一、简介

图1、 EMAC控制器

      1、简介

       EMAC试验机控制器是一款以嵌入式处理器和嵌入式操作系统为平台的简洁、高效、稳定的全数字试验机控制器，本控制器有以下特点：

       自成体系，控制器的工作无需上位计算机支持；

       提供丰富的输入通道，包括力、位移、变形、大变形、数字开关量输入，*试验机对输入采样的要求；

       提供数字脉冲和模拟量两种控制输出方式可控制伺服电机、步进电动机、变频电机等多种执行机构；

       LCD实时显示测试数据、曲线、操作导航等信息，采用全导航式用户界面使得用户可根据屏幕提示进行操作，操作极其简单；

       参数设置简单，一键试验，试验结束自动计算结果；

       可配套上位测控软件，通过串口与上位机进行通讯获得更多拓展功能；

       可根据用户需求定制系统功能。

2、技术参数

（1）、AD采样通道

       2路全差分模拟通道用于模拟传感器(负荷传感器、引伸计)输入。各通道都可根据传感器灵敏度单调整增益，从而适应各种范围的输入信号，1/30000~1/100000分辨率，   高采样频率500Hz。

（2）、编码器输入通道

       3路差分编码器输入通道用于增量式编码器（长光栅、圆光栅等）输入。内部光电隔离AB相输入，内置倍频电路，大响应频率100KHz。

（3）、控制脉冲输出通道

       0~1MHz TTL电平差分式脉冲输出用于步进电机、脉冲式伺服电机控制。

       高电平：>=2.4V

       低地平：<=0.8V

       输出电流能力：±10mA

（4）、模拟量输出通道

       10位AD输出，输出电压范围0~10V，驱动能力10mA。

（5）、I/O(开关量输入输出)

       3位光耦隔离输入，3位集电极开路输出。

3、应用

       本控制器可用于试验机的控制，也可用做数据采集监控仪表和机电控制仪表。典型的应用是电子拉压试验机。

二、接口与安装

 (一)完整接口

       如果您购买的是完整接口的控制器，请按如下说明接线。

图2、 接口示意图

三、功能与操作

图3、 EMAC操作面板

EMAC采用全导航界面设计，用户可按照屏幕指示，通过键盘进行各项操作。

1、显示屏

图4、 显示屏

如图17所示，显示屏有四个区域组成。

数据显示区：显示当前的采样数据，采样数据包括力、变形、位移。其中变形通道和力通道会显示采样来源，分别是变形A(从位移通道采值)、变形B(引伸计采值)、变形C(从大变形通道采值)，力1（从模拟传感器1采力值）、力2（从模拟传感器2采力值）。

状态区：显示控制器的状态，其中各项所代表意义如下。

              RT，显示控制速率，如20.0表示运行时，速率为满速的20%。

              IN，显示3位开关量I1~I3的输入状况。

              MD，显示控制器运行状况， 停止、 上行、 下行、 试验、 急停。

              ST，显示控制器的内部操作，如显示“Writing”，表示正在进行参数保存。

导航/曲线显示区：显示导航信息，指示菜单选择键盘【0】~【9】当前所执行的操作。如“1.试验设置”表示此时按下按键【1】进行试验参数的设置。此区域还可用于显示测试曲线。

快捷菜单指示区：显示快捷按键的功能。（参加“快捷键”）

2、键盘

图18、键盘

       EMAC分3组共25个键。

       快捷键：【F1】~【F5】，一些常用的功能（如清零）可通过快捷键一键实现，快捷键的功能是可变的，每个键的当前功能可通过其上方显示屏上的“快捷键指示”来获知。其中 标示切换下到一组快捷功能， 标示切换到上一组快捷功能。

菜单选择和输入键：【0】~【9】为数字键，在菜单选择时，可通过这些按键进入导航所指示的菜单项，在输入数据时则作为数字输入；【.】为小数点输入键；【+/-】为输入数据正负切换键；【Clr】为输入清除键，在进行数值输入时，通过此键清除之前输入以便重新输入正确的数值；【Esc】取消键，用于取消输入或退出当前菜单回到前一级菜单；【Ent】确认键，用于确定输入输入值。

控制键：用于控制设备运行和试验。【▲】为上行键，用于控制设备往上运行；【▼】为下行键，用于控制设备往下运行；【▶0◀】为返车键，用于控制设备回到位移零点；【▶】试验键，用于控制设备开始进行试验；【▇】停止键，用于停止设备运行或停止试验。

