剪切仪用户手册(硬件手册).pdf

剪切仪用户手册剪切仪用户手册 ShearTrac II 全自动直剪和残余剪切 Geocomp 欧美大地仪器设备中国有限公司 Earth Products China Limited EPC 目 录 1 概述 1 1 ShearTrac II 硬件 1 2 ShearTrac II 软件 1 3 操作原理 2 使用 ShearTrac II 2 1 手动垂直控制 2 1 1 显示器 2 1 2 位置 2 1 3 控制 仅用于单一系统 2 1 4 设置 2 2 手动水平控制 2 2 1 显示器 2 2 2 位置 2 2 3 控制 2 2 4 设置 2 3 电脑控制 附录 A 安装 A 1 准备测试站点 A 2 开箱 A 3 ShearTrac II 系统电气连接 A 4 开机顺序 附录 B 故障解决 附录 C 维护 1 概述 ShearTrac II 是一个智能加载系统 根据传感器的反馈实时控制 加载架 ShearTrac II 系统有 2 个力传感器 水平和垂直 和 2 个位 移传感器 水平和垂直 电脑根据测试设定值对加载架进行加载和 卸载 加载机构通过步进电机与涡轮连接控制荷载增加或减小 使剪 切盒左右移动 水平和垂直方向的限位开关保证仪器的运行在其行程 范围内 标准 ShearTrac II 单元使用一个 16 位的 A D 卡 这就意味着仪 器的原始数据读数在 0 65536 之间的整数范围内 每个读数称为一 个数 count 这些数必须转换成工程单位 系统根据提供的标定系 数将数转换为工程单位 ShearTrac II 是一个智能加载系统 荷载架的操作都由电脑控制 全自动完成 也可通过仪器前面板进行手动操作 为了避免损坏仪器 电脑每秒钟会对所有传感器的读数进行数百次检查 任何模拟读数或 数字读数超过允许的范围时对步进电机进行保护 电脑和监视器可实时显示测量结果 编辑测试结果 测试完成后 出报告 通过按键和简单菜单可控制 ShearTrac II 的垂直和水平运动 用 软件操作时 输入相应的参数可以完成特殊的测试 ShearTrac II 不需要特别熟练的人员来操作 也可以完成传统的 固结测试 对于熟悉土工测试的人来说 只要几小时就可以熟悉该系 统的使用 熟悉 Windows 操作系统的人可以减少学习时间 1 1 ShearTrac II 硬件 ShearTrac II 硬件由以下五部分组成 ShearTrac II 荷载架 独特设计的荷载架包括 2 个嵌入式的控 制系统 对试样产生水平和垂直方向的力 同时也测量水平和垂直方 向的力和位移 两个 LCD 显示屏和键盘允许操作者手动操作 ShearTrac II 荷载架并监视系统状态 测试附件 剪切盒可以测试正方形或圆柱形的土样 尺寸可达 100mm 4 英寸 电脑 Windows 操作系统 硬盘 软盘和 Geo Net 网络通信卡 键盘和鼠标 标准键盘和鼠标 显示器 电脑显示器 ShearTrac II 系统技术参数如下 a 水平位移 20mm 0 8 英寸 b 应变速率 c 高度 560mm 22 英寸 d 台高 228mm 9 英寸 e 长 762mm 30 英寸 f 深 368mm 14 5 英寸 g 重 63kg 140 磅 h 电源 110 伏 60Hz 图 1 ShearTrac II 系统 1 2 ShearTrac II 软件 剪切软件可在已安装 ShearTrac II 系统的电脑上执行测试 本软 件可全自动运行直接剪切和残余剪切 也包括编辑和报告功能 软件 可自动运行测试 采集数据 并将数据保存到电脑硬盘上 编辑 报 告功能可从测试数据中读取数据 进行必要的计算 将最终测试结果 以表格和图形形式给出报告 控制 编辑和报告软件可运行于任何 IBM 兼容机上 1 3 操作原理 ShearTrac II 是一个智能加载系统 它根据各传感器的反馈来实 时控制加载架 基于传感器的反馈 电脑向内置控制器发送指令 控 制器产生信号对步进电机进行控制 竖直和水平控制电机 标准 ShearTrac II 系统的两个步进电机 竖直和水平方向 每转 400 步 内置控制器每秒钟向步进电机发送几千次控制信号 好的分 辨率和信号可保证垂直和水平方向移动平滑 上下限位可保护 ShearTrac II 运行在设计行程内 ShearTrac II 在工厂时已经用合适的传感器进行了配置 传感器 的激励和增益已经设置到最佳性能 对整个系统进行过操作测试 包 括将电噪音减到最小 步进电机运行于理想状态时 电噪音会很大 ShearTrac II 设计时采取了很多措施来减小电噪音 两个荷载传感器 垂直和水平 和两个位移传感器是 ShearTrac II 系统的主要传感器 它们从仪器后面与内部嵌入式控制系统相连接 内置控制器为每个传感器提供激励电压 在每个传感器由模拟输出转 换为数字信号前 然后转换成数字信号传给电脑 由控制软件执行 测试 数字信号也转换成工程单位 从 ShearTrac II 前面的 LCD 屏幕 上可以查看垂直和水平控制 信息 ShearTrac II 内置控制器使用软件控制信号调整低电平传感器的 模拟输出的滤波器 并将其改变到 5V 2 5V 的范围 高电平信 号被送入 16 位 A D 转换器 传感器读数被转换为 0 65536 