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探讨液压实验CAT的硬件系统结构及应用模式

编辑:金沙官网www.cqstyq.com        发布日期:2018-07-11        点击量:631

计算机软/硬件技术的飞速发展,特别是虚拟仪器设备概念的提出及图形化编程语言的出现,极大促进了CAT(Computer Aided Test)技术的推广。通过分析液压元件试验的工况特点,探讨液压CAT的硬件系统结构及应用模式,以求充分发挥CAT技术的优势,构建高性价比的测试系统,提高液压试验精度及效率。

1.液压试验工况分析

(1)试验类型及特点

按照试验内容可分为静态特性试验、动态特性试验及耐久试验。按照试验目的可分为出试验和型式试验。

1)静态特性试验

出试验项目较少,对精确度的要求也相对较低。当同步采集多个数据并对其进行计算、处理时,(如液压泵试验,需同步采集压力、流量、转矩、转速等数据,并计算功率、效率等),使用CAT技术可以有效提高试验效率。

型式试验要全面、准确地考核被试件的静态性能。采集数据多,还要保证数据采集的同步性和连续性,要求测试系统有足够的采样频率,以充分记录变化过程;借助计算机的数据处理能力,提供要求格式的表格和曲线。

2)动态特性试验

动态特性试验和耐久试验都是型式试验要求的内容。校准证书:对于费强制检定的项目,如果有检定规程便可进行检定,出具检定证书或者检定结果通知书。液压元件的动态特性试验包括阶跃响应和频率响应试验。

阶跃响应试验时,被试件的阶跃响应动作一般在数十ms内完成。由这些实验室发布的校准证书应有包括测量不确定度和/或符合确定的计量规范声明的测量结果。手动发送阶跃信号,会造成信号斜坡较大,不能满足试验要求;频率响应试验,被试件的激励信号频率可达数百赫兹。动态特性试验要求数据采集和动作控制具有很好的动态特性。

3)耐久试验

试验动作连续、重复进行,试验周期长达数百甚至数千小时。需要实时监测试验情况,发生异常情况需马上采取停车等处置措施。耐久试验台需要比较高的自动化程度,以减轻试验人员的劳动强度和保证试验的精度要求。

(2)测控参数类型及数量

1)测量参数

一台专用液压试验台通常设有5~6个压力测点,1~2个流量测点,1~2个温度测点,泵/马达试验台还设有1个转矩测点、1个转速测点。为了提高精度,一个测点可能配备两档甚至多档测量元件。

2)控制参数

控制信号的数量根据试验台回路设计、自动化程度的不同,有很大变化。动作控制是对被试件及试验系统中的电动机、电磁阀、比例阀等元件进行操作控制。控制信号包括开关量及模拟量。

综上所述,液压试验台属于小型测试系统。计量器具是指能用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质。

2.液压元件试验CAT硬件系统结构

计算机的I/O接口设备类型很多,其中GPIB、VXI及PXI等总线仪器设备设备适合大型高精度集成系统,系统构建相对复杂,造价较高。PCI插槽及串行端口(RS232C)是PC机的标准配置,使用基于PCI总线的多功能板卡以及RS232C(通信距离超过15 m时,RS232C转接RS485)串行通信技术,系统构建便捷、性价比高,适用于液压元件试验系统。

综合计算机与试验油路及被试件连接的几种常用模式,本文采用的液压元件CAT硬件系统结构如图1所示。

(1)多功能板卡

多功能板卡采样速率可达1 Gbit/s,分辨率可达24位,通道数高达64个,并能任意结合数字I/O、计数器/定时器等通道,可以满足液压元件静/动态试验数据采集及动作控制的需求。通过鼠标或触摸屏调节程序界面软按钮进行试验操作控制控制。各种参数集中在显示屏上实时显示,观察方便。

(2)串行通信

1)数据采集

传感器连接到安装在电气操作控制控制台的二次仪表。二次仪表对传感器信号进行放大、滤波、转换后,进行数字显示,并通过RS232C与计算机通信。

2)试验控制

计算机作为上位机,通过RS232C与下位机PLC通信,由PLC输出信号控制试验油路及被试件。PLC的输入信号既可来自操作控制控制台按钮也可来自计算机。与常规计算机相比,PLC的可靠性更高,更加适应复杂的现场环境。万一计算机出现故障,通过手动钮控制PLC及观察二次仪表仍可完成一定的试验工作。

串口通信数据传输速度相对比较慢,RS232C接口的读取速度一般为9 600 bit/s,且只能一对一传输。因此RS232C不能用于动态特性试验,对数据采集的同步性也有一定影响,但足以满足出试验的要求。

探讨液压实验CAT的硬件系统结构及应用模式


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