基于labview的砼工作性测试系统的软件研制(附件)【字数：10497】
摘 要新拌混凝土的工作性测试在混凝土行业中，是施工现场检测混凝土是否合格的一种有效手段，混凝土行业急需一种有效、快捷、准确的手段。当今国内大部分施工现场都是使用现场测得的塌落度来检验新拌混凝土的工作性是否达标，但是由于运输途中的交通状况、温度、湿度的因素的影响，会造成此方法测试结果的不准确。为此，研究出一种性能良好，实用的自动化测试装置是非常重要的。本文研究了测试混凝土工作性的自动化设备。这篇论文首先介绍了本课题的研究背景于意义，还有国内发展现状。紧接着描述了测控系统的测试原理、方案设计和主要技术。接下来论文描述了测控系统的软件设计，主要详细介绍了基于LabVIEW软件的上位机设计，描述了利用LabVIEW中Fuzzy-Logic工具包设计模糊控制器的方法，通过LabVIEW的DSC模块去实现上位机宇下位机通信，LabVIEW开发平台当中上位机实时监控功能的实现和数据储存宇发送功能的实现。在最后论文介绍了上位机的数据挖掘功能以及实现方式。使用思维进化算法优化的BP神经网络对扭矩值进行静态非线性补偿；基于文章前面介绍的测试方法，将剪切应力、剪切速率进行线性拟合，从而得到需要的流变参数；通过实验研究塌落度与扭矩值、流变参数之间的关系，从而对新拌混凝土工作性进行评估。
目 录
第一章 绪论 1
1.1新拌混凝土工作性测试的背景及意义 1
1.2 国内外设计研究方法简述 2
1.2.1 国外设计研究的方法 2
1.2.2 国内设计研究的方法 3
第二章 测控系统的测试原理及方案设计 5
2.1测控系统的测试原理 5
2.1.1 流变学基本原理 5
2.1.2 测试计算方法 5
2.2测控系统的方案设计 9
2.2.1测控系统的总体设计 9
2.2.2机械结构 10
第三章 测控系统软件设计 12
3.1 LabView概述 12
3.2LabVIEW与下位机设备的通讯 12
3.2.2基于Modbus的测控系统的通讯 12
3.3基于LabVIEW的上位机设计 14
3.3.1测控系统软件设计方案 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
3.3.2上位机界面设计 16
3.3.3上位机网络通讯平台设计 20
3.3.4数据处理模块设计 24
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1新拌混凝土工作性测试的背景及意义
一般来说，混凝土由骨料、水泥、水，以及一定量的掺合料和外加剂等材料混合而成，由于混凝土原料丰富、性能优越、价格低廉等特点，使其应用越来越广泛。是目前全世界楼房、道路、铁路等基础建筑设施所需的主要工程材料，在国民经济中占据着举足轻重的地位。混凝土从拌合之后到浇灌结束一直保持可流动性与可塑性，我们将其称之为新拌混凝土。新拌混凝土是一种典型的触变性材料，其流变参数会随着时间变化不断的发生变化，并且对工程质量的好坏有着巨大的影响。
在发展的初期，新拌混凝土的工作性指的是混凝土拌合物易于运输、浇筑、成型和抹面而不发生离析的性能。随着混凝土材料学的不断发展，现在将其工作性定义为混凝土拌合物的一种固有物理性质，和结构形式和成型方法无关，主要包括流动性与粘聚性。随着现代科学技术的飞速发展及减水剂、增稠剂等外加剂的大量使用，传统的测试方法已渐渐不再适用于现代工程技术的需求。良好的工作性不仅仅是获得高性能混凝土的前提，同时也在混凝土技术、现代化管理以及改善劳动条件中都有重大的意义。
到21世纪以来，复杂的山岭和水域开始逐步需求大量的建设项目，其地理位置使得工程条件越来越复杂，质量安全风险增大，质量安全监管和建设规模不匹配，所以急需研究如何实现工程质量安全监管的实时化、智能化、远程化，从而弥补人为监管的漏洞和缺失。如今自动检测技术、网络信息技术、智能监控技术的飞速发展，都为构建网络化、智能化的监控系统提供了有利条件。在拌合楼与施工现场安装两台独立的测控系统，新型的测控系统在每个站点进行独立的测试，实现装料、测试、数据处理、数据存储、卸料、清洗的全自动化过程，同时将参数发送至远程服务器，由专家系统对装料与卸料前后、站点与站点之间的数据进行整合和对比，最后将修正后的参数反馈到工作站。这一过程将拌合楼、运输、施工现场三者通过信息平台串联起来，实现新拌混凝土从生产到使用的质量跟踪与监管。
1.2 国内外设计研究方法简述
