鋼軌焊接是實(shí)現(xiàn)無縫線路鋪設(shè)的技術(shù)關(guān)鍵,采用小型氣壓焊是現(xiàn)場施工的首選工藝[1,2]。鋼軌氣壓焊的焊接工藝原理是通過氣體火焰對鋼軌兩緊密貼合的清潔端面加熱,待貼合面附近的鋼軌被加熱到塑性狀態(tài),金屬原子具有了足夠的“活化能”,能夠穿過貼合面互相急劇擴(kuò)散時,即對貼面加壓頂鍛。在高溫高壓的條件下施以足夠的擠壓力,使焊接表面之間的距離縮短到原子之間的相互作用半徑,達(dá)到分子之間的金屬鍵聯(lián)接,完成重新再結(jié)晶,從而獲得兩鋼軌牢固聯(lián)結(jié)的焊接接頭[3]。目前,我國新型數(shù)控小型氣壓焊軌機(jī)已具備自動控制功能,但是由于施工現(xiàn)場環(huán)境條件差,影響因素多,對焊軌施工的實(shí)際過程無法跟蹤與監(jiān)測。

　　因此,對氣壓焊的氧氣、乙炔流量、壓力和位移等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集與分析非常必要。目前,工業(yè)參數(shù)采集的常用方法是板卡式采集,即在電腦主機(jī)內(nèi)插入一些板卡來采集參數(shù),這種采集方式所需配件多,占用空間大,對于現(xiàn)場作業(yè)的氣壓焊來說很不方便。本文采用帶USB接口的參數(shù)采集模塊,利用VisualBasic軟件的強(qiáng)大功能,開發(fā)適用于現(xiàn)場氣壓焊的參數(shù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)與數(shù)控氣壓焊控制箱聯(lián)合使用,由USB模塊獲得所需參數(shù),用USB傳輸線作為采集模塊和筆記本電腦的通信電纜,就能實(shí)時地進(jìn)行氣壓焊參數(shù)的采集,并能及時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,使用非常方便。

1　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.1　采集模塊工作原理
　　系統(tǒng)硬件的核心部分是具有熱拔插、即插即用功能的數(shù)據(jù)采集模塊。操作系統(tǒng)選用目前流行的Windows系列、高穩(wěn)定性的Unix等多種操作系統(tǒng)以及專業(yè)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)Labview等軟件環(huán)境。在硬件安裝時,只需將模塊接口插入計(jì)算機(jī)內(nèi)接口插座中,信號電纜從模塊提供的接口直接接入。采集模塊允許采用16路單端輸入方式或8路雙端輸入方式。數(shù)據(jù)采集模塊主要由模擬多路開關(guān)選通電路、差分放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)量輸入輸出電路和接口控制邏輯電路組成。被通道開關(guān)選中的模擬信號經(jīng)由差分放大器放大,再通過12位APD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行變換處理,最終通過USB傳輸線傳入電腦。

1.2　硬件組成
　　數(shù)據(jù)采集模塊裝在數(shù)控氣壓焊控制箱中,通過傳輸線將模塊與筆記本電腦相連(圖1)。氣壓焊的質(zhì)量主要取決于焊接過程中的熱輸入、壓力以及頂鍛量(即位移)的大小。因此本系統(tǒng)主要是采集氣壓焊過程中的氧氣、乙炔流量、壓力以及位移,通過傳感器將這四個參量轉(zhuǎn)換成電壓信號,將信號經(jīng)過濾波、放大處理后輸入采集模塊的模擬信號輸入端,同時,為了實(shí)現(xiàn)參數(shù)采集系統(tǒng)的自動啟停,也為了便于后期的數(shù)據(jù)處理,本系統(tǒng)還設(shè)置了開關(guān)量信號的采集。硬件結(jié)構(gòu)見圖2。

　　系統(tǒng)中的氧氣、乙炔流量是通過氣體流量控制閥得到的,壓力通過油泵上的壓力傳感器檢測,位移則通過加在焊機(jī)上的滑動電阻式位移傳感器得到。

2　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2.1　DLL技術(shù)
　　動態(tài)鏈接庫DLL是一種基于Windows的程序模塊,它是在運(yùn)行時刻被裝入和連接的。動態(tài)鏈接庫中只包含供應(yīng)用程序運(yùn)行時裝入該DLL的有關(guān)信息,并非是源代碼的復(fù)制,因此使用動態(tài)鏈接庫可以使多個應(yīng)用程序之間共享代碼和資源從而提高運(yùn)行速率。從VB調(diào)用庫函數(shù)時,要先在全局模塊或窗體說明部分用Declare聲明所要使用的庫函數(shù),然后像使用VB自己的函數(shù)一樣調(diào)用這些函數(shù)[4]。Usb7KC.dll是為數(shù)據(jù)采集模塊配制的工作在Windows95P98P2000PNT環(huán)境下的一個動態(tài)鏈接庫,它所封裝的函數(shù)可以被其他應(yīng)用程序在運(yùn)行時直接調(diào)用。
2.2　程序設(shè)計(jì)
　　VisualBasic(以下簡稱VB)是一種可視化的編程語言,自面世以來,倍受廣大編程人員的青睞。本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)部分采用了功能模塊化的結(jié)構(gòu),主要功能模塊見圖3。

　　1)參數(shù)設(shè)置模塊:該模塊主要用來設(shè)置焊接現(xiàn)場的一些主要情況,包括鋼軌的型號、材料、焊機(jī)型號以及現(xiàn)場環(huán)境等。
　　2)數(shù)據(jù)采集模塊:該模塊是參數(shù)采集系統(tǒng)的核心部分,設(shè)備連接完畢后,運(yùn)行程序就可進(jìn)行參