芯皮帶在全生命周期中的最大效益，以TCK—GMS600弱磁檢測器為基礎(chǔ)，在Vc++6.0集成開發(fā)環(huán)境下，應(yīng)用DAQBench(DataAcquisitionBench)控件和多線程技術(shù)，開發(fā)了鋼絲繩芯輸送帶電磁在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)、曲線實(shí)時(shí)顯示、缺陷識(shí)別等功能，為鋼絲繩芯皮帶的健康維護(hù)奠定基礎(chǔ)。

　　關(guān)鍵詞：DAQBench控件;鋼絲繩芯;在線監(jiān)測;TCK-GMS600

　　中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002—1841(2012)06—0046—02

　　ElectromagneticOn—lineMonitoringSystemfor

　　SteelCordConveyorBeltBasedonVC++

　　CHEN Hai-yu，MA Hong-wei，MAO Qing-hua，ZHANG Xu-hui，ZHANG Da-wei

　　(Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China)

　　Abstract:In order to ensure safe operation of belt conveyor and produce the best possible results of steel cord conveyor belt in life cycles.Steel cord conveyor belt electromagnetic on-line monitoring system was developed by using VC++6.0 integrated with

　　DAQBench controls based and multi-threading technology on TCK-GMS600 weak magnetic detector.The system realizes the functions of data acquisition，storage，curve real—time display，defect identification，etc，which makes good foundation for healthy maintenance of steel cord conveyor belt.

　　Keywords：DAQBench controls;steel cord;on-line monitoring;TCK-GMS600

　　引言

　　隨著電磁檢測技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為鋼絲繩芯皮帶電磁檢測的數(shù)字化、智能化以及預(yù)知維護(hù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。在鋼絲繩芯皮帶的監(jiān)測過程中，為了保證監(jiān)測的直觀、可靠，不僅要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，而且要實(shí)時(shí)記錄、顯示檢測曲線或圖像，由于皮帶機(jī)的運(yùn)行速度較高(一般運(yùn)行速度為3～4m/s)，數(shù)據(jù)量大，要求數(shù)據(jù)的采集、傳輸和顯示要與之匹配。在軟件系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，應(yīng)用一般控件和方法時(shí)，常常出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)或曲線繪制失真問題，為此，將借助于多線程技術(shù)與控件編程相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速采集、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與顯示。

　　1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)在VC++6.0集成開發(fā)環(huán)境下，利用DAQBench控件和TCK—GMS600弱磁檢測器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示和存儲(chǔ)。DAQBench是一種測量和自動(dòng)化應(yīng)用的ActiveX控件的集合，可以很簡單地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、顯示和分析，此控件也支持VC++6.0環(huán)境下的開發(fā)應(yīng)用。TCK-GMS600弱磁檢測器，是利用最新弱磁檢測技術(shù)開發(fā)的一種先進(jìn)的鋼絲繩芯皮帶探傷器，具有數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確和傳輸速率高等特征。

　　TCK-GMS600型鋼絲繩芯輸送帶弱磁檢測傳感器采用弱磁檢測方法對(duì)輸送帶中鋼絲繩的斷絲、斷股、磨損、銹蝕、接頭移位等損傷故障進(jìn)行檢測[1]。從圖1弱磁檢測系統(tǒng)安裝圖可

　　知，該系統(tǒng)先通過弱磁加載模塊對(duì)鋼絲繩芯輸送帶中鋼絲繩進(jìn)行磁化，磁化后鋼絲繩具有微弱剩磁，然后通過磁檢測模塊對(duì)輸送帶內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，并通過以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議與計(jì)算機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和控制，從而提取出鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部缺陷的原始信號(hào)，然后通過上位軟件對(duì)缺陷信號(hào)進(jìn)行分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩芯皮帶缺陷信號(hào)識(shí)別。

　　2 應(yīng)用ActiveX控件的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　2.1 DAQBench控件介紹

　　DAQBench控件是ActiveX控件的集合，它可以快速完成監(jiān)測系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)，利用該控件不僅能快速完成軟件設(shè)計(jì)，而且能夠使應(yīng)用程序界面更友好。與其他的開發(fā)軟件相比，DAQBench具有開發(fā)成本低、執(zhí)行效率高、程序彈性大、開放性強(qiáng)、易于擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前DAQBench組件包括：用戶界面控件，信息集成控件，分析庫控件，SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)控制單元等[2-3]。

