，誤差范圍為Min(εss)≤εss≤Max(εss)，并且測試結(jié)果可以以曲線圖形的方式直觀地表示出來。1.2 快速性指標(biāo)測試方法
用IVCS輸出第一次達(dá)到誤差范圍內(nèi)的穩(wěn)態(tài)值時所需要的時間ts來表征IVCS的快速性，即
，如圖3所示。測試過程如下：同樣以0.1rmax的量遞增的信號作為IVCS的輸入信號，即初始時刻給IVCS輸入信號為r1=0.1rmax，MFTS測得IVCS的輸出第一次達(dá)到誤差范圍內(nèi)的穩(wěn)態(tài)值時所需要的時間為ts1，那么此時表征IVCS響應(yīng)快速性的指標(biāo)即用響應(yīng)時間ts1來表示。依此類推直至測出10個點的響應(yīng)時間值ts1、ts2…ts10。根據(jù)測出的10個點的響應(yīng)時間值就可以分析判別IVCS響應(yīng)的快速性，并且測試結(jié)果可以以曲線圖形的方式直觀地表示出來。1.3 穩(wěn)定性指標(biāo)測試方法
根據(jù)穩(wěn)定性的定義：去掉作用于IVCS上的外界的擾動后，IVCS動態(tài)過程的振蕩傾向和IVCS的輸出c(t)能夠以足夠的精度恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)位置的能力。由此得出衡量IVCS穩(wěn)定性的兩個指標(biāo)：其一是衡量IVCS動態(tài)過程的振蕩傾向的指標(biāo)，其二是輸出c(t)能夠以足夠的精度恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)位置的能力的指標(biāo)。
1.3.1 衡量IVCS動態(tài)過程的振蕩傾向的指標(biāo)Δn
工業(yè)上，不同工況對系統(tǒng)振蕩傾向的要求也不同，如制藥中對此要求非常嚴(yán)格。因為藥成分的配比不同，產(chǎn)生的藥效就不一樣，甚至嚴(yán)重的還可能還會導(dǎo)致醫(yī)療事故，所以制藥上所用的閥門對振蕩傾向要求很嚴(yán)格，要求閥門就穩(wěn)定在一個位置，基本上能克服任何干擾的影響。當(dāng)然對于石油、冶金業(yè)來說，這方面的要求就不那么嚴(yán)格了。因為MFTS是通用的測試儀，當(dāng)然也包含這一性能指標(biāo)的測試。
對于振蕩傾向指標(biāo)的測試，用IVCS輸出達(dá)到誤差范圍內(nèi)的穩(wěn)態(tài)值時，輸出c(t)隨時間推移出現(xiàn)的抖動的次數(shù)率Δn來衡量，即Δn=∑ni/t（次/小時），如圖3所示。測試過程如下：某時給定IVCS輸入信號r，MFTS判斷系統(tǒng)穩(wěn)定后，以一小時為單位測試系統(tǒng)輸出抖動的次數(shù)，測試24小時，即24次，從Δn1到Δn24。根據(jù)測試結(jié)果可以判別IVCS一天平均每小時抖動次數(shù)、一天每小時抖動次數(shù)范圍等，即一天平均每小時抖動次數(shù)
，一天每小時抖動次數(shù)范圍Min(Δn)≤Δn≤Max(Δn)，并且測試結(jié)果可以以曲線圖形的方式直觀地表示出來。1.3.2 恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)位置的能力指標(biāo)
這個指標(biāo)指的是去掉干擾后，系統(tǒng)的輸出c(t)能夠以足夠的精度恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)位置的能力。
恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)位置的能力指標(biāo)有兩個：一個是恢復(fù)的快速性Δt，一個是恢復(fù)的精確性Δe。取圖3中某個抖動的波形來分析恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)位置的能力指標(biāo)，放大后圖形如圖4所示。
測量方法:假設(shè)某時刻系統(tǒng)的輸入信號為r1，輸出穩(wěn)定在c1，此時給一個干擾信號，使輸入信號瞬間由r1變?yōu)閞2，又由r2變?yōu)閞1，輸出穩(wěn)定后為c2。那么恢復(fù)的精度Δe的測量方法是
，恢復(fù)的快速性Δt的測量方法是
。
2 MFTS的功能需求及實現(xiàn)