0 和 216 之间的一个整数 A D 转换器根据相应的 cont 数 cnts 产生一个整 数 5v 除以 65536 最大分辨率为 5v 65536 或 0 1 毫伏 0 07 毫伏 因此 每个 count 对应 0 1 毫伏 内置控制系统对每个传感器的 0 读 数设置的 count 数是有限的 每个位移传感器的 0 状态 系统设为 10000cnts 荷载传感器设为 30000cnts 每个传感器的输出满量程为 65000cnts ShearTrac II 前面板上的 LCD 显示屏上可以看到每个传感 器输出的 count 数 Count 读数必须转换为工程单位 系统提供转换的修正系数 可 用线形方程进行转换 如 一个 9KN 2000lb 的荷载传感器 当传 感器输出大约为 65000cnts 时 对应 9KN 因为荷载为 0 时 大约为 30000cnts 那么 9KN 的荷载的量程范围为 35000cnts 因此 修正系 数大约为 9KN 35000cnts 或 0 00025KN cnts 0 06lb cnts 用软件 控制 ShearTrac II 运行一个测试时 包括一个内置的 易用的标定功 能来完成对各传感器的标定 2 使用 ShearTrac II 这里的说明假设你已经按照附录 A 中的介绍安装好了 ShearTrac II 系统 且该系统可以使用 操作中遇到任何困难 请参 考附录 B 中的故障解决或联系 Geocomp 寻求协助 按照如下顺序开机 ShearTrac II 荷载架 显示器 电脑 或者 如果你使用一个带开关的电源板 你可以通过此开关来同时打开或关 闭整个 ShearTrac II 系统 当 ShearTrac II 开机后 竖直和水平内置控 制器将有一个 15 秒的启动过程 控制系统启动时 前面板上的网卡 LED 灯发红光 然后交替闪烁红色和绿色 最后为绿色 当 ShearTrac II 启动完后 所有纵向排列的 6 个 LED 指示灯 标记为 V 和 H 必须都亮绿色 如果有一个或多个 LED 指示灯不亮 请参考 附录 B 或联系 Geocomp 寻求协助 电脑开机后将自动进入 Windows 界面 双击桌面上的相应程序图 标或开始菜单中的任务条来运行软件 2 1 手动垂直控制 ShearTrac II 控制系统启动完成后 主菜单将显示在垂直 LCD 显 示屏上 左边的前面板 图 3 垂直主菜单 ShearTrac II V Rev Year Month Day ID 1 Monitor 4 Setup 2 Position 3 Control 当系统启动时 前面板上的 Net Tx 和 Net Rx 的 LED 指示灯开始 变红 后在红色和绿色之间交替变化 最后为绿色 当 ShearTrac II 启动完后 所有纵向排列的 6 个 LED 指示灯 标记为 V 和 H 必须 都亮绿色 如果有一个或多个 LED 指示灯不亮 请参考附录 B 或联 系 Geocomp 寻求协助 垂直按键面板位于前面板的左部 用于选择选项 输入参数和手 动控制 ShearTrac II 荷载架 键盘布局如下 图 5 键盘 按相应的数字键可以从主菜单或其它菜单中选中该功能 在显示 其它菜单时 可以按 Menu 键返回主菜单 显示其它菜单时 按 ESC 键可以返回之前显示的菜单 其它按键将在后续部分介绍 2 1 1 监视 在 LCD 屏幕主菜单中选择 Monitor 选项 Monitor 菜单将显示 在 LCD 屏幕上 Monitor 1 System 2 Debug 3 A D 选择系统 System 选项 显示 ShearTrac II 的当前状态 包括荷 载传感器和位移传感器读数的工程单位读数 国际单位制或英制单 位 上下限位开关的状态和步进电机的 count 数 选择 Debug 显示 ShearTrac II 功能的详细信息 此选项和 A D 选项仅当 ShearTrac II 系统功能不正确时使用 且都应该与 Geocomp 技术部协商 2 1 2 位置 LCD 屏幕上显示主菜单时 选择 Position 选项 Positon 菜单将 按如下显示在 LCD 屏幕上 图 7 Position 菜单 本菜单中的选项允许你控制垂直运动和垂直荷载 注意 当加载机构正在移动时 没有参数被检查 除了最大从注意 当加载机构正在移动时 没有参数被检查 除了最大从 A D 转换用到的最大转换用到的最大 count65536 加载机构不能自动停止 除非上下限位开关处于激活状态 一定要确定当加 载机构移动时 没有东西阻止其运动 否则会造成严重损坏 加载机构不能自动停止 除非上下限位开关处于激活状态 一定要确定当加 载机构移动时 没有东西阻止其运动 否则会造成严重损坏 2 1 2 1 上升 选择 Raise 选项并按 Ent 键 加载机构上升 ShearTrac II 前面 板上的 Motor Up 绿色指示灯亮 步进电机运行 加载机构将以最 大速度向上移动 按键盘上的任意键停止 上升 当加载机构移动 时 步进电机步数 count 显示在 LCD 屏上的 将增加 传感器 读数也会以工程单位读数的形式在 LCD 屏幕上显示 加载机构继续 移动直到触发上部限位开关 步进电机自动停止运行 显示的步数将 Position 1 