李洪滨 王德全 徐文强

摘 要：本文分析8310数据采集卡在我厂拧接机的应用，拧接机是石油行业用来拧接石油套管与接箍的设备，在拧接过程中采集和测量扭矩，确保钢管满足工艺要求，保证油田使用。因此在实际应用中需加强拧接扭矩的研究，不断提升设备数据稳定性。基于此考虑本文对数据采集技术进行研究，希望为关注此类问题的人提供参考。

关键字：接箍拧接机 数据采集 扭矩 曲线记录

1、我厂拧接机扭矩数据采集分析

1.1拧接机拧接数据主要通过工控机驱动数据采集卡采集拧接机接箍拧紧过程中扭矩和接箍旋转圈数，进行标定后使之数字化，并以图形形式（以圈数为横坐标、扭矩值为纵坐标）实时采集数据，对采集的数据进行运算，得出：扭矩最大值、拐点扭矩、扭矩圈數等重要加工数据，将运算结果在图形中标识或显示；自动分析出拧接合格与否。

1.2关于拧接机图形优化程序运行越来越慢的问题，通过测试可以确认生成原因，Wincc脚本与Data程序通过d：＼datanew＼start.txt进行数据交换，拧接开始信号也采集于此，wincc脚本每250ms重新写一次start.txt文件，data每1秒读一次start.txt文件，但是由于系统较慢， wincc脚本读写文件较慢，导致start.txt文件被占用。

1.3我厂部分拧接机由于设计扭矩传感器在管子夹具两侧，由于管端弯曲、对中不正等等原因，拧接的图形数据相对于进口拧接机图形上存在不足：a.图形波动较大（尤其是低扭矩）。b.对顶后由于大盘振动导致对顶数据中圈数剧烈变化。c.数据呈驼峰状。

2.分析PCI-8310 数据采集接口卡的优势

2.1PCI-8310 数据采集接口卡适用于提供了PCI 总线插槽的PC系列微机，具有即插即用的功能。其操作系统可选用目前流行的 Windows 系列操作系统。安装简单，只需将接口卡插入机内任何一个PCI插槽，信号电缆从机箱外部直接接入。

2.2PCI-8310 模入接口卡允许采用32路单端输入方式或16路双端输入方式。用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。其输入的模拟信号由卡前端的37芯D型插头直接接入。此卡还提供了TTL电平的16路输入和16路输出信号通道，这些信号通道由卡后端的40芯扁平电缆转换为37芯D型插头提供给用户。

2.3 PCI-8310工作原理

PCI-8310 模入接口卡主要由模拟多路开关选通电路、差分放大器电路、模数转换电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路组成。

2.3.1模拟通道开关由4片MPC508（或同类产品）及跨接器KJ1、KJ2组成，可以从32路单端信号或16路双端信号中任选一路，送入差分放大器。

2.3.2差分放大器由3个运算放大器以及相关的电阻、电容组成一个标准的仪用差分放大器，用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理。

2.3.3模数转换电路：12位逐次逼近式A/D转换器ADS774片内自带精密基准源，并经激光修调，具有较高的转换速率和转换精度，其转换时间仅为 10μS。A/D转换器由程序启动，其转换状态的结束可由程序查询读出或产生结束中断申请。

2.3.4提供了各16路的开关量输入输出信号通道。使用中需注意对这些信号的要求应严格符合TTL 电平规范。

2.3.5 接口控制逻辑电路用来将PCI总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。

3、我厂对PCI-8310卡的应用及完善

从对国外VAM公司等数据及图形上对比，我公司国产拧接机图形数据采集密度低、数据波动较大、每次只能观看一根管的数据，在数据分析上还处于原始水平.重新设计监视控制画面，图标识别性更高、注释更详细，画面更简洁，方便操作

将8310卡插入主机的一个空余PCI扩展槽中，再将档板固定螺丝压紧。在拧接机工控机安装8310卡驱动，并修改画面程序及C++程序。通过data直接读取S7-PLC内的拧接启停信号，曲线记录期间不再读取start.txt文件。从而解决start.txt文件被占用的问题。直接读取PLC需要西门子控件prodave，需要授权及二次开发。通过采集卡I/O通道，直接用PLC信号直接接入采集卡I/O通道，从而实现曲线启停记录，曲线记录期间不再读取start.txt文件。从而解决start.txt文件被占用的问题。另外采集卡I/O通道采用的是DC5V信号，需要进行转换。

对数据卡进行端口设置，截取部分程序如下：

ZT_API long _stdcall ZT8310_GetBaseNO（）；

//函数名称：ZT8310_GetBaseNO

//函数功能：返回当前板卡索引号（cardNO），芯片号（chipNO），口号（portNO）和通道号（chNO）

//总之带“NO”后缀的参数是从0开始还是从1开始。默认为从1开始

//返回值：返回0表从0开始，返回1表从1开始

ZT_API long _stdcall ZT8310_OpenDevice（unsigned long cardNO）；

//函数名称：ZT8310_OpenDevice

//函数功能：打开设备。必须在调用其他函数之前调用。

// 放在程序初始化时调用比较恰当，只调用一次即可

//入口参数：

// cardNO：板卡号默认从 1 开始

// 如果系统中只用了一块这种型号的板卡，令这个参数为1就行了

4、结束语

通过对PCI-8310卡在我厂应用的分析和完善，满足了目前国内外市场上特殊扣产品的需求，特别是壳牌、美孚等一批大型石油公司的特殊扣合同的要求，极大提升产品质量，此应用可广泛应用到冶金设备的数据采集中。

参考文献：

[1] 高飞，智能数据采集与分析系统。仪表技术与传感器，2007年第9期 44-45

[2] PCI-8310使用说明书

[3] 孙唯煜、刘杰 ，C#案例开发 ，北京，中国水利电力出版社2005，128-140