結(jié)合MFTS的測試原理及IVCS的職能框圖，得出MFTS職能方塊圖如圖5所示，虛線框內(nèi)為IVCS職能方塊圖。由圖5可見，MFTS一方面需要測試IVCS的控制性能（穩(wěn)、準(zhǔn)、快），另一方面還需要測試控制模塊的控制精度及閥門流量的實際精度。MFTS給定測試信號r(t)給IVCS，IVCS輸出信號c(t)經(jīng)位置傳感器反饋回MFTS，MFTS根據(jù)反饋的信號實時地與給定信號r(t)比較，得出IVCS的控制性能。此外，控制模塊的輸出信號反饋給MFTS與給定信號r(t)比較，以測試控制模塊的控制精度，閥門的輸出信號q(t)經(jīng)流量計反饋回MFTS與給定信號r(t)比較，以測試閥門流量的實際精度以及閥門開度和閥門實際流量的對應(yīng)關(guān)系。
因此根據(jù)IVCS測試系統(tǒng)的構(gòu)架、MFTS的工作原理及其測試原理，MFTS應(yīng)具備以下一些功能。
(1)與上位機(jī)（PC機(jī)）的通信功能
MFTS直接與上位機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，應(yīng)具有串行通信接口，能內(nèi)嵌利用現(xiàn)場總線思想實現(xiàn)的自定義通信協(xié)議。上位機(jī)以自定義的通信協(xié)議，以主從通信的方式，可同時控制多個MFTS，同時自動完成多臺IVCS的測試。
(2)8路ADC和DAC功能
MFTS通過輸出4～20mA電流模擬信號作為測試信號給IVCS，需要DAC功能；同時，MFTS需要檢測IVCS反饋的表示閥門開度的電流模擬信號，需要ADC功能；由于MFTS需要具備同時測試8組IVCS的能力，所以MFTS需要8通道的ADC功能和8通道的DAC功能。
(3)8路脈沖檢測功能
如圖5所示，MFTS需要附加檢測每個IVCS中的閥門的開度和閥門的實際流量的對應(yīng)關(guān)系及閥門流量精度，流量計檢測的流量信號通常以脈沖信號的方式輸出，所以MFTS應(yīng)具有脈沖檢測功能，為配合系統(tǒng)的測試功能，MFTS需要同時檢測8路流量計的信號，需要8路脈沖檢測功能。
(4)人機(jī)交互及數(shù)據(jù)存儲
MFTS需要能在脫離上位機(jī)狀態(tài)下獨立工作，提高測試系統(tǒng)工作的靈活性，所以MFTS需要很強(qiáng)大的人機(jī)界面和數(shù)據(jù)存儲功能，人機(jī)界面包括鍵盤、顯示、打印功能。顯示方式以點陣液晶顯示為佳，能顯示漢字、曲線。MFTS作為一個獨立的測試儀，能同時測試8組IVCS，所以需要有很大數(shù)據(jù)存儲容量來保存記錄和測試結(jié)果，以便日后測試人員調(diào)用顯示或打印分析檢驗測試結(jié)果。
根據(jù)上述需求，得出MFTS的功能框圖如圖6所示。
其中測試儀CPU選用高性能超低功耗16位MSP430149系列的單片機(jī)作為核心處理器。該單片機(jī)具有豐富的片內(nèi)資源，具有8通道的12位A/D轉(zhuǎn)換器ADC12，10路PWM功能實現(xiàn)10通道12位DAC功能，2個同步/異步串行通信接口實現(xiàn)與上位機(jī)的RS-485通信及打印機(jī)的接口，數(shù)十個可實現(xiàn)方向設(shè)置及中斷功能的I/O口實現(xiàn)8路脈沖檢測功能，60KB+256B FLASH ROM和2KB的RAM實現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)存儲。選用該系列單片機(jī)能單片實現(xiàn)MFTS的功能，無須再擴(kuò)展外部模塊，可提高系統(tǒng)運行的可靠性，降低系統(tǒng)成本。
本文根據(jù)工業(yè)閥門控制系統(tǒng)的測試的需求，提出了較為完善的工業(yè)閥門控制系統(tǒng)（IVCS）測試方案。所開發(fā)的多功能工業(yè)閥門控制系統(tǒng)測試儀（MFTS）已成功地應(yīng)用于工業(yè)閥門控制系統(tǒng)的測試，給生產(chǎn)和維護(hù)IVCS帶來了便利，提高了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力和生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來了巨大的效益。
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