Raise 4 Jog 2 Lower 3 Initialize 被设置成步数范围值 见 2 1 4 章节电机设置 LCD 下面显示 load mechanism is raised 加载机构上升完成 和前面板上红色的 Upper Limit 上限位开关 LED 指示灯闪烁 2 1 2 2 下降 选择 Lower 选项并按 Ent 键 加载机构下降 Motor Down 绿 色指示灯亮 步进电机运行 加载机构将以最大速度向下移动 按键 盘上的任意键停止 下降 当加载机构移动时 步进电机步数 count 显示在 LCD 屏上的 将增加 传感器读数也会以工程单位读数的 形式在 LCD 屏幕上显示 加载机构继续移动直到触发下部限位开关 步进电机自动停止运行 该步数将被设为 0 0K LCD 下面显示 load mechanism is lower 加载机构下降完成 和前面板上红色的 Lower Limit 下限位开关 LED 指示灯闪烁 2 1 2 3 初始化 初始化选项会自动设置加载机构的位置 以保证垂直方向有最大 的加载行程 选择 Initialize 初始化选项 然后按 Ent 键 开始初始化加载机构 当加载机构向下移动时 ShearTrac II 的运动过程如 2 1 2 2 中的描述 一样 然而 一旦到达下限位 步数被将设为 0 点击开始反向运行 Motor Up 电机上升的绿色指示灯亮 加载机构将向上移动 然 后停在离下部限位大约 3mm 0 12in 的地方 2 1 2 4 慢进 点动选项允许你以 1step sec 10240steps sec 的速率上升或下降 加载机构 加载机构速率为 0 000053 0 53mm sec 键盘上的键输 入速率 选择 Jog 点动选项 并按 Up 上升或 Down 下降 加载架构 将以 10steps sec 缺省设置 的速度上升或下降 然后 每按一次 Up 键 电机向上的运行速度将增加 10steps sec 当电机向上运行时 每按一次Down 速度将减少10steps sec 直到减为0 如果还按Down 则电机将以 10steps sec 的增量向下移动 其它键用来以 10 的幂次形 式选择速度增量 steps sec 下面具体描述如何使用这些键来设置 Jog 选项 并举例说明如何设置电机的速度 Up 使加载机构上升 加载机构向上移动时 增加向上移动的 速率 加载机构向下移动式 减小向下移动的速率 Down 使加载机构下降 加载机构向下移动时 增加向下移动 的速率 加载机构向上移动式 减小向上移动的速率 0 1 2 3 或 4 以 10 的幂次方设置速率 以决定速率增 加或减小 Alt 当按下方向键时 设置最大速度 Esc 使加载机构停止运动 下 面 的 一 个 例 子 介 绍 如 何 设 置 电 机 的 移 动 速 度 为 2435steps sec 从 Position 菜单中选择 Jog 选项 按 3 键 按后按 Up 键 电机将以 1000steps sec 10 3 的速度向上移动 再次按 Up 键 点击速度将增加到 2000steps sec 现在按 2 键 再按 Up 键 现在电机的速度为 2100steps sec 增量为 10 2steps sec 按 Up 键 3 次 电机速度将被设置为 2400steps sec 接着按 1 键 然后按 Up 键 3 次 速度到达 2430steps sec 最后 按 0 键 再按 Up 键 5 次 可以在不进入 Position 菜单的情况下 按 Alt 键 然后按 Up 或 Down 键 电机会以最快速度向上或向下运动 2 1 3 控制 在 LCD 屏幕显示主菜单时选中 Control 控制菜单 控制菜单会出 现在 LCD 屏幕上 图 8 控制菜单 此菜单选项允许采用一个恒定的速率 应变改变 或恒定的荷载 直到达到最终荷载量或位移量而终止试验 当按你设定的速率试验 时 荷载传感器和位移传感器的输出被读取 并且读数被存储在控制 器存储器内 当 Apply Constant Displacement Rate 采用恒定速率变 化选项被选中时 只有达到最终设定的位移或荷载时 试验才会终止 如果选中 Apply and Maintain Load 选项时 只有达到最终设定的 位移时 才会终止试验 如果设定的荷载比设定的位移先达到 除非 你停止控制或达到设定位移 否则荷载会一直维持不变 2 1 3 1 采用恒速率变化 当显示控制菜单时 按 1 键会出现如下菜单 Control 1 Apply Constant Displacement Rate 2 Apply and Maintain Load 3 View Data 图 9 恒速率变化菜单 前面的 4 个选项用于输入数字信息 按数字键输入数字 然后按 Ent 键确认即可 按左方向键删除闪烁光标左侧的数字 Rate 选项输 入位移变化率 无符号数字表示位移增加 有负号的数字表示位移减 小 Final Load 最终荷载和 Final Disp 最终位移选项可输入一个荷载 值或一个位移值 当达到此值时 控制停止并采集数据 Sampling Period 采样周期选项定义多长时间读取并记录传感器读数 通过 View Settings 选项可以查看 1 4 项的设定值 选择 