大型伺服缸测试系统及软件开发

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

Development of Large Servo Cylinders Test System and SoftwareZENG Peng ，DENG Jianghong ，SHEN Xiongwei(1.School of Mathematics and Computer Sciences，Jianghan University，Wuhan Hubei 430056，China；2.Colegeof Machinery and Automation，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan Hubei 43008 1，China)Abstract：The serv0 cylinder is a key component in the electro-hydraulic sen 0 system，but its performance is difcult to be mas-tered. A simple and practical servo cylinders perform ance test system was introduced，and the test software was developed based onVC 6.0.Th e practical application of a company improves that the test system is reliable and accurate.it is suitab le for wide dis-semination。

Keywords：Servo cylinders；Perform ance test system；Test software development液压伺服油缸是电液伺服系统中的关键元件 ，也是轧机液压 AGC系统的核心设备，轧机伺服油缸工作时具有轧制力大、行程短、频率响应高等特点。深入掌握伺服缸的性能对停产检修、提高产品质量和使用寿命都显得十分必要。为了实现大型伺服缸测试系统的计算机全自动数字化测试，对整个测试过程进行有效的管理，完成试验数据的采集和处理，此次介绍了-种原理简明、测试功能齐全的系统，并采用目前主流编程软件Visual C6.0进行了测试软件开发。

1 测试系统1.1 测 试项 目此套测试系统的主要测试对象是大型的液压伺服油缸，为了系统而全面地掌握各种伺服缸的性能，该系统中设计了如下的测试项 目：(1)空载往复及全行程试验进行行程检测，初步检查装配是否良好；空载往复运动数次，运动应灵活 自如。

(2)耐压试验活塞腔加试验压力，活塞杆侧加背压，闭式机架加载，检查液压缸有无外泄漏、内泄漏，机械结构强度是否满足要求。

(3)空载启动压力测试在 0～0.5 MPa内测试 ，并打印测试报告和测试曲线。

(4)带载动摩擦力测试在加载条件下测试液压缸动摩擦力 ，并打印测试报告和测试曲线。

(5)频率特性测试在 0～50 Hz范围内进行幅频和相频特性测试，并打印测试报告和测试曲线。

(6)阶跃响应测试在 0～1 000 ms范围内进行阶跃响应测试，并打印测试报告和测试曲线。

1.2 测试原理此套测试系统的液压系统由三部分组成：耐压实验测试系统、主测试系统、循环冷却过滤系统，可以对不同规格的普通伺服油缸与AGC伺服油缸进行以上项 目的测试。其 主测试 系统液压原 理 图如 图 1所示 。

测试系统的电气控制系统则由电气操作台、电机启动柜、直流电源、可编程控制器 PLC以及各种报警发讯装置等检测系统件构成-关柜控制整个系统的电力配送；油泵电机组控制柜对液压泵、加热器等大功率器件进行启动与停止控制；通过操作控制台面收稿日期：2012-04-23作者简介：曾鹏 (1975-)，男 ，硕士研究生，讲师，主要研究方向为机电液系统测试与控制、人工智能、网络工程等。

· 138· 机床与液压 第 41卷板上的开关、按钮输入各种指令，由可编程控制器(PLC)对测试系统油源启 动、停 止、污染、温控、安全联锁、报警、测试选择等功能进行自动控制。

图 l 液压系统原理简图计算机测控系统主要由仪器柜、传感器系统、伺服系统、比例压力控制系统和计算机数据采集分析系统构成。仪器柜内主要安装伺服控制相关仪器和信号调理电路；工控计算机与仪器柜连接，实现数据交换和设备控制；测控软件采集及处理实验信号，输出实验数据。其框图如图2所示。

图2 测控系统框图2 软件开发2.1 系统要求该软件要求计算机的 CPU主频 2.0 Hz以上，内存 256 MB以上，硬盘40 GB以上，屏幕分辨率 1 024像素 ×768像素，采用 Windows XP等操作系统。

2.2 软件开发要点此套软件由系统管理软件 、应用程序、设备驱动软件构成 ，分为参数设置、测试、结果处理 、帮助和退出系统五部分，是在 Windows XP操作系统下利用VC6.0的 MFC以面向对象方式进行的编程。此软件采取了自顶 向下的层次结构法和 自底向上的程序编制法，其主控制程序可分为三大拈，结构如图3所示。