　　2.2監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　通過以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議與計(jì)算機(jī)通訊，獲取數(shù)據(jù)傳輸，然后在VC++6.0集成開發(fā)環(huán)境下，采用多線程同步技術(shù)，多線同步運(yùn)行流程圖如2所示，應(yīng)用DAQBench控件包中的Dchart

　　Control控件完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，并且完成數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)等功能。

　　TCP/IP是一個(gè)4層的分層體系結(jié)構(gòu)，包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)接口層，對(duì)于傳輸層，其主要協(xié)議有UDP(user data protoco1)和傳輸控制協(xié)議(TCP，Transmission Control Protoco1)。TCP協(xié)議將維護(hù)連接并確保數(shù)據(jù)的完整性，由于監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大，且要求數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸，系統(tǒng)采用TCP通訊協(xié)議。在Windows系統(tǒng)上完成網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用程序開發(fā)，基本都利用SOCKET套接字進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊[3]。

　　由于系統(tǒng)中要完成數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)顯示3個(gè)功能，對(duì)于后期開發(fā)還要加入數(shù)據(jù)分析處理，所以采用多線程技術(shù)完成幾個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)采用模塊化編程思想。在VC++6.0下線程分為2種：用戶界面線程(GUI)和工作者(Worker)線程(又稱為后臺(tái)線程)[4]。為了使各線程的工作協(xié)調(diào)，就要使用線程的同步技術(shù)。MFC(Microsoft Foundation Classes)中提供了4種同步方法：臨界區(qū)、信號(hào)量、互斥量和事件[5-6]。該系統(tǒng)采用事件同步機(jī)制，事件是通過設(shè)置自身對(duì)象為有信號(hào)和無信號(hào)控制線程的執(zhí)行或者等待。

　　2.2.1控件加載設(shè)置

　　安裝完成DAQBench控件包后，就可以和普通控件一樣在VC++6.0中插入控件，插入后就使用控件的屬性、方法和事件對(duì)控件進(jìn)行操作。

　　2.2.2數(shù)據(jù)接收

　　根據(jù)TCK-GMS600弱磁檢測器提供的通信協(xié)議編寫通信段代碼，系統(tǒng)采用的是微軟API(即應(yīng)用程序編程接口)底層升入和C/S(客戶端與服務(wù)器)模式，弱磁檢測模塊作為客戶端，當(dāng)接收到開始命令后，就開始不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)，上位PC機(jī)作為服務(wù)器采集數(shù)據(jù)，利用線程同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不中斷接收。

　　2.2.3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

　　根據(jù)TCK-GMS600弱磁檢測器特征，其中包含多個(gè)傳感器即多通道數(shù)據(jù)采集，通道主要分為14、28、42和56。曲線的繪制是DAQBench控件包中的Dcha Control控件，此控件的特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)X軸自動(dòng)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)曲線動(dòng)態(tài)移動(dòng)效果。為了能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地顯示每個(gè)傳感器的曲線特征，采用一個(gè)界面顯示14個(gè)傳感器的形式顯示實(shí)時(shí)曲線，根據(jù)通道數(shù)的變化選擇性的顯示想要查看的曲線圖像。

　　48 陳海瑜等，基 于VC++ 設(shè)計(jì)鋼絲繩芯皮帶電磁在線監(jiān)測系統(tǒng) 第6期

　　2.2.4采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

　　為了方便后面對(duì)皮帶具體情況進(jìn)行全面分析處理或者歷史數(shù)據(jù)繪圖，必須對(duì)采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是通過寫入二進(jìn)制文件的方式進(jìn)行，采用微軟基礎(chǔ)類(Microsoft Foundation Classes)中的CFile類，此類中對(duì)文件的操作是以字符為單位，寫入和讀出是都是按照字符的格式操作，功能簡單，方便使用。在寫入數(shù)據(jù)前要對(duì)每個(gè)通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其中包括各通道數(shù)據(jù)的分離和對(duì)各通道數(shù)據(jù)根據(jù)傳感器特性相應(yīng)的進(jìn)行處理。

　　2.2.5主要程序段過程設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)主要程序設(shè)計(jì)思想是應(yīng)用多線程同步技術(shù)完成，具體步驟分為以下4個(gè)過程：