Start 选 项并按 Ent 键 开始位移变化 荷载传感器和位移传感器的读数会显 示在屏幕上 并显示已经用了多长时间 按 Esc 停止控制 2 1 3 2 恒定荷载 在控制菜单中 按 2 将显示如下菜单 图 10 恒定荷载 前面的 4 个选项用于输入数字信息 按数字键输入数字 然后 按 Ent 键确认 按左方向键删除闪烁光标左侧的数字 Rate 选项输入 荷载变化率 无符号数字表示荷载增加 有负号的数字表示荷载减小 Apply Constant Displacement Rate 1 Rate 4 Sampling Period 2 Final Load 5 View Settings 3 Final Disp 6 Start Apply and Maintain Load 1 Rate 4 Sampling Period 2 Final Load 5 View Settings 3 Final Disp 6 Start Final Load 最终荷载选项输入一个需要达到并保持的荷载值 Final Disp 最终位移选项输入一个终止控制的位移值 达到此位移值时 停 止控制 Sampling Period 采样周期选项定义多长时间读取并记录传 感器读数 通过 View Settings 选项可以查看 1 4 项的设定值 选择 Start 选 项并按 Ent 键 开始控制 荷载传感器和位移传感器的读数会显示在 屏幕上 并显示已经用了多长时间 单位 秒 按 Esc 停止控制 2 1 3 3 查看数据 在控制菜单时 按 3 选择 View Data 查看数据选项 左边一列显 示从测试开始后采集数据的时间 按 Up 和 Down 上 下 键 可 以滚动显示数据 先按 Alt 键 然后按箭头键 会一次滚动 4 个数据 2 1 4 设置 在 LCD 显示主菜单时 选中 Setup 设置选项 会显示如下的设 置菜单 通过数字键盘在设置菜单中输入各种不同的参数 以保证荷载架 正常工作 另外 标定和偏差值可被传送到 ShearTrac II 系统软件中 控制测试 注意 在出厂前系统参数已经被设好 改变参数会造成设备损 坏 系统参数只能由 注意 在出厂前系统参数已经被设好 改变参数会造成设备损 坏 系统参数只能由 Geocomp 技术人员修改 技术人员修改 Setup 1 System 4 PID 2 Motor 5 Calibration 3 A D 2 1 4 1 系统 在 LCD 屏幕显示设置菜单时 选中 System 系统选项 会出现如 下菜单 图 12 系统设置菜单 选中 Node ID 选项 输入一个数字指定设备 ID 号 以便于电脑 识别控制垂直和水平运行的内置控制器 垂直控制器的默认 ID 为 101 水平控制器的默认 ID 为 102 选中 Keypad 选项 进入键盘设置菜单 定义当按下一个键时 字符的重复延迟时间和重复率 可选择的重复延时有 1000 默认设 置 750 500 和 250 单位 毫秒 重复率 字符数 秒 有 1 2 4 5 默认值 8 和 10 选中 A D Channels 选项 进入 A D 通道 Count 设置屏幕 设置 荷载架控制器处理的通道数 信号路径 控制器最多可处理 4 个通 道 通道 1 位于荷载架后部 通常为荷载传感器通道 通道 2 连接位 移传感器 通道 3 和通道 4 在 ShearTrac II 系统中未激活 选中 Units 单位选项 进入单位设置菜单 可以选择数据以国际 单位制或英制单位显示 当单位选择后 所有的数据会自动以此单位 显示 2 1 4 2 电机 System Setup 1 Model 4 A D Channels 2 Node ID 5 Units 3 Keypad 在 LCD 屏幕设置菜单中 选择 Motor 选项 出现以下菜单 图 13 电机设置菜单 Frequency 选项可以设置电机的最大运行步数 设置范围为 80 10240steps sec LCD 屏幕显示为 Hz 后一个可以的设定值为前 一个值得 2 倍 即 80 160 320 等 steps sec 默认频率设置为 10240steps sec Acceleration 加速度选项设置电机加速或减速的速率 工厂理想 设置为 40960steps sec2 此值不需改变 Step Capacity 步容量选项设置电机驱动加载机构从低限位运行 到高限位需要的步数 对于每个荷载架 此值是唯一的 且出厂前已 经设置好 不需改变 Step Factor 步系数选项设置电机每步对应加载机构的行程 出厂 前已经设置好 不需改变 2 1 4 3 A D LCD 屏幕显示设置菜单时 选中 A D 选项 出现如下菜单 图 14 A D 设置菜单 Motor Setup 1 Frequency 4 Step Factor 2 Acceleration 3 Step Capacity A D Setup 1 Channel 1 2 Channel 2 通道列表中显示的通道数与选择的 A D 通道数有关 当在 A D 设置菜单中选中任何通道后 通道 X 就会显示在 A D 设置菜单中 这里 X 是 1 和 2 ShearTrac II 中只有通道 1 和 2 荷载和位移 被激 活 图 15 A D 通道号设置菜单 