一种形变测量装置的制作方法

本实用新型涉及机械测量技术领域，特别涉及一种形变测量装置。

背景技术：

核电站反应堆的压力容器一般是较大型的核级设施，其安装过程具有一定的复杂性，在安装过程中很容易对压力容器的质量造成影响，因此其安装技术必须非常成熟。压力容器一般包括容器顶盖和容器筒体两部分，在安装时，需要将容器顶盖的顶盖法兰和容器筒体的筒体法兰对准，使两法兰的中心线达成一致，然后通过螺栓将顶盖法兰和筒体法兰进行固定，并且在固定的过程中需要保证顶盖法兰和筒体法兰之间的密封性。

由于螺栓的数量较多，体积较大，在对螺栓的紧固过程中，常常通过液压拉伸装置直接对螺栓施加外力进行拉伸调节，使螺栓产生形变以达到紧固的目的。因此，为了保证压力容器安装的有效性，在安装过程中，需要对螺栓在拉伸过程中的形变量及残余形变量进行测量，以评估压力容器的安装是否符合安装标准。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种形变测量装置，通过将多个形变测量仪表分别安装于压力容器的螺栓处，对螺栓的形变量进行实时测量，并通过多路数据采集器进行数据采集并上传至工控机进行分析处理，从而实现在压力容器的安装过程中对多个螺栓形变量和残余形变量的实时测量，以评估压力容器的安装是否符合安装标准。

本实用新型采用的技术方案为，一种形变测量装置，包括工控机、PLC控制器、多路数据采集器和形变测量仪表；

所述工控机用于发送测试指令至PLC控制器，并处理PLC控制器上传的测量数据；

所述PLC控制器将所述测试指令进行编程转换发送至多路数据采集器，并采集测量数据；

所述多路数据采集器连接并控制复数个形变测量仪表进行形变测量，并采集测量数据进行上传；

所述复数个形变测量仪表分别安装于待测试的机械构件上。

由上，通过将多个形变测量仪表分别安装于压力容器的螺栓处，对螺栓的形变量进行实时测量，并通过多路数据采集器进行数据采集并通过PLC控制器上传至工控机进行分析处理，从而实现在压力容器的安装过程中对多个螺栓形变量和残余形变量的实时测量，以保证压力容器安装过程符合安装标准，提高安装技术水平，保障压力容器的质量。

其中，所述多路数据采集器包括：

复数个仪表接口，采用航空插头接口，用于分别连接所述形变测量仪表，进行数据和状态传输；

处理器芯片，连接所述仪表接口，用于按照一定频率采集并上传所述形变测量仪表的测量数据。

由上，该多数数据采集器通过设置多个仪表接口可同时连接多个形变测量仪表，从而实现多个螺栓的同时测试，节省成本，提高效率。

其中，所述多路数据采集器还包括：

复数个开关量接口，通过地址锁存器连接所述处理器芯片，用于分别传输继电器的开关量状态。

由上，该多路数据采集器通过设置多个开关量接口，其内部通过地址锁存器连接至处理器芯片，外部通过屏蔽线缆连接继电器开关，采集开关量信号并上传至工控机，以监控形变测量装置的运行状态。

进一步改进，所述复数个仪表接口和复数个开关量接口设置在所述多路数据采集器的外壳的壳体上。

由上，该多路数据采集器内部为集成电路，外部为一长方体壳体，通过将仪表接口和开关量接口设置于外部壳体上，既能保证内部电路安全稳定，又能方便携带，直接插接线缆进行使用，在室外复杂的安装环境下保障设备的使用寿命。

进一步改进，所述PLC控制器通过Modbus总线串行连接复数个多路数据采集器。

由上，Modbus是一种串行通信协议，允许多个设备连接在同一个网络上进行通信，该PLC控制器通过Modbus总线依次串行连接复数个多路数据采集器，每个多路数据采集器又同时连接多个形变测量仪表，从而实现对压力容器安装中的多个螺栓的实时形变测量。

附图说明

图1为本实用新型形变测量装置的硬件框图；

图2为本实用新型多路数据采集器的外部接口布置示意图；

图3为本实用新型多路数据采集器的内部电路的模块示意图；

图4为本实用新型形变测量装置的电路框图。

具体实施方式

由于核电站反应堆的压力容器包括容器顶盖和容器筒体两部分，在安装时，需要将容器顶盖的顶盖法兰和容器筒体的筒体法兰对准，使两法兰的中心线达成一致，然后通过螺栓和密封圈将顶盖法兰和筒体法兰进行密封固定连接，而螺栓的调节主要通过液压拉伸装置进行拉伸调节，在拉伸过程中会造成螺栓一定程度的形变，因此，本实用新型的主要目的在于提供一种形变测量装置，通过将多个形变测量仪表分别安装于压力容器的螺栓处，对螺栓的形变量进行实时测量，并通过多路数据采集器进行数据采集并上传至工控机进行分析处理，从而实现在压力容器的安装过程中对螺栓形变量和残余形变量的实时测量，以评估压力容器的安装是否符合安装标准。

