针对液压支架安全阀试验台测控系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com2013年第7期煤炭工程doi：10．11799／ce201307045液压支架安全阀试验台测控系统设计赵越，杨建新，牛一村，沙宝银(1．煤炭科学研究总院检测研究分院，北京100013；2．煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室(煤炭科学研究总院)，北京100013)摘要：通过对液压支架安全阀试验台功能及要求的研究和分析，设计了液压支架安全阀试验台测控系统的硬件及软件，包括数据采集、液压系统控制，并且采用模糊自适应PID算法实现系统流量闭环控制，同时引入数字滤波器，对采集的数据进

2、行滤波。该试验台能对试验结果进行分析、计算、保存和打印，经运行试验证明该系统可靠稳定，满足设计要求。关键词：液压支架安全阀试验台；模糊自适应PID；数字滤波中图分类号：TD76文献标识码：B文章编号：1671—0959(2013)07-0129-03安全阀是使液压支架立柱保持恒阻工作特性的关键元拉线式位移传感器数件。由于安全阀长期在高压状态下工作，因此要求安全阀据各压力传感器采动作灵活，密封可靠，工作稳定，使用寿命长⋯。液压支采架安全阀试验台是依据中华人民共和国国家标准《煤矿用比流量阀开口度集输液压支架第3部分：

3、液压控制系统及阀(GB25974．3—2010)》、中华人民共和国煤炭行业标准《液压支架用阀厂一出工卡控机(MT419—1995)》(以下简称标准)设计的。用于对安全阀比例流量阀控制开关的启溢闭特性、密封性能、强度性能、耐久性能等进行综量系统各功能阀控制输合测试。标准中对试验流程和试验参数进行了严格的规定，出本文根据对试验台液压系统的研究设计了测控系统，能实控制柜指示报警控制卡现系统数据的采集，系统的自动运行，流量的准确控制，图1系统构成简图试验结果的显示、保存、打印等功能。其参数如下：固有频率高可达1MHz，测

4、量范围为0～1测控系统构成及功能100MPa，上升时间为0—1p,s。该测控系统主要包括：工控机、多通道数据采集卡、1．3数据采集输出卡多通道开关量输出卡、拉线式位移传感器、高频压力传感系统对模拟量的要求分采集和输出两类，采集功能是器和打印机等。系统构成如图1所示。对压力传感器和比例流量阀开口度进行快速不失真的测量，1．1位移传感器并保证测量精度，这就要求采集设备有较高的采样频率和位移传感器的作用是测量增压缸的位移，根据液体体分辨率。输出功能是对比例流量阀开口度的控制，输出值积的变化量换算出安全阀的试验流量，系统

5、要求达到的最的精度决定着开口度的精确度。本系统选用研华的PCI一小流量为0．04L／min，增压缸的位移变化较小，故采用精度1716高分辨率多功能数据采集卡，其参数为：16位分辨为0．01mm的拉线式位移传感器，经试验证明满足系统要率，l6路模拟量输入，2路模拟量输出，带1kFIFO，求。250kS／s采样率。1．2压力传