基于VB的液压缸综合性能自动检测系统设计

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Design of Hydraulic Cylinder Integrated Property AutomaticDetection System Based on VBU Xu .WANG Lingzhi(1.Colege of Engineering，Hunan Agricultural University，Changsha Hunan 410128，China；2.Hunan Sunlion Novel Material Technology Co.，Ltd.，Changsha Hunan 410000，China)Abstract：A hydraulic cylinder integrated property automatic detecting system was designed，to overcome the shortcomings of tra-ditional hydraulic cylinder detecting system，including low detection speed，low detection precision and reading err0r.A software sys-tern was developed by using Visual Basic 6.0 and CoDeSys.The system can be used to make continuous detection of performance pa-rameters，such as pressure，flux，speed and displacement，as well as data processing easier. Th e test reports，test data and testCI1YVeS can be printed out.As a result，the objectivity and degree of automation of the hydraulic cylinder integrated property automaticdetection are improved largely。

Keywords：Hydraulic cylinder；Integrated property；Automatic detection system；Type approval testing；Release testing随着液压技术的发展与进步，液压系统在各种机械，特别是重型工程机械中发挥着越来越重要的作用。作为液压系统的主要执行元件，液压缸的综合性能不仅直接决定了系统的可靠性，而且影响着设备的正常运转和维护，因此，对使用的每-个液压缸以及修复后的液压缸都必须根据国家规定的技术性能指标进行综合测试，以确保其质 。因而，通过有效的检测手段对液压缸的综合性能做出评价具有非常重要的意义 。传统的液压系统及元件性能测试与分析大多采用手动操作，在测试过程中，-般采用模拟式记录仪记录试验曲线或由试验人员逐点读鳃械仪表的数据，然后 ，通过处理试验数据和试验曲线得出特性指标。显然，人工进行试验及数据处理，会带来读数误差、试验速度慢、检测精度低等问题，且对液压缸在负载变化过程中表现出的压力、流量、速度、位移等性能参数的连续测试存在-定的难度，数据处理和曲线的绘制也相当费时 。改用微机控制后，采用高精度的压力、位移和温度传感器进行检测，系统可通过RS232和 CAN总线进行通信，具有超限报警功能，实现了自动检测以及试验报告、试验数据和曲线的打印输出，大大提高了液压缸综合性能检测的客观性和 自动化程度。

1 系统总体结构检测系统总体结构如图1所示，试验台设计过程中融入了拈化的设计理念，由电控拈、液压试验拈、数据管理拈和测量显示拈组成，各拈之间通过CAN总线进行通信。试验台的操作、控制和测试系统由计算机、INTELCONTROL智能控制器和各类传感器组成，在整个试验过程中负责对压力、位移、油温等信号进行采集和监测。上位机 (计算机)与下位机 (INTELcONTR0L智能控制器)之间通过RS232进行通信，上位机采用VB6.0编程，主要负责数据管理及向下位机发送控制命令和控制参数；下位机采用 CoDeSys编程，主要完成数据采集并直接控制试验台。

收稿日期：2012-06-21基金项目：湖南侍育厅科学研究-般项目 (12C0162)；湖南农业大学青年科学基金项目 (11QN05)作者简介：李旭 (1981-)，男，硕士研究生，研究方向为智能检测与 自动控制。E-mail：leexu###hunau.net。

第 14期 李旭 等：基于 VB的液压缸综合性能自动检测系统设计 ·10l·液压缸检测试验 台JIIi气控匍 拈ll液压试验拈l I数据管理拈l l测量显示模. . . .L ..L [ l 工 .[ 上 .L -L数 电 控 辅 数据 计 传 显制助 试 据控 液 验 及 及 指按 压 液 曲 曲 算 感模 压 线 线 不柜 钮 模 存 打 机 器 仪块 块 储 印 表-- -- -I- [ -- 1图 1 检测系统硬件结构2 液压系统2.1 系统组成检测试验台的液压系统原理如图2所示。液压动力源部分由泵组、油箱及相应冷却过滤装置组成。其中泵 1负责向整个系统提供试验所需压力油；泵2、3为双联泵，当系统负载较小时可提供大流量小压力油以提高检测效率；泵4为增压补油泵，与之对应的方向阀采用 H型阀，以利于泵卸荷启动。YA11、YA12对应的电磁阀是为测试液压缸的摩擦力而设置的，进行摩擦力检测时，此两阀动作，使被测液压缸双腔直接回油。