3、界面和操作

（1）主界面

       EMAC启动后，系统入主界面，在主界面中，系统的各项操作在导航区中一一显示。

图19、 主界面

（2）数值显示(清零、切换通道)

       在主界面，按下【0】，进入示值界面，在此界面通过【0】【1】【2】【3】进行示值的清零。

图20、 示值界面，【Esc】退出

       本控制器可以同时连接多个力传感器和变形传感器，在示值界面按下【4】、【5】可以分别对力通道接口和变形通道接口进行选择。采样通道的定义如下：

       力1，从*个力传感器通道采值；

       力2：从第二个力传感器通道采值。

       变形A，从位移通道采值作为变形量；

       变形B，从引伸计通道采值作为变形量；

       变形C，激活大变形，从大变形通道采值作为变形量。

在示值界面按下【6】用于开启或关闭引伸计，用于设置控制器是否在模拟通道2连接引伸计，ON为连接，OFF为不连接。在模拟通道2连接引伸计后就占用了第二个力传感器通道，这样，控制器就只能连接一个力传感器了。此参数修改后必须保存并重启系统才能生效。

       注意：试验进行中不能进行通道的切换；

              使用引伸计后，占用了模拟通道2，第二力传感器将不能使用。（参见“其他设置”）

图22、通道选择（力1-变形A）

（5）试验参数设置

       在主界面下按下【1】进入试验参数设置界面。在此界面中设置和测试有关的参数。试验时，系统将按照这些参数来运行和分析测试数据。

图23、 试验参数设置界面，【*】退出

【0】设置试验方向，1表示试验时往上运行，0表示试验时往下运行；

【1】设置材料的原始截面积(mm²)；

【2】设置材料的原始标距(mm)；

【3】设置试验的运行方法，0为破断试验，1为设定位移试验，2为设定变形试验，3为设定力试验；

【4】设置与试验方法相对应的设定值，如：运行法=0，设定值=15.0，则表示进行破断试验，当力衰减15.0N（或kN）时试验结束；如：运行法=1，设定值=15.0，则表示进行定位移试验，当位移达到15.0mm时试验结束。

【5】设置测试速度，同时此速度也是平时横梁上下移动的速度（速度快慢还受到速率的影响，例如测试速度设置成100mm/min，而当前速率为50%，则实际运动速度为50mm/min）。

【6】设置回位速度，即试验结束后横梁自动复位的速度，如果此值为0，则试验结束后不自动复位。此速度还是按下返车键【▶0◀】时，设备的返回速度。

【7】入口力值(入口力值单位与系统当前的力单位*)，试验时，当力值到达这个值时才开始计算试件的变形量。

       试验参数设置结束后，按下试验键【▶】将开始试验。试验开始时，位移、变形自动清零，然后按照所设置的试验速度和方向控制机器运行，在试验力达到所设定的入口力前变形始终计为零，而位移会实时反应横梁移动量，当试验力达到入口力后，开始记录试件的变形量。系统根据用户设定的试验方法及相应的设定值来判断试验是否结束，试验结束后，系统根据用户所设置的回位速度控制横梁回位，如果回位速度为0则不自动回位。试验进行过程中，“参数设定”、“标定”等诸多操作是不能使用的。

（6）试验结果查看

       在主界面下按【2】进入试验结果界面查看测试结果。每页显示5组测试数据和所有测试数据的平均值，当有多页时可以通过上下翻页进行查看，同时也可以通过左右翻页选择查看多项测试结果。

图24、 试验结果，【*】退出

【0】下翻页，查看下页数据；

【1】上翻页，查看上页数据；

【2】右翻页，查看其他测试结果；

【3】左翻页，查看其他测试结果；

【4】删除后一组测试数据；

【5】删除所有测试数据。

（7）力标定

      本系统可连接两个力传感器，标定前，必须通过通道切换将要标定的力传感器切换为当前通道然后再进行标定，下面以传感器一为例进行标定介绍。

       *步，将传感器*卸载。

       第二步，在主界面按下【4】进入标定一界面。

图25、 标定一界面，【*】退出

       第三步，在标定一界面按【0】，输入正确的传感器的量程；在标定一界面按【1】，正确设置传感器的零位，设置正确后，AD1的示值应该是0（或稍有跳动）。

       标定界面中P1~P3为传感器的3个正向标定系数，N1~N3为传感器的3个负向标定系数，用户就是通过设置这些值来对传感器进行调整和标定的。逐个调整这些值较为繁琐，为了方便用户对传感器进行快速标定，本系统提供了快捷标定的方法。

