曲曉華

（晉中學(xué)院 機(jī)械學(xué)院，山西 晉中 030600）

0 引言

液壓閥在出廠之前應(yīng)進(jìn)行出廠試驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可獲得產(chǎn)品合格證。傳統(tǒng)的液壓閥檢測(cè)通常使用手動(dòng)加載、人工記錄的方法，檢測(cè)精度低，效率低下，無(wú)法滿足生產(chǎn)廠家日益提高的測(cè)試要求。針對(duì)這一實(shí)際情況，本文設(shè)計(jì)了液壓閥試驗(yàn)臺(tái)。

1 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主回路如圖1所示。本系統(tǒng)所選PLC為西門(mén)子公司S7-200系列中的CPU226，該機(jī)型具有16路數(shù)字量輸入、24路數(shù)字量輸出，可以滿足本系統(tǒng)的基本控制需求；為了采集傳感器數(shù)據(jù)，還選擇了該系列中的EM235模擬量混合模塊，該模塊具有4個(gè)模擬量輸入和1個(gè)模擬量輸出，分別可以接4個(gè)傳感器和1個(gè)用于驅(qū)動(dòng)比例電磁鐵的比例放大板，該模塊具有12位精度，可以滿足系統(tǒng)的測(cè)試和控制精度要求。

圖1 控制系統(tǒng)主回路

PLC主控單元CPU226的電氣原理圖如圖2所示。各電機(jī)的啟?？刂萍案麟姶砰y的動(dòng)作控制通過(guò)外部按鈕及旋鈕輸入到PLC中，由于所控對(duì)象均為感性負(fù)載，因此輸出點(diǎn)均與中間繼電器相連，由中間繼電器實(shí)現(xiàn)PLC輸出與電磁閥、加熱器及接觸器之間的電氣隔離，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

模擬量擴(kuò)展模塊EM235的電氣原理圖如圖3所示，該模塊可實(shí)現(xiàn)最高1 k Hz的采樣頻率。為確保在電磁干擾嚴(yán)重的環(huán)境下也能準(zhǔn)確進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，選擇4 mA～20 mA信號(hào)作為輸入，同時(shí)以0 V～10 V信號(hào)作為比例放大板的輸入，驅(qū)動(dòng)比例電磁鐵工作。本系統(tǒng)選用博士力士樂(lè)公司的FESE-1型電液比例節(jié)流閥控制液壓回路的流量與壓力，該閥具有位置感應(yīng)傳感器，可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，從而有效確保了壓力、流量的控制精度。

圖2 CPU226的電氣原理圖

圖3 EM235電氣原理圖

使用工控機(jī)作為上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信號(hào)處理、曲線生成、打印制表等功能。工控機(jī)系統(tǒng)的原理圖如圖4所示。傳感器數(shù)據(jù)采集由研華PCI-1710多功能數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)，該卡具有16個(gè)單端模擬量輸入口，精度為12位，可以采集溫度、壓力、流量、電機(jī)轉(zhuǎn)矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。通過(guò)該卡上的數(shù)字I／O通道，可以確定控制臺(tái)面板上控制按鈕的工作狀態(tài)。選用研華PCI-1720型四通道隔離模擬量輸出卡對(duì)系統(tǒng)溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速等參量進(jìn)行調(diào)節(jié)，該卡具有控制穩(wěn)定、精度高的優(yōu)點(diǎn)。

為確保系統(tǒng)的測(cè)試精度，在考慮傳感器量程、線性度、回滯特性、抗干擾能力、靈敏度、溫度漂移等因素的前提下對(duì)傳感器進(jìn)行選型，如表1所示。

圖4 工控機(jī)系統(tǒng)原理圖

表1 傳感器選型表

2 程序設(shè)計(jì)

上位機(jī)程序由VB開(kāi)發(fā)，人機(jī)界面由觸摸屏程序?qū)崿F(xiàn)。該界面可以實(shí)現(xiàn)多通道采樣數(shù)據(jù)的曲線生成與存儲(chǔ)，還可以調(diào)取存儲(chǔ)器中的歷史數(shù)據(jù)，操作十分方便。

上位機(jī)通過(guò)串口通訊與PLC交互數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)庫(kù)操作，用戶可以隨時(shí)調(diào)取實(shí)時(shí)及歷史曲線，通訊程序如下：

3 結(jié)論

該試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)已投入運(yùn)行，實(shí)際使用情況良好，可以滿足用戶高效、高精度的測(cè)量需求。本設(shè)計(jì)中PLC與觸摸屏、工控機(jī)配置得當(dāng)，提高了系統(tǒng)的操作性和可靠性，該設(shè)計(jì)思路值得在同類(lèi)設(shè)計(jì)中推廣。

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