基于虚拟仪器的液压检测系统设计

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Hydraulic Testing System Design Based on Virtual InstrumentFENG Jiangtao，GU0 Xiaosong(The Second Artilery Engineering University，Xian Shaanxi 710025，China)Abstract：A hydraulic automatic detection system based on virtual instrument technology was designed，and the characteristics ofthe virtual instrument technology and the principles of the hydraulic system were analyzed.The testing hardware Was selected.Programsused the graphical language LabVIEW were intuitive，easily operated and strongly sealable.The conclusion through comparison andanalysis is that the virtual instrument technology used in the testing of hydraulic system has a great advantage。

Keywords：Hydraulic system；Automatic testing；Virtual instrument液压传动具有质量轻、可以无级调速等优点，已广泛应用于工业生产的各个领域。但是由于液压传动结构复杂，内部状态难以直接观测，单凭感官和经验判断故障发生的位置难度较高～虚拟仪器技术应用于液压检测中可以实现状态的自动检测和分析，测量精度和速度较高，系统性能稳定、操作简洁明了，具有强大的人机交流功能，虚拟仪器技术已成为液压系统 自动检测的-个主要发展方向。

1 虚拟仪器技术的特点虚拟仪器技术是 在通用计算 机平 台上 ，根据现实需求定义和设计仪器功能，使用者在操作计算机时，就像是在操作真实检测仪器-样。虚拟仪器由计算机 、软件 和硬件三部分构成 ，其 中软件是虚拟仪器技术的核心。虚拟仪器技术主要有3个特点 ：(1)功能完全由用户 自己定义。程序组建灵活、效率高、开发周期短、维护方便。

(2)良好的人机交互界面。虚拟仪器技术充分利用计算机强大的运算、存储、回放、显示等功能，信号的采集和分析处理结果显示直观，可操作性强。

(3)采用拈化的结构，拈之间用标准的总线连接起来，形成-套完整的系统，性能比其他硬件高。

2 系统组成2.1 液压 系统原理液压系统原理如图 1所示。

图 1 液压系统原理图该液压系统可以实现多种功能，易于实现扩展，可移植性强 ，主要由定量泵、比例溢流阀、电液比例换向阀、液压缸、双向液压锁等元件组成。通过在不收稿日期：2012-04-28作者简介：冯江涛 (1989-)，男，硕士研究生 ，研究方向为 自动检测与故障诊断。E-mailfen t291082217###126。com。

· 134· 机床与液压 第 41卷同位置安装各种物理量的传感器可以实现状态的实时监测。

该系统共有3个油缸，分别实现不同的动作，起竖油缸用以将负载支撑起来 ，水平油缸实现负载水平动作，支腿油缸支撑整个系统并实现调平功能。系统工作时，起竖油缸先启动，推动负载起竖到-定的角度时，水平油缸启动 ，实现组合运动，负载到位后，支腿油缸启动进行系统的调平。

2.2 检测 系统硬件构成检测系统硬件连接如 图 2所示：其 中 PXI-1044是 12槽的机箱，是-种低成本 、紧固式的PXI机箱 ，有适用于工业系统的拈化体系和坚固的结构，能在有噪声、潮湿、振动、倾斜的恶劣环境下正常运作。

PXI259是-块高速、多功能PXI数据采集卡，提供32路单端、16路差分模拟输入，4路模拟输出和48路数字 I/O，具有强大的数据采集和系统控制能力。

PXI4472是动态数据采集拈，适合用于声音及振动的检测。SCB-68是-款屏蔽式 I/O接线盒，有 68针连接端口，用以将传感器输入信号连往 PXI-6259数据采集卡，结合屏蔽式电缆时，SCB-68可提供坚固且噪声极低的信号终端。

计算机 控制软件1LPXI.1044机箱PX1-6259 PXI.6259 PXI-4472L J L ★ SCB-68 SCB-68 振l1振 动 l l动压 流 位 角 倾 I l力 量 移 度 角 器 l l器传 传 传 传 传 I l感 感 感 感 感器 器 器 器 器图2 检测系统硬件连接图压力传感器选用 CS-PT300系列压力变送器 ，量程为 35 MPa，输出4～20 mA电流；流量传感器选用LWGB.15系列涡轮流量传感器，输出4～20 mA电流；角度传感器选用倍加福公司生产的 FSS58单圈绝对型编码器 ，具有单圈 13位的测量精度 ；水平油缸位移传感器选择巴鲁夫位移传感器，量程 1 700 mm，输出0-10 V电压；支腿位移传感器选用 LEC150拉线型位移传感器，测量行程为500 mm，输出0～5 V电压；倾角传感器选用SST240倾角传感器，电压输出0.5-4.5 V。

系统工作原理：振动传感器将振动信号转换为加速度信号传输至 PXI4472采集卡，其它传感器将物理信号转换为电压信号，经SCB-68接线盒传输至PXI259采集卡，最后 由 PXI-1044机箱将采集信号传输至主控计算机进行处理。

3 软件实现3.1 软件的选择目前较流行的虚拟仪器软件有两类：-类是图形化的编程语言，如 HPVEE、LabVIEW 等；另-类是文本式的编程语言，如 Visual C、LabWindows/CVI等。该检测系统选择 NI公司的 LabVIEW 软件 ，它是-个图形化编程软件，设计者无须编写文本格式的代码，具有用户 自定义界面和数据流编程风格，是- 个开放式的虚拟仪器开发系统应用软件。主要有以下优势 ：(1)将 PC机与各类 I/O硬件无缝结合 ，用户可以从底层硬件中解放出来，专注于系统的开发。

(2)内置各个工程领域 的工具包，可简化应用程序的开发。比如高级信号处理工具包、声音与振动工具包、控制设计工具包 、报表生成工具包等等。

(3)数据视觉化和用户界面设计简便。Lab-VIEW 中包含完整的拖放式输入控件和显示控件，用户能够快速轻松地创建用户界面并有效显示结果，而无需集成第三方组件或从头创建视图。

3.2 信号采集和分析程序3.2.1 信号采集程序信号采集是将被测对象的物理量通过传感器件转换为电信号后，再经调理、采样、量化、编码、传输等步骤送到控制器进行数据处理或存储的过程。在LabVIEW 中，可以方便 、快速地利用 DAQ助手 VI完成测量任务及参数的设置 ，只要根据弹出的对话框按实际需要进行配置即可。但是 DAQ助手不够灵活，该系统采用 DAQmx信号采集子VI根据实际要求进行灵活配置。

信号采集程序前面板和程序框图如图3、4所示，该检测系统中，主要是模拟电压的输入 ，其中输出电流信号的传感器只需要在其输出接-个电阻即可转换为电压信号。前面板主要功能有：(1)采集参数配置 ，包括采样率、每通道采样数、虚拟物理通道、输入接线端配置等。

(2)直观地对信号进行观察。流量和水平缸位移信号采用波形图表直观显示；压力采用量表模拟压力表进行显示；报警功能，当压力超过指定的压力时，产生声光报警以提醒人员进行处理；数值显示控件显示支腿伸出位移。

(3)数据的存储。当需要存储数据时，按下开始存储按钮完成数据的保存。