Type 选项指定被选中通道传感器的类型 可指定的 6 个选项为 N A 力 压力 体积 位移和温度 如果传感器类型不在上面的 5 个传感器之内 则选则 N A 注意标定系数不能输入指定为 N A 的 传感器 当选择通道的传感器类型指定后 当前传感器会显示 FS Range 选项指定被选通道传感器信号输出范围 满量程 mv 2560 1280 640 320 160 80 40 20 如 某个传感器的技术指标为满量程输出为 3 8mv v 激励 激励 电压为 10V 则其 FS range 为 3 8mv v 10V 30mv 注意 记住 所有参数出厂前都已经设置好 不要随意更改 如 有任何疑问 请联系 Geocomp Rate 选项用于设置特定通道传感器的信号滤波 出厂前已设好 Factor 和 Offset 为标定系数 传感器读数由 count 数转换位工程读数 标定系数和偏差转换成 位移 力和压力 的公式如下 A D Channel No Setup 1 Type 4 Rate 7 Lower Limit 2 Polarity 5 Factor 8 Upper Limit 3 FS Range 6 Offset9 Advanced 传感器的工程单位读数传感器的工程单位读数 标定系数标定系数 传感器的模拟单位读数 传感器的模拟单位读数 偏 差值 偏 差值 位移传感器的偏差为位移传感器的初始读数 力传感器的偏差为 力传感器在没有施加荷载时的读数 压力传感器的偏差为压力传感器 在大气压力时的读数 标定系数取决于你所使用的单位制 如果使用一个新的单位制 标定系数会自动调整 当前使用的单位显示在 System Monitor 系统显 示窗口中 如果手动控制时 荷载架使用独立的单位 则其标定系数和偏差 要用键盘输入 并按 Ent 键确认 如果荷载架在电脑控制下自动测试 标定系数和偏差可以手动输入 也可以由软件输入来运行一个测试 Lower Limit 和 Upper Limit 选项设置传感器的最小和最大输出 单位 count 手动控制时会检查这些限制设置 如果控制器检测 到读数超出限制 工作台停止移动 下限和上限的设置范围通常为 0 65536 Advanced 高级选项用来设置数据读取参数 不要改变其默认设 置 2 1 4 4 PID 在 LCD 设置菜单中选中 PID 选项 出现如下菜单 图 16 PID 设置菜单 PID Setup 1 P Gain 4 V Limit 2 I Gain 5 I Limit 3 D Gain6 Dir Delay 当荷载或位移被设定后 PID 设置菜单用来设置反馈环参数 使 控制器控制加载机构运行 前面的 5 个选项依次为 比例增益 积分 增益 微分增益 速度限制和积分限制 第六个选项是方向延迟系数 当达到目标值时维持一段时间 以防止过度的方向改变 上下摆动 此值出厂前已设置好 不需改变 切记 改变任何 切记 改变任何 PID 参数前 应该与参数前 应该与 Geocomp 协商 协商 2 1 4 5 标定 在 LCD 设置菜单屏幕 选中 Calibration 标定选项 显示如下菜 单 图 17 标定设置菜单 注意 列表中显示的通道数取决于 A D 通道输入屏幕中选择的 通道数 当选择标定菜单中的任一个通道时 会出现系数和偏差两个选 项 选择其中一个 可以看到当前值 也可以输入一个新的值 如果 手动控制时 荷载架使用独立的单位 则其标定系数和偏差要用键盘 输入 并按 Ent 键确认 如果荷载架在电脑控制下自动运行 标定系 数和偏差可以手动输入 也可以由软件输入来运行一个测试 Calibration Setup 1 Channel 1 2 Channel 2 2 2 手动水平控制 ShearTrac II 控制系统启动完成后 主菜单将显示在垂直 LCD 显 示屏上 左边的前面板 图 18 水平主菜单 水平按键面板位于前面板的右部 用于选择选项 输入参数和手 动控制 ShearTrac II 荷载架 键盘布局如下 图 19 键盘 按相应的数字键可以从主菜单或其它菜单中选中该功能 在显示 其它菜单时 可以按 Menu 键返回主菜单 显示其它菜单时 按 ESC 键可以返回之前显示的菜单 其它按键将在后续部分介绍 2 2 1 监视 在 LCD 屏幕主菜单中选择 Monitor 选项 Monitor 菜单将显示 在 LCD 屏幕上 ShearTrac II V Rev Year Month Day ID 1 Monitor 4 Setup 2 Position 3 Control 图 20 监视菜单 选择系统 System 选项 显示 ShearTrac II 的当前状态 包括荷 载传感器和位移传感器读数的工程单位读数 国际单位制或英制单 位 左右限位开关的状态和步进电机的 count 数 选择 Debug 显示 ShearTrac II 功能的详细信息 此选项和 A D 选项仅当 ShearTrac II 系统功能不正确时使用 且都应该与 Geocomp 技术部协商 2 2 2 位置 LCD 屏幕上显示主菜单时 选择 Position 选项 Positon 菜单将 按如下显示在 LCD 屏幕上 图 21 Position 菜单 本菜单中的选项允许你控制水平运动和水平荷载 注意 当加载机构正在移动时 