电阻SPC制程管制实时动态测试系统
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[摘 要]随着科学技术和生产的发展，对元件的需求量越来越大，质量要求越来越高。尤其是对大量生产的元件各参量，要求有全面的、系统的测试结果，以便实现对产品的质量进行全面管理，达到ISO9000质量管理认证标准。在这种情况下，传统的人工测试已经很难达到上述要求。为满足广大用户的这一需要，特意研制了电阻spc制程管制测试系统，以实现对元件的参数进行全面系统的测试。
[关键词]USB；I/O接口；VC++；转换器
电阻SPC制程管制测试系统，是为电阻生产过程中进行SPC制程管制而设计的软件系统。具有数据采集，处理，动作实施，监控，保护和网络通信等功能。可运行于Windows操作系统下，分别与HM2546A电阻自动分选仪实现连机，对切割后电阻及涂覆后电阻进行测量分选，实现数据快速自动采集，给出包括Ca、Cp、Cpk等诸参数的统计结果，实现数据按批号及产品编号进行文档保存。通过数理统计功能还可对测量结果进行分析，显示其分布直方图和正态分布图。并可实现数据，统计图打印及打印标签，标签条码等功能。
1 系统构成
SPC制程管制测试系统是由计算机软硬件，转换器和程控仪器组成。该系统最多可同时连接20台分类机进行数据采集管理。系统的总体框图如图1所示，系统总体上可以分为三个部分，即数据测量部分（单片机），数据发送接收部分（I/O转换器），数据的处理（计算机）。
2 系统工作原理
由各路传感器所测得的信号经过模/数转换后送入单片机进行预处理，经过预处理的数字信号经过MAX232电平转换即把TTL电平转换为232电平，转换模块是双相的，输出便成为232信号，然后经计算机串口，送计算机处理。以上数据传输是可逆的，即通过软件编程，计算机发握手信号，巡回检测各路传感器，单片机应答后将某一路传感器信号经I/O卡传输发送给计算机。
3 系统实现
3.1 硬件平台的实现
系统的硬件结构框图如图2所示，输入端由9芯通信电缆接于计算机和转换器入口，或通过USB转换为RS232口连接转换器，输出端由带有RS232串行通信接口的HM2546A电阻分选仪连接转换器出口，为增强系统的抗干扰能力，对其部分进行了隔离。隔离没有采用隔离放大器，而是采用了光电耦合电路，将数据线，控制线和状态线都进行了光电隔离，将RS232转换成RS422，使得该系统硬件结构简单，性能稳定，抗干扰能力强，实现了一台计算机与多台程控仪的远程串行通讯，最远通信距离可达1000米。
3.2 软件设计与实现
系统软件采用视窗式操作结构，非常直观方便，利用Visual C++实现，主要功能是接收单片机发送过来的数据。并实时显示和保存数据。在对上位机串口通信进行编程时，利用MSComm控件提供的事件驱动方式，当串口发生事件和错误时，MSComm控件会产生OnComm事件，用户程序可以捕获该事件完成数据的接收和校验，若通过校验，则进行相应处理，否则，发出错误信息并要求继续发送数据。具体包括以下几个方面：显示窗口的创建、串口通信、数据统计结果的实时显示。
（1） 显示窗口能够进行各种设置：串行口的设置，波特率设置，对程控仪的设置及生产商测试条件，测试环境，生产批号等设置。
（2）系统启动后，程控仪接收到计算机发出的命令，可远程改变仪器的设置，如标准值，上下限值，测量方式，测量速度等，也可不改变仪器设置，只是读取数据。程控仪将测量的电阻值及百分比值以二进制格式传送到仪器本身I/O卡上，I/O卡的主程序将二进制数据转换成相应的十进制数据，然后通过串口以固定波特率发送到计算机上。
（3）计算机接收到测量数据后，将电阻值及百分比值实时显示在监控窗口上，不断滚动显示，同时对测量数据进行统计，给出每格的产品数量、平均值、最大值、最小值、标准差、及 Ca、Cp、Cpk 等统计参量值，可根据这些统计参量对产品的质量进行全面管理。
（4） 结束测量过程，系统将数据以输入的批号及当前工作站号为文件名存盘退出测量状态，可实现多种格式的数据存档。可随时对这些数据进行编辑和数理统计，给出综合报表，包括合格件数及过高，过低件数，显示分布直方图和正态分布图。
（5）按打印键可打印数据报表，统计图，同时实现给客户供货打印标签、条码功能。
3.3 仪器设置和数据处理
测量分选仪在开机后，首先主程序启动复位，调用初始化子程序对相关的I/O卡进行输入输出定义及参数初始化。测试正常时，会在分选仪前面板显示“I/O”标志。程控仪在进行测量前必须进行遥控口配置，接口只能由前面板设置，选用RS232接口传送读数，并同时设置波特率等；系统在给程控仪发送控制命令前必须执行语句“SYST：REM”才能进行远程控制。仪器接收到正确指令后，也会在前面板上显示“REM”，然后系统就可以对远程生产线上切割后的电阻及涂覆后的电阻进行实时动态数据采集，并对各种数据处理，分选，存储、统计。
3.4 系统程序的编写
采用VC++编程，首先串口通信初始化，发送握手命令，送通信密码。接收命令正确时，将接收测量数据。
m_mscom.SetCommPort（comn+1）；
m_mscom.SetPortOpen（TRUE）；
m_mscom.GetInput（）；
m_mscom.SetInBufferCount（0）； //清除发送缓冲区数据
m_mscom.SetOutBufferCount（0）； //清除接收缓冲区数据
m_mscom.SetOutput（COleVariant（str））；
系统接收数据方式：
if（m_mscom.GetCommEvent（）==2）
{
m_mscom.SetInputLen（1）；
vResponse=m_mscom.GetInput（）；
str=vResponse.bstrVal；
Redata+=str；
}
3.5 远程程控仪的程序设计
基于C51程序设计，采集数据，启动监控，建立通信等，如果有数据异常，将产生报警信息。图3为数据处理程序流程图。
4 实验概论
该系统软件专为电阻生产厂而研制，对各电阻厂有很大的适用性。满足广大用户的需要，实现了对元件的参数进行全面系统的测试，实现了计算机和多台测量分选仪之间对产品的质量进行全面管理。该系统硬件结构简单，性能稳定，抗干扰能力强。该数据采集系统已成功应用到实验室的参数采集处理系统中，显示出设计灵活、高速、可靠等优点。
参考文献：
[1]李宪勇. Visual C++串口通信技术与工
程实践.北京：人民邮电出版社，2003.
[2]黄秉英.计量测试技术手册（第11卷）.
北京：中国计量出版社，1996.
[3]李家滨.微机系统硬件教程.北京：海洋