       第四步，退回主界面，将传感器加载到要标定的值，然后按【7】进入快捷标定页面，输入正确的载荷值即对传感器完成了初步一点标定。

       完成初步标定后，P1~P3,N1~N3的值被计算出来，对于线性好的传感器通过初步的一点标定即可完成校准，但是对于某些线性不好的传感器可能要通过多点标定才能达到要求的精度，这时用户就需要根据情况适当的调整标定一界面中的P1~P3或N1~N3的值来对传感器各段进行校准，下面是这些参数的调整原理。

       P1~P3：对传感器进行正向加载标定。调整方法如下：为了对力值进行多点标定，我们先将力值按满量程均分为3个区间，例如满量程Mx=900N则划分为900N~600N、600N~300N、300N~0N，各区间的标定系数分别是P1，P2，P3。标定时，先将传感器加载到*区间的某确定值V1，然后获得本控制器的显示值S1，如果S1没有达到要求的精度，就计算

P1’=V1/S1*P1

将P1’作为新的P1输入即可。P2、P3的确定方法与P1相同，只需将传感器加载到第二、第三区间的值，然后进行相应计算即可。

       N1~N3：力通道的3个负向标定系数。对传感器进行负向加载标定，先将力值按负向满量程均分为3个区间，例如满量程Mx=900N则划分为-900N~-600N、-600N~-300N、-300N~0N，各区间的标定系数分别是N1，N2，N3。系数的计算和确定方法与正向标定相同。

       实际标定时，用户将传感器加载到某个载荷后，系统会根据当前的载荷值用“ * ”指示出当前应该调整的参数。如下图

图26、当前标定参数指示

       标定完成后必须通过保存操作来保存标定参数。

（8）位移和大变形的标定

       在主界面下按下【6】键进入“其他”界面，在此界面中通过EP1进行位移的标定。

图27、 其他界面，【*】退出

       EP1的含义为设备运行1mm对应的脉冲数。如果知道这个脉冲数，直接输入即可，如果不知道，可以通过测量的方法进行确定。方法为：先将EP1设置成1，然后退出到主界面将位移清零，再驱动设备运行1mm，读取屏幕上的位移量，将此位移量作为EP1输入即可。

       在“其他”界面通过EP2进行大变形的标定。EP2的含义为大变形传感器运行1mm所产生的脉冲数。如果知道这个脉冲数，直接输入即可，如果不知道也可以通过测量的方法来确定。方法为：先将EP2设置成1，然后退出到主界面将变形通道切换到EC激活大变形传感器，将变形清零后驱动设备运行1mm，读取屏幕上的变形量，将此变形量作为EP2输入即可。

（10）其他设置

       “其他”界面中另外一些设置如下：

       返车方向：即按下返车键“▶0◀”时，设备的返车方向，如设备返车方向不正确，可通过更改此数值（0或1）来修改。

       输出型：输出类型设置，0为数字脉冲输出用于控制伺服电机或步进电机，1为模拟电压输出用于控制变频电机；

       过载额：设置传感器的过载额度，当传感器载荷值超出设定的额度就停止输出。如传感器满量程为1000N，过载额为1.1，那么当载荷值>1100N时就停止输出。

       输出率：速度系数，调整这个值来对运行速度进行标定；

       修正率：速度修正系数，用于对速度进行标定。

              单位：力值的单位，0表示单位为kN，1表示为N，单位切换后必须保存参数并重启才能生效。

              断开力：在进行破坏试验时，试件破坏后，力值会衰减，只有当力值衰减到这个数值时，才判断试件破坏。

（11）参数的保存

       控制器各参数修改后必须保存设置，否则下次启动控制器时仍将使用修改前的参数，特别是标定完成后务必进行保存操作。在主界面按【3】，将出现保存选项。

图28、 保存界面，【*】退出

按【0】不保存，按【1】保存参数。

注意：参数保存时会在屏幕状态区显示“ST：Writing”标识，此时不能关闭控制器电源，必须等待保存结束标识消失后才能进行关闭控制器的操作，否则会造成参数的丢失。

