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电液比例元件性能测试平台的设计与实现 　　摘要：文章提出了基于计算机控制的测试平台设计方案，构建了以PLC为现场控制中心、工控机为数据处理单元、触摸屏提供人机交互平台的分布式测试系统，采用高精度的数字和比例液压元件以满足平台对精度、功能和可靠性的要求，使用了高级语言编写测试、控制及数据管理软件。测试结果表明，该试验台能满足电液比例元件性能测试的实际需求。 　　关键词：电液比例元件；性能测试平台；计算机控制；PLC；工控机；触摸屏 文献标识码：A 　　中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2016）29-0013-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.006 　　1 概述 　　测试是评判液压元件和系统性能的最终依据，现代液压技术与计算机控制技术、微电子技术、数据处理技术、传感技术等先进技术紧密结合，形成一个包括传动、控制、检测、显示、参数校正、数据处理、安全报警在内的综合自动化技术。为适应现代液压技术的发展，满足比例压力阀、比例节流阀、比例调速阀、比例方向阀等电液控制元件的性能及型式试验要求，设计构建了一个高精度、多功能、自动化的电液比例元件性能测试试验平台。 　　2 平台的结构与功能 　　2.1 平台的结构分析 　　一般情况下，试验平台包含很多结构，比如液压能源子系统、方向阀实验子系统、计算机控制台等，具体的结构图如图1所示。其中的辅助测试系统主要是依靠计算机来完成的，我们首先需要创建一套较为科学的数据收集、过程控制系统，这样能够让不同系统之间的关系更加紧密，进而形成一个自动化水平更高、功能更完善的平台。除此之外还能自动完成测试工作中的压力、温度等信息的自动收集、分析及整理，能够更加形象具体地用图来将各种信息呈现给我们。 　　2.2 平台各模块的功能设计 　　在平台中主要包含一些补油泵、集油泵以及一些用来冷却的设备、报警装置、油标等，油泵的流量是0～90L/min。其中主要的装置大多是从国外引进的，装置的准确率较高，并且能够及时准确地反馈给我们工作详情。 　　根据相关要求可以得知，液压阀的试验系统需要定期进行不同阀门的性能检测。具体的性能检测工作包含三个部分，分别是比例压力阀性能试验、比例流量阀性能试验、比例方向阀及位置控制性能试验。试验过程中有针对性地对其动、静态性能进行测试，每一个测试的信息都是依靠计算机来完成的。通过科学的测试与性能提升，试验系统能够让不同的阀门结构之间的关系更加紧密。 　　在所有的液压试验控制工作中，比较重要的一套设备就是计算机控制台，其中主要包含一些不同型号的输入、输出开关。整个系统的下半部分主要是通过PLC进行控制，具有较强的延展性，具体的元件主要以固态的继电器为主，稳定性较强且简便易操作。上半部分主要是通过工控机进行控制工作，能够在较短的时间内完成相关信息的收集，并进一步对收集的信息进行科学的处理和储存，最后完成科学的打印。除此之外，在控制中心有PLC的彩色触摸屏，然后把每一项工作的流程、具体的状态通过动态流程图生动地呈现给人们，全天候地进行系统的监控工作主要是为了在系统出现问题时能够在第一时间发现，然后找到解决办法解除故障。 　　3 平台测控系统工作原理 　　平台采用分布式测试系统框图设计如图2所示，包括过程控制系统和本地测控系统。具体来讲，过程控制系统主要包含一些硬件接口电路和PLC模块等。前者主要是由一些控制放大电路以及滤波电路、控制继电器等零件组成。后者的主要作用就是准确控制系统中的一些执行器零件，然后根据外部的温度传感器、压力传感器、流量传感器等完成不同回路中信息的采集工作，并在触摸屏上实时显示和监测，必要时自动终止试验。本地测控系统在系统中居于核心的地位。它在高速AD/DA控制卡的支持下，以100k/s的速度测量液压回路中若干关键环节的参数。例如，在电液比例位置控制系统试验中，高速输出测试激励信号的同时，高速采集位移及压力传感器输出的信息；它还承担了复杂信号的数字处理和过程状态的实时显示任务，这里含有比例变换、平滑滤波及其他复杂的控制算法。 　　电液比例元件性能测试系统通过PC工控机、PLC和触摸屏配合实现对平台的控制管理。液压平台的测试原理如图3所示，PLC负责控制泵源开启、试验工况监测、试验流程选择以及低速采集数据；以PC工控机、高速数据采集控制卡为基础的上位机系统主要负责试验数据的采集、处理、存储以及图形化再现；与PLC连接的触摸屏及PC机上的虚拟控制面板都可以进行试验参数设置和试验进程监测，PC机与PLC之间通过RS232串口通信进行数据交换。 　　系统硬件部分主要以PLC（下位机）主控单元为核心，配合使用各种功能模块、传感器和执行元件，组成相对独立的工作单元，管理整个控制及测试