测试软件控制主程序初始化程序块I I测试程序块 l 1输出程序块毳I羹I 霉 打 印子程序图3 测试软件拈结构图在编制伺服缸动态测试拈时，需考虑由于正弦激励信号的频率是不断变化的，根据采样定理，A/D采样的采样率也是相应变化的，故而需要进行动态扫频，其过程如图4所示 。

图 4 动态扫频然而 ，在实际测量时 ，测量的点是特定的、有限的，故而必须考虑采样失真问题。根据香农采样定理，保证不失真的条件是采样频率至少是输出信号最高频率的两倍 ( ≥2)。但同时考虑到D/A输出波形的失真问题，K值-般取6～60。除此之外，扫描点数的选择也是关键所在，太少易失真，太多加大了计算时间。只有充分考虑到这两点 ，测试软件才能具有信号滤波功能。

2.3 软件的基本功能简介在安装数据采集卡驱动程序及此测试系统软件等程序后，用户通过操作此测试软件，町以进行测试项目选择、参数设置、测试过程控制。同时软件具有信号数字滤波 、数据采集、数据存盘、处理分析、曲线显示、曲线绘图输出、试验报告生成等功能。从功能上看 ，软件共具有六大功能单元，分别为频率响应测试 、阶跃响应测试 、动摩擦力测试 、启动摩擦力测试、板卡测试以及退出测试程序，如图5所示。

软件的主要功能与设计原则 ：(1)每-个功能单元都是相对独立的，方便进行各项测试或退出，并且可以通过测试界面左侧的按第 10期 曾鹏 等：大型伺服缸测试系统及软件开发 ·139·钮进行单元选择。

图5 测试界面(2)因各单元测试项 目不同，因此在各单元测试界面都设计了相应的参数输入区，以便输入参数；同时也设计了实时曲线和实时数据及计算结果输出区域，真正做到了实时监控；最后为了方便管理，也相应地设计了读取数据、保存数据、打印预览功能，并且能够记录测试项目及时间。

2.4 测控-体化程序介绍为了保证测试与控制的紧密结合，采用了 Visualc开发设计软件，计算机系统通过 PCI总线与数据采集卡相连，通过 Profibus现场总线与 PLC相连；数据采集卡通过数字或模拟通道连接传感器、二次仪表，以及其他相关元件；PLC通过其触点与阀控信号、开关元件相连。PLC为 SIEMENS公司的 $7-300，数据采集卡为凌华公司的PCI-91 18。连接测试部分和控制部分的桥梁是Prodave接口。

向PLC中写人数据的程序如下：switch(m-nSe1)//m-nSel为要写入的数据类型ease 0：//DB型d- -field- - write(m-iWDBNO，m--iWSNO，m- iWAmount，buffer)；break；case 1：//OutPut型a-field- write(m-iRSN0，m-iRAmount，buffer)；break；case 3：m- .field- - write(m--iRSNO，m-iRAmount，bufer)；break；case 5：//Counter型Z- -field- - write(m- iRSNO，m--iRAmount，buffer)；break；从 PLC读取数据程序如下 ：switch(m-nSe1)//m-nSel为要读取的数据类型ease 0：//DB型d- -field- - read (m-iRDBNO，m- iRSNO，m--iRAmount，bufer)；break；case 1：//OutPut型a field- - read(m-.iRSNO，m--iRAmount，buff-er)；break；case 2：//InPut型e-field- read (m-bufer)；break；case 3：//Flag型m-field- read (m-buffer)；break ；case 4：//Timer型iRSNO，m-iRA.mount，iRSNO，m- -iRAmount，t- -field- - read (m--iRSNO，m-.iRAmount，bufer)；swab(buffer，buffer，m-iRAmount 2)；//相邻字节交换break；case 5：//Counter型z-field- read (m-iRSNO，m-iRAmount，buffer)；swab(buffer，buffer，in iRAmount 2)；break；3 结束语伺服缸已广泛应用于液压行业 ，因工况、结构复杂等原因，其特性很难被掌握。而此伺服缸测试系统简明实用，能够满足各类大型伺服缸的测试要求 ，