1.2.1 国外设计研究的方法
新拌混凝土的工作性研究历史已经有很长的时间，在上个世纪20年代便有专家学者对其流变性进行了研究，却仍然没有标准的测试试验方法。随后到了1922年，美国材料与试验协会才确立塌落度测试作为新拌混凝土工作性的重要手段。在随后的几十年里，塌落度测试便一直是国际上最普遍的新拌混凝土测试方式。随着混凝土行业的发展，塌落度测试方法的局限性越来越大。在那以后，科学家们在工作性的评价和测试方法方面的研究进行了不懈的努力，直到1968年，国外产生的工作性测试方法就有100多种，例如，美国T.C.Powers自行设计的重塑实验，实验采用流展度跳桌，使用跳动次数来评价混凝土工作性；瑞典V.Bahrner设计出的维勃稠度试验，这个实验使用了振捣法评价干硬性混凝土的工作特性；英国Glanvile、Collins和Matthews设计的密实因数试验,即采用逆向近似法进行测试；英国L’Hermite设计了一种测量混凝土内部扭矩的方法；加拿大K.W.Nasser[13]提出的K型塌落度试验等等。但是，这些方法多是凭借经验提出的，均是通过模拟现场的环境条件来测试，不能全面的反映混凝土的工作特性。
随着流变学的发展，很多专家用测定值来代替经验性的判断，来通过测试设备对新拌混凝土的工作性进行科学的评价。例如，在1941年，美国的Powers和Wiler共同研制了同轴回转式粘度计；在1948年，德国的Walz采用毛细流量管来对不同状态下水泥浆的流动状态进行比较；在1951年，美国的Lobanov用沃拉维奇式粘度计进行试验；在1955年，英国的G.H.Tattersall用同轴式粘度计的方法进行试验等等。这些实验装置大多不符合实际情况，直到20世纪70年代，才开始出现可以稳定可靠的测量混凝土工作性的设备，所以现在使用的新拌混凝土工作性测控仪都是基于这一时期设计研发的，比如带刻槽的大型同轴回转式沾度计、两点式试验装置等等。在2000年，在《波特兰水泥混凝土流变和工作性：最终报告》中，美国联邦公路管理局对混凝土工作特性的测试方法进行了深入的分析，提出了有五种典型的新拌混凝土工作性测控仪，它们分别是法国道路桥梁中心实验室研发的叶片式流变仪（BTRHEOM Rheometer)、可以测量混凝土流动速率和出孔粘滞阻力的自由出流孔流变仪(FreeOrifice Rheometer)、可以得到不同剪切速率下混凝土工作特性的振动斜坡式沾度仪(VibraingSlope Viscometer)、采用不同结构形式的滑轮组合来产生不同剪切速率的移出球式流变仪(MovingObject Rheometer)和采用半球探头的两点式试验装置科尔测量仪(Colebrand Tester)。现如今，国内外大部分的新拌混凝土测控仪仍是在这五种类型的基础上研制的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1新拌混凝土工作性测试的背景及意义 1
1.2 国内外设计研究方法简述 2
1.2.1 国外设计研究的方法 2
1.2.2 国内设计研究的方法 3
第二章 测控系统的测试原理及方案设计 5
2.1测控系统的测试原理 5
2.1.1 流变学基本原理 5
2.1.2 测试计算方法 5
2.2测控系统的方案设计 9
2.2.1测控系统的总体设计 9
2.2.2机械结构 10
第三章 测控系统软件设计 12
3.1 LabView概述 12
3.2LabVIEW与下位机设备的通讯 12
3.2.2基于Modbus的测控系统的通讯 12
3.3基于LabVIEW的上位机设计 14
3.3.1测控系统软件设计方案 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
3.3.2上位机界面设计 16
3.3.3上位机网络通讯平台设计 20
3.3.4数据处理模块设计 24
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1新拌混凝土工作性测试的背景及意义
一般来说，混凝土由骨料、水泥、水，以及一定量的掺合料和外加剂等材料混合而成，由于混凝土原料丰富、性能优越、价格低廉等特点，使其应用越来越广泛。是目前全世界楼房、道路、铁路等基础建筑设施所需的主要工程材料，在国民经济中占据着举足轻重的地位。混凝土从拌合之后到浇灌结束一直保持可流动性与可塑性，我们将其称之为新拌混凝土。新拌混凝土是一种典型的触变性材料，其流变参数会随着时间变化不断的发生变化，并且对工程质量的好坏有着巨大的影响。