没有参数被检查 除了最大从注意 当加载机构正在移动时 没有参数被检查 除了最大从 A D 转换用到的最大转换用到的最大 count65536 加载机构不能自动停止 除非上下限位开关处于激活状态 一定要确定当加 载机构移动时 没有东西阻止其运动 否则会造成严重损坏 加载机构不能自动停止 除非上下限位开关处于激活状态 一定要确定当加 载机构移动时 没有东西阻止其运动 否则会造成严重损坏 2 2 2 1 右移 选择 Move to Right 选项并按 Ent 键 加载机构开始向右移动 ShearTrac II 前面板上的 Motor Right 绿色指示灯亮 步进电机运 Monitor 1 System 2 Debug 3 A D Position 1 Move to Left 4 Jog 2 Move to Right 3 Initialize 行 加载机构将以最大速度向右移动 按键盘上的任意键停止 右移 当加载机构移动时 步进电机步数 count 显示在 LCD 屏上的 将增加 传感器读数也会以工程单位读数的形式在 LCD 屏幕上显示 加载机构继续移动直到触发右侧限位开关 步进电机自动停止运行 显示的步数将被设置成步数范围值 见 2 1 4 章节电机设置 LCD 下面显示 loading mechanism is moved to Right 加载机构右移结 束 和前面板上红色的 Right Limit 上限位开关 LED 指示灯闪 烁 2 2 2 2 左移 选择 Move to Left 选项并按 Ent 键 加载机构下降 Motor Left 绿色指示灯亮 步进电机运行 加载机构将以最大速度向左移动 按 键盘上的任意键停止 左移 当加载机构移动时 步进电机步数 count 显示在 LCD 屏上的 将增加 传感器读数也会以工程单 位读数的形式在 LCD 屏幕上显示 加载机构继续移动直到触发左侧 限位开关 步进电机自动停止运行 该步数将被设为 0 0K LCD 下面显示 loading mechanism is moved to left 加载机构下降完成 和前面板上红色的 Left Limit 左限位开关 LED 指示灯闪烁 2 2 2 3 初始化 初始化选项会自动设置加载机构的位置 以保证剪切盒在中间位 置 选择 Initialize 初始化选项 然后按 Ent 键 开始初始化加载机构 当加载机构向左移动时 ShearTrac II 的运动过程如 2 2 2 2 中的描述 一样 然而 一旦到达左部限位 步数被将设为 0 电机开始反向运 行 Motor Left 电机左移的绿色指示灯亮 加载机构将向右移动 剪切盒停在中间位置 左右方向的行程大约都为 12 5mm 0 5in 2 1 2 4 慢进 点动选项允许你以 1step sec 10240steps sec 的速率左移或右移 加载机构 加载机构速率为 0 000053 0 53mm sec 键盘上的键输 入速率 选择 Jog 慢进选项 然后按左箭头 加载架构将以 10steps sec 缺省设置 的速度向左移动 然后 每按一次 Left 键 电机向上 的运行速度将增加 10steps sec 当电机向左运行时 每按一次 Right 键 速度将减少 10steps sec 直到减为 0 如果继续按 Right 键 则 电机将以 10steps sec 的增量向右移动 其它键用来以 10 的幂次形式 选择速度增量 steps sec 下面具体描述如何使用这些键来设置 Jog 选项 并举例说明如何设置电机的速度 左移箭头 使加载机构左移 加载机构向左移动时 增加向左 移动的速率 加载机构向右移动式 减小向右移动的速率 右移箭头 使加载机构右移 加载机构向右移动时 增加向右 移动的速率 加载机构向左移动式 减小向左移动的速率 0 1 2 3 或 4 以 10 的幂次方设置速率 以决定速率增 加或减小 Alt 当按下方向键时 设置最大速度 Esc 使加载机构停止运动 下 面 的 一 个 例 子 介 绍 如 何 设 置 电 机 向 右 移 动 速 度 为 2435steps sec 从 Position 菜单中选择 Jog 选项 按 3 键 按后按 Right 键 电机将以 1000steps sec 10 3 的速度向右移动 再次按 Right 键 电机速度将增加到 2000steps sec 现在按 2 键 再按 Right 键 现在电机的速度为 2100steps sec 增量为 10 2steps sec 按 Right 键 3 次 电机速度将被设置为 2400steps sec 接着按 1 键 然后按 Right 键 3 次 速度到达 2430steps sec 最后 按 0 键 再按 Right 键 5 次 可以在不进入 Position 菜单的情况下 按 Alt 键 然后按 Right 或 Left 键 电机会以最快速度向右或向左运动 2 2 3 控制 在 LCD 屏幕显示主菜单时选中 Control 控制菜单 控制菜单会出 现在 LCD 屏幕上 图 22 控制菜单 此菜单选项允许采用一个恒定的速率 应变改变 或恒定的荷载 直到达到最终荷载量或位移量而终止试验 当按你设定的速率试验 时 荷载传感器和位移传感器的输出被读取 并且读数被存储在控制 器存储器内 