图 2 试验台液压系统原理图2.2 工作原理首先，依据被测液压缸检测需要，启动相应的液压泵，泵工作3～5 min后，工作指示灯亮，扫描或输入液压缸条码▲行自动测试之前，启动手动方式让液压缸走3～5个来回进行排气，然后根据被测液压缸的检测需要，设置并发送控制参数，最后，启动自动检测。电磁铁 YA1、YA6和 YA8通电，液压缸快速前进，当液压缸运行到极限位置 (顶到机架前端)时，系统开始加压，压力到达系统预设值时，电磁铁 YA1、YA6和YA8断电，系统处于保压 (计算机进行保压计时)或进-步增压状态。电磁铁YA2和 YA5通 电，系统按照预设压力增压，达到预设压力时，YA2和 YA5断电，系统处于保压状态，计算机开始保压计时。电磁铁 YA1、YA7和 YA8通电，液压缸快速后退，当液压缸运行到极限位置时，系统开始加压，压力到达系统预设值时，电磁铁YA1、YA7和 YA8断电，系统处于保压 (计算机进行保压计时)或进-步增压状态。电磁铁 YA2和YA4通电，系统按照预设压力增压，达到预设压力1、2、3、4液压泵5-位移传感器6-压力传感器7-压力表s高压球阀9.截止 阀1O-液控单向阀11、12-行程开关13-增压缸14-过滤器l5-散热器l6-摩擦力测试液压缸l7-机架18-被测试液压缸时，YA2和 YA4断电，系统处于保压状态，计算机开始保压计时，保压计时到，整个检测过程完成。

液压缸的摩擦力测试采用了间接测量方法，即用- 台小伺服缸作为加载缸，对被测试伺服缸进行缓慢加载 (上拉和下压)，测试前，使电磁铁 YA11和YA12通电，被测缸的有杆腔和无杆腔直接回油，并用高精度的低压传感器监测，确认没有背压。被试缸活塞的摩擦力计算表达式为：FfF1～m dv±G式中：Ff为被试缸向上或者 向下 的摩擦力 ， 为加载缸的输出力 (由压力传感器读得)，m为被试缸的活塞惯性质量 ，G为被试缸的活塞重力， 为被试缸的活塞速度，t为测试时间。测试向上摩擦力时式(1)取正号，测试向下摩擦力时式 (1)取负号。测试中，采用PID算法对加载缸进行速度闭环控制，使之匀速运动，这样，在计算液压缸摩擦力时可以不考虑加载缸的惯性力。测试过程中，各电磁铁的动作顺序如表 1所示。

· 102· 机床与液压 第41卷表 1 电磁铁动作顺序表3 软件设计实时数据采集系统过去在 DOS操作系统下-般是采用汇编语言开发制作。随着Windows操作系统的普及应用，数据采集及工业控制等软件的开发也上升到 Windows环境下∩视化软件开发平台的出现，为软件开发提供了强大的图形界面功能，使得开发出来的各种应用软件具有良好的人机交互功能。与其他可视化语言相比，VB数据管理可跨VF、Excel平台，工程绘图、画曲线可跨 VL、MATLAB平台，并且易学易用、计算功能强大。 。基于此，作者采用 Vis。

Visual Basic是 Windows环境下简单、易学、高效的可视化编程语言开发系统，以其所见即所得的可视化界面设计风格和32位面向对象的程序设计等特点，已广泛应用于各个领域。它不但提供了良好的界面设计能力，而且在微机串口通信方面也有很强的功能。VB环境下，串口数据采集普遍采用两种方法：- 种是利用 Windows的 API函数，另-种是采用 VB的通讯控件MSComm。利用API函数编写串行通讯程序较为复杂，需要调用许多繁琐的 API函数，而VB6.0的MSComm通讯控件提供了标准的事件处理函数、事件和方法，用户不必了解通信过程中的底层操作和API函数，从而比较容易、高效地实现了串口数据采集 J。这里，作者选择通过 MSComm控件编程来实现串口的数据采集。对于下位机 INTELCON-TROL智能控制器，使用其配套的CoDeSys编程系统进行编程。

4 系统功能此检测系统主要检测液压缸的耐压指标，即保证液压缸能够在最高工作压力下无内、外泄漏，各焊缝无渗油现象。测量最大压力为60 MPa，精度为1%；行程范围为0～3 000 mm，精度0.5%；响应精度为10 ms。

系统采用可视化人机交互界面，完成出厂试验、型式试验、系统维护、查看历史记录和输出台帐等功能，在系统维护中可以增加或修改试验人员的基本情况和密码以及型式表库的维护等功能。在试验过程中，动态采集压力和温度的数据，当其值超出设定范围时，自动发出报警信息∝制器调节相应的压力和温度，并将采集的数据动态地显示在主机的显示器上，在实验结束后，自动生成图表，并将采集到的数据进行实时存贮，生成数据库文件，按要求打印出厂试验表、型式试验表和台帐并可查看历史记录。系统功能如图3所示。

系统维护H 型式试验 H 出厂试验 数据查看权限设置f l根据需要对新产- - I品进行型式试产品资料ll验，确定产品型l号并打印出相应I的条码，以便出l厂试验和维修缸条码后，向下l --位机发送控制指I I!! ： 墨竺令，自动进行数l据采集和曲线绘I制，完成检测 l存储数据和曲线打印数据和曲线图3 检测系统功能5 结束语该检测系统具有工作可靠、性能优良、测试精度以及测试效率高的特点，能很好地满足目前液压缸生产及维修行业的需要，可优质高效地完成液压缸各项性能指标的测试，有良好的应用前景。