　　(1) 定義Cevent類的3個(gè)事件對(duì)象：接收事件對(duì)象eeven-tRev、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)事件對(duì)象ceventStore、畫線事件對(duì)象ceventDraw。并且定義SOCKET類2個(gè)對(duì)象，一個(gè)是用來件監(jiān)聽連接請(qǐng)求的TcpSocket，一個(gè)是用來接收數(shù)的AcceptSock，啟動(dòng)監(jiān)聽等待下位機(jī)發(fā)起連接請(qǐng)求，一旦接收到客戶端連接信號(hào)，設(shè)置線程內(nèi)循環(huán)控制標(biāo)記為TRUE，啟動(dòng)接收、存儲(chǔ)和畫曲線3個(gè)線程，并創(chuàng)建存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的data文件，ceventRev.SetEvent()設(shè)置接收事件對(duì)象有信號(hào)。

　　(2)啟動(dòng)3個(gè)線程后，3個(gè)線程中用while循環(huán)保持運(yùn)行，線程運(yùn)行后其中應(yīng)用函數(shù)WaitForSingleObject函數(shù)等待事件信號(hào)，沒有信號(hào)時(shí)線程停止運(yùn)行不占用CUP運(yùn)行時(shí)間。

　　(3)當(dāng)函數(shù)WaitForSingleObject(ceventRev.m—hObject，IN-FINITE)在接收線程等待到事件信號(hào)后，開始執(zhí)行接收數(shù)據(jù)線程，waitForsingleObiect函數(shù)將ceventRev設(shè)為無信號(hào)狀，當(dāng)完成

　　接收數(shù)據(jù)后調(diào)用ceventStore.SetEvent()函數(shù)設(shè)置ceventStore為有信號(hào)狀。當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)線程中WaitForSingleObject(ceventStore.m_hObject，INFINITE)等待到事件信號(hào)后，開始執(zhí)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)線程，WaitForSingleObject函數(shù)將ceventStore設(shè)為無信號(hào)狀，當(dāng)完成接收數(shù)據(jù)后調(diào)用ceventDraw.SetEvent()函數(shù)設(shè)置ceventDraw為有信號(hào)狀。當(dāng)曲線繪制線程中的WaitForSingleObject(ceven—tDraw.m—hObject，INFINITE)等待到事件信號(hào)后，開始執(zhí)行曲線繪制線程，WaitForSingleObject函數(shù)將ceventDraw設(shè)為無信號(hào)狀，當(dāng)完成接收數(shù)據(jù)后調(diào)用ceventRev.SetEvent()函數(shù)設(shè)置ceventRev為有信號(hào)狀。整個(gè)過程就完成了3個(gè)線程直接的同

　　步協(xié)調(diào)循環(huán)運(yùn)行。這樣就保證了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接收、存儲(chǔ)和顯示。

　　(4)如果按下停止按鈕則設(shè)置線程內(nèi)循環(huán)控制標(biāo)記為FALSE,此時(shí)線程循環(huán)條件為假，線程自動(dòng)結(jié)束，最后關(guān)閉數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件和SOCKET對(duì)象。

　　3.實(shí)驗(yàn)測試

　　由于系統(tǒng)是對(duì)新搭建的帶式輸送機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的監(jiān)測，設(shè)置皮帶運(yùn)行速度為0.5m/s,其皮帶寬度為80mm,對(duì)于新皮帶除了接頭信號(hào)外并沒有加入其它損傷信號(hào)，所以系統(tǒng)中監(jiān)測出來的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的接頭信號(hào)，監(jiān)測過程中設(shè)置弱磁檢測傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送頻率為1KHz,通道數(shù)為14，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，整個(gè)系統(tǒng)測試界面部分如圖3所示，根據(jù)曲線顯示說明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)鋼絲繩芯輸送帶缺陷信號(hào)高速實(shí)時(shí)顯示。

　　4.結(jié)束語

　　系統(tǒng)是使用DAQBench控件，結(jié)合TCK-GMS600弱磁檢測傳感器開發(fā)的，系統(tǒng)中應(yīng)用windowsAPI編程和多線程同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)顯示功能，對(duì)鋼絲繩芯輸送帶后期數(shù)據(jù)分析處理、缺陷分類以及預(yù)知維護(hù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為保證帶式輸送機(jī)高效、安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

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　　作者簡介：陳海瑜(1984-)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榈V用帶式輸送機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。E-mail;chenhaiyu000@qq.com