当 Apply Constant Displacement Rate 采用恒定速率变 化选项被选中时 只有达到最终设定的位移或荷载时 试验才会终止 Control 1 Apply Constant Displacement Rate 2 Apply and Maintain Load 3 View Data 如果选中 Apply and Maintain Load 选项时 只有达到最终设定的 位移时 才会终止试验 如果设定的荷载比设定的位移先达到 除非 人工停止控制或达到设定位移 否则荷载会一直维持不变 2 2 3 1 采用恒速率变化 当显示控制菜单时 按 1 键会出现如下菜单 图 23 恒速率变化菜单 前面的 4 个选项用于输入数字信息 按数字键输入数字 然后按 Ent 键确认即可 按左方向键删除闪烁光标左侧的数字 Rate 选项输 入位移变化率 无符号数字表示位移增加 有负号的数字表示位移减 小 Final Load 最终荷载和 Final Disp 最终位移选项可输入一个荷载 值或一个位移值 当达到此值时 控制停止并采集数据 Sampling Period 采样周期选项定义多长时间读取并记录传感器读数 通过 View Settings 选项可以查看 1 4 项的设定值 选择 Start 选 项并按 Ent 键 开始位移变化 荷载传感器和位移传感器的读数会显 示在屏幕上 并显示已经用了多长时间 按 Esc 停止控制 2 2 3 2 恒定荷载 在控制菜单中 按 2 将显示如下菜单 Apply Constant Displacement Rate 1 Rate 4 Sampling Period 2 Final Load 5 View Settings 3 Final Disp 6 Start Apply and Maintain Load 1 Rate 4 Sampling Period 2 Final Load 5 View Settings 3 Final Disp 6 Start 图 24 恒定荷载 前面的 4 个选项用于输入数字信息 按数字键输入数字 然后 按 Ent 键确认 按左方向键删除闪烁光标左侧的数字 Rate 选项输入 荷载变化率 无符号数字表示荷载增加 有负号的数字表示荷载减小 Final Load 最终荷载选项输入一个需要达到并保持的荷载值 Final Disp 最终位移选项输入一个终止控制的位移值 达到此位移值时 停 止控制 Sampling Period 采样周期选项定义多长时间读取并记录传 感器读数 通过 View Settings 选项可以查看 1 4 项的设定值 选择 Start 选 项并按 Ent 键 开始控制 荷载传感器和位移传感器的读数会显示在 屏幕上 并显示已经用了多长时间 单位 秒 按 Esc 停止控制 2 2 3 3 查看数据 在控制菜单时 按 3 选择 View Data 查看数据选项 左边一列显 示从测试开始后采集数据的时间 按 Up 和 Down 上 下 键 可 以滚动显示数据 先按 Alt 键 然后按箭头键 会一次滚动 4 个数据 2 2 4 设置 在 LCD 显示主菜单时 选中 Setup 设置选项 会显示如下的设 置菜单 通过数字键盘在设置菜单中输入各种不同的参数 以保证荷载架 Setup 1 System 4 PID 2 Motor 5 Calibration 3 A D 正常工作 另外 标定和偏差值可被传送到 ShearTrac II 系统软件中 控制测试 注意 在出厂前系统参数已经被设好 改变参数会造成设备损 坏 系统参数只能由 注意 在出厂前系统参数已经被设好 改变参数会造成设备损 坏 系统参数只能由 Geocomp 技术人员修改 技术人员修改 2 2 4 1 系统 在 LCD 屏幕显示设置菜单时 选中 System 系统选项 会出现如 下菜单 图 26 系统设置菜单 选中 Node ID 选项 输入一个数字指定设备 ID 号 以便于电脑 识别控制垂直和水平运行的内置控制器 垂直控制器的默认 ID 为 101 水平控制器的默认 ID 为 102 选中 Keypad 选项 进入键盘设置菜单 定义当按下一个键时 字符的重复延迟时间和重复率 可选择的重复延时有 1000 默认设 置 750 500 和 250 单位 毫秒 重复率 字符数 秒 有 1 2 4 5 默认值 8 和 10 选中 A D Channels 选项 进入 A D 通道 Count 设置屏幕 设置 荷载架控制器处理的通道数 信号路径 控制器最多可处理 4 个通 道 通道 1 位于荷载架后部 通常为荷载传感器通道 通道 2 连接位 移传感器 通道 3 和通道 4 在 ShearTrac II 系统中未激活 System Setup 1 Model 4 A D Channels 2 Node ID 5 Units 3 Keypad 选中 Units 单位选项 进入单位设置菜单 可以选择数据以国际 单位制或英制单位显示 当单位选择后 所有的数据会自动以此单位 显示 2 2 4 2 电机 在 LCD 屏幕设置菜单中 选择 Motor 选项 出现以下菜单 图 27 电机设置菜单 Frequency 选项可以设置电机的最大运行步数 设置范围为 80 10240steps sec LCD 屏幕显示为 Hz 