在发展的初期，新拌混凝土的工作性指的是混凝土拌合物易于运输、浇筑、成型和抹面而不发生离析的性能。随着混凝土材料学的不断发展，现在将其工作性定义为混凝土拌合物的一种固有物理性质，和结构形式和成型方法无关，主要包括流动性与粘聚性。随着现代科学技术的飞速发展及减水剂、增稠剂等外加剂的大量使用，传统的测试方法已渐渐不再适用于现代工程技术的需求。良好的工作性不仅仅是获得高性能混凝土的前提，同时也在混凝土技术、现代化管理以及改善劳动条件中都有重大的意义。
到21世纪以来，复杂的山岭和水域开始逐步需求大量的建设项目，其地理位置使得工程条件越来越复杂，质量安全风险增大，质量安全监管和建设规模不匹配，所以急需研究如何实现工程质量安全监管的实时化、智能化、远程化，从而弥补人为监管的漏洞和缺失。如今自动检测技术、网络信息技术、智能监控技术的飞速发展，都为构建网络化、智能化的监控系统提供了有利条件。在拌合楼与施工现场安装两台独立的测控系统，新型的测控系统在每个站点进行独立的测试，实现装料、测试、数据处理、数据存储、卸料、清洗的全自动化过程，同时将参数发送至远程服务器，由专家系统对装料与卸料前后、站点与站点之间的数据进行整合和对比，最后将修正后的参数反馈到工作站。这一过程将拌合楼、运输、施工现场三者通过信息平台串联起来，实现新拌混凝土从生产到使用的质量跟踪与监管。
1.2 国内外设计研究方法简述
1.2.1 国外设计研究的方法
新拌混凝土的工作性研究历史已经有很长的时间，在上个世纪20年代便有专家学者对其流变性进行了研究，却仍然没有标准的测试试验方法。随后到了1922年，美国材料与试验协会才确立塌落度测试作为新拌混凝土工作性的重要手段。在随后的几十年里，塌落度测试便一直是国际上最普遍的新拌混凝土测试方式。随着混凝土行业的发展，塌落度测试方法的局限性越来越大。在那以后，科学家们在工作性的评价和测试方法方面的研究进行了不懈的努力，直到1968年，国外产生的工作性测试方法就有100多种，例如，美国T.C.Powers自行设计的重塑实验，实验采用流展度跳桌，使用跳动次数来评价混凝土工作性；瑞典V.Bahrner设计出的维勃稠度试验，这个实验使用了振捣法评价干硬性混凝土的工作特性；英国Glanvile、Collins和Matthews设计的密实因数试验,即采用逆向近似法进行测试；英国L’Hermite设计了一种测量混凝土内部扭矩的方法；加拿大K.W.Nasser[13]提出的K型塌落度试验等等。但是，这些方法多是凭借经验提出的，均是通过模拟现场的环境条件来测试，不能全面的反映混凝土的工作特性。
随着流变学的发展，很多专家用测定值来代替经验性的判断，来通过测试设备对新拌混凝土的工作性进行科学的评价。例如，在1941年，美国的Powers和Wiler共同研制了同轴回转式粘度计；在1948年，德国的Walz采用毛细流量管来对不同状态下水泥浆的流动状态进行比较；在1951年，美国的Lobanov用沃拉维奇式粘度计进行试验；在1955年，英国的G.H.Tattersall用同轴式粘度计的方法进行试验等等。这些实验装置大多不符合实际情况，直到20世纪70年代，才开始出现可以稳定可靠的测量混凝土工作性的设备，所以现在使用的新拌混凝土工作性测控仪都是基于这一时期设计研发的，比如带刻槽的大型同轴回转式沾度计、两点式试验装置等等。在2000年，在《波特兰水泥混凝土流变和工作性：最终报告》中，美国联邦公路管理局对混凝土工作特性的测试方法进行了深入的分析，提出了有五种典型的新拌混凝土工作性测控仪，它们分别是法国道路桥梁中心实验室研发的叶片式流变仪（BTRHEOM Rheometer)、可以测量混凝土流动速率和出孔粘滞阻力的自由出流孔流变仪(FreeOrifice Rheometer)、可以得到不同剪切速率下混凝土工作特性的振动斜坡式沾度仪(VibraingSlope Viscometer)、采用不同结构形式的滑轮组合来产生不同剪切速率的移出球式流变仪(MovingObject Rheometer)和采用半球探头的两点式试验装置科尔测量仪(Colebrand Tester)。现如今，国内外大部分的新拌混凝土测控仪仍是在这五种类型的基础上研制的。
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