下面参照附图所示，对本实用新型的结构及工作原理进行详细描述。

如图1所示，本实用新型提供的形变测量装置主要包括：

工控机100，用于人机交互，发送测试指令，并处理测量数据；

PLC控制器200，即可编程逻辑控制器，接收工控机100的测试指令，根据测试指令生成并发送控制信号，控制下游测试装置进行数据采集，并将采集的数据上传至工控机100；

复数个多路数据采集器300，每个多路数据采集器300分别连接并控制复数个形变测量仪表400进行形变测量，并采集测量数据进行上传；

本实施例中，多路数据采集器300的数量为8个，通过Modbus总线与PLC控制器200连接，Modbus是一种串行通信协议，允许多个设备连接在同一个网络上进行通信；由于压力容器的顶盖法兰和筒体法兰通过58个螺栓进行紧固连接，因此，该8个多路数据采集器300连接并控制共58个形变测量仪表400进行形变量的测量，该形变测量仪表400可采用电子千分尺，通过安装在压力容器的螺栓处，用于实时测量该58个螺栓在拉伸过程中的形变量和残余形变量，以评估压力容器的安装是否符合安装标准。

如图2所示，每个多路数据采集器300的外壳为一长方体结构的壳体，壳体正面上部设有三个开关量接口310，接口采用15针串口，并通过屏蔽线连接该形变测量装置的继电器开关，采集开关量信号并上传至工控机，以监控形变测量装置的运行状态，配合壳体上设置的指示灯，进行信号状态的显示，从而实现远程监控及报警的功能；

壳体中间设有八个仪表接口320，采用航空插头接口，每个接口可通过一根独立的定制线缆连接所述形变测量仪表400，最多支持连接八个所述形变测量仪表400，实现测量数据的传输；

壳体下部为两个电源接口330和两个通信接口340，其中一个电源接口通过连接一外接24V电源为本多路数据采集器供电，并通过另一电源接口为下一个多路数据采集器供电，该通信接口采用RS485接口，其中一个通信接口通过Modbus总线连接PLC控制器200进行通信，另一个通信接口用于为下一个多路数据采集器提供控制信号。

如图3所示，该多路数据采集器的内部电路结构集成在一电路板上，该电路板的核心处理功能通过一处理器芯片MCPU实现，该MCPU通过485通信电路连接壳体表面的通信接口340，其中485通信电路为两条，其中一条485通信电路通过通信接口340连接Modbus总线后与PLC控制器进行通信和数据上传，另外一条485通信电路通过通信接口340连接其他多路数据采集器进行通信；该多路数据采集器内部电路还包括一4路地址锁存器，MCPU通过该地址锁存器连接壳体表面的开关量接口310，为保护该多路数据采集器的安全，还可在该4路地址锁存器与开关量接口直接设置一32路开关量光耦保护电路；该MCPU还通过24路通信光耦电路连接仪表接口320；除此之外，该内部电路还包括一24V转5V模块连接电源接口330，用于为内部电路提供工作电压；

值得说明的是，与PLC控制器直接连接的多路数据采集器内部还设有拨码开关，通过手动操作实现与PLC控制器通信的通断。

如图4所示，该形变测量装置在工作过程中的电路连接和工作原理如下：

工控机和PLC控制器作为人机交互层，进行人工控制与测量指令的发送；

与所述PLC控制器直接连接的那一台多路数据采集器通过Modbus总线接收到PLC控制器发送的控制指令后，通过485通信协议分发给互相连接的多路数据采集器，以保证多台设备同时进行数据采集；

MCPU在接收到的PLC控制器编程转换的采集指令后，进行微处理，然后按照每300毫秒轮读一次的频率轮读仪表接口和开关量接口，实现数据的实时读取，在进行测量数据的读取时，通过千分尺仪表数据采集模块与电子千分尺进行通信，读取其测量数据；在进行开关量数据的读取时，通过开关量状态采集模块读取继电器的开光量状态，所有读取的数据按照Modbus协议填充到指定的数组里，等待PLC控制器通过Modbus总线读取并上传至工控机；

工控机在接收到上传的测量数据后，对测量数据进行分析，判定螺栓的形变量和残余形变量是否处于合理范围内，从而评估压力容器在安装过程中是否符合安装标准。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。