后一个可以的设定值为前 一个值得 2 倍 即 80 160 320 等 steps sec 默认频率设置为 10240steps sec Acceleration 加速度选项设置电机加速或减速的速率 工厂理想 设置为 40960steps sec2 此值不需改变 Step Capacity 步容量选项设置电机驱动加载机构从低限位运行 到高限位需要的步数 对于每个荷载架 此值是唯一的 且出厂前已 经设置好 不需改变 Step Factor 步系数选项设置电机每步对应加载机构的行程 出厂 前已经设置好 不需改变 2 2 4 3 A D LCD 屏幕显示设置菜单时 选中 A D 选项 出现如下菜单 Motor Setup 1 Frequency 4 Step Factor 2 Acceleration 3 Step Capacity 图 28 A D 设置菜单 通道列表中显示的通道数与选择的 A D 通道数有关 当在 A D 设置菜单中选中任何通道后 通道 X 就会显示在 A D 设置菜单中 这里 X 是 1 和 2 ShearTrac II 中只有通道 1 和 2 荷载和位移 被激 活 图 29 A D 通道号设置菜单 Type 选项指定被选中通道传感器的类型 可指定的 6 个选项为 N A 力 压力 体积 位移和温度 如果传感器类型不在上面的 5 个传感器之内 则选则 N A 注意标定系数不能输入指定为 N A 的 传感器 当选择通道的传感器类型指定后 当前传感器会显示 对 ShearTrac II 系统 默认的设置为 通道 1 荷载 通道 2 位移 Gain 选项可指定选定通道的信号增益 可选值有 1 2 4 8 16 32 64 和 128 如果选择 Gain 选项 则显示当前通道的增益 Polarity 极性选项用来选择某个通道仅处理正模拟信号 单极 的 或者既可以处理正信号又可以处理负信号 双极 对于单极设 置 0 2 5V 的高电平信号被 A D 转换器除以 65536 0V 设置为 0cnts A D Setup 1 Channel 1 2 Channel 2 A D Channel No Setup 1 Type 4 Cutoff Frequency 7 Lower Limit 2 Gain 5 Lower Limit 8 Upper Limit 3 Polarity 6 Upper Limit 9 Advanced 对于双极设置 2 5 2 5V 的高电平信号除以 65536 0v 为 32768cnts 通常设置为双极 Cutoff Frequency 截止频率设定从传感器来的信号经过滤波后 传输给特定通道 每个通道的截止频率出厂前已经被设为最佳 Lower Limit 和 Upper Limit 选项设置传感器的最小和最大输出 单位 count 手动控制时会检查这些限制设置 如果控制器检测 到读数超出限制 工作台停止移动 下限和上限的设置范围通常为 0 65536 Advanced 高级选项用来设置数据读取参数 不要改变其默认设 置 2 2 4 4 PID 在 LCD 设置菜单中选中 PID 选项 出现如下菜单 图 30 PID 设置菜单 当荷载或位移被设定后 PID 设置菜单用来设置反馈环参数 使 控制器控制加载机构运行 前面的 5 个选项依次为 比例增益 积分 增益 微分增益 速度限制和积分限制 第六个选项是方向延迟系数 当达到目标值时维持一段时间 以防止过度的方向改变 上下摆动 此值出厂前已设置好 不需改变 切记 改变任何 切记 改变任何 PID 参数前 应该与参数前 应该与 Geocomp 协商 协商 2 2 4 5 标定 PID Setup 1 P Gain 4 V Limit 2 I Gain 5 I Limit 3 D Gain6 Dir Delay 在 LCD 设置菜单屏幕 选中 Calibration 标定选项 显示如下菜 单 图 31 标定设置菜单 注意 列表中显示的通道数取决于 A D 通道输入屏幕中选择的 通道数 当选择标定菜单中的任一个通道时 会出现系数和偏差两个选 项 选择其中一个 可以看到当前值 也可以输入一个新的值 如果 手动控制时 荷载架使用独立的单位 则其标定系数和偏差要用键盘 输入 并按 Ent 键确认 如果荷载架在电脑控制下自动运行 标定系 数和偏差可以手动输入 也可以由软件输入来运行一个测试 2 3 电脑控制操作 用电脑控制 ShearTrac II 可以执行多种自动测试 包括 逐级 增量固结 直接剪切和残余剪切 参考软件用户手册运行一个自动测 试 Calibration Setup 1 Channel 1 2 Channel 2 附录 A 安装 A 1 准备测试站点 选择一个没有粉尘和泥土的环境来安装 ShearTrac II 系统 ShearTrac II 系统需要 3 根电源线 最大电流 3 0 安培 120VAC ShearTrac II 系统应该放在一个长椅子 桌子 台子或其它工作 区域 这些区域应该很稳固 A 2 开箱 一收到 ShearTrac II 系统 应立即打开运输箱检查是否有运输损 坏 ShearTrac II 荷载架荷载架 ShearTrac II 荷载架重约 63kg 140lbs 开箱检查后 应该派 2 个人将荷载架抬到工作台上 开箱或