图28、 保存写入中

四、控制软件

       EMAC控制器可通过RS232接口与上位计算机进行通讯，从而通过上位测控软件（MacE）获取更多拓展功能。

1、软件安装

       运行MAC光盘中的安装包MacE_Setup，按照安装提示逐步进行安装。MacE安装结束后，系统将自动升级Microsoft的数据库引擎，按照安装提示进行升级即可完成安装。

2、联机

       联机时，用串口线将EMAC控制器与计算机连接。先启动EMAC控制器，等待控制器正常启动进入主界面后，再启动计算机上的测控软件。连接成功后，控制器的状态区会显示“ ST:Pc Link”字样，如下图所示。

图29、 联机显示

       中断联机或关机时，应该先关闭计算机上的测控软件，再关闭控制器。软件关闭后，控制器上的联机字样会消失。

       注意：与计算机连接后，计算机和控制器键盘都可以控制设备运行。控制器的运行状态以后一个下达的命令为准。当计算机正在对设备进行控制时，控制器的状态区会显示“ST:PcCtrol”字样。如下图所示。

图29、 联机控制

       注意：计算机控制设备的速度不受控制器上速率的影响。如计算机下达100mm/min的运动速度时，控制器的速率是20%或100%，终执行的都是100mm/min的运动速度。如果在计算机上启动测试，测试数据和测试结果都在计算机上分析和显示。控制器不会对测试进行分析。为避免混乱，建议用户在一时间内只在一处进行设备的控制。

3、测控软件介绍

（1）软件界面

图30、 MacE测控软件

（2）系统参数

       点击 按钮进行如下一些常用设置。

       a、破断设置

图30、 破断设置

       如图30，选中“试件破坏判断”后根据实际情况输入判断条件，试验过程中满足两个条件中的任意一个时认为试件破坏，系统自动停机。如不选中“试件破坏判断”复选框，则试验时不判断试件破坏，不自动停机。

       b、显示设置

图31、 显示设置

       如图31，用于设置系统显示的小数位数。

       c、控制设置

图32、 控制设置

       如图32，进行控制设置设置。

       基准速度：用来确定速度按钮的*个按钮速度值，其他速度依次乘2获得。

       开环移动调整：当使用按钮移动试验机横梁时，若机器运动方向与方向不符，可通过修改“开环移动方向调整”来修正。

       试验默认方向：点击试验按钮时，试验机的默认加载方向。

       d、过载设置

图33、 过载设置

       如图33，进行过载保护设置。当载荷值（或变形值）超过传感器量程（或引伸计标距）倍率时，自动停机从而防止损坏传感器或设备。

       e、输出设置

图33、 输出设置

       如图23，进行输出方式和大速度，系数设置。这几个参数分别对应于控制器上OTy、MSp、DOr。用户设置这几个参数后，参数会被加载到控制器中并在用户选择“参数写入”时得到保存。

（3）通道与标定

       点击  设置传感器量程等参数。

图34、 传感器设置

       这些参数对应于控制器上的标定参数，用户可以通过“参数读出”将控制器上的参数读出然后进行修改。修改后通过“参数生效”将这些参数设置到控制器并在用户点击“参数写入”时得到保存。

（4）运行与试验

       在速度控制板中选择或输入合适的速度，通过控制按钮来控制设备的运行或进行试验。

图35、 运行控制

       如果上行、下行的方向不正确，可以通过系统参数中的“开环移动方向”进行调整。

       进行试验前，必须先填入试件的相关信息。如果试验的运行方向不正确，可以通过系统参数中的“位移试验默认方向”进行调整。

图36、 试验参数

（5）数据管理

a、打开测试数据

       通过打开按钮 弹出“打开”对话框，根据的条件查找测试数据并打开。

b、保存测试数据

       通过保存按钮 保存当前测试数据。

c、删除测试数据

       通过删除按钮 删除当前测试数据。

（6）数据分析与报告

a、分析方法

       试验前根据试件情况输入正确的试件参数，如“面积”“原始标距”等参数。

试验结束后，为正确分析计算断后延伸率和断面收缩率等数据，应按相关标准要求测量断后面积和断后标距并输入。

       点击 可对数据分析方法进行设置。如图37。

图37、分析方法设置

b、分析

       点击 按钮自动分析测试数据。在测试结果中，点击要显示的项目,结果自动显示。如图38。

图38、分析结果

附：接口与接线

 J1电源DB9(针)    J2控制DB25(孔)     J3通讯DB9(孔)

控制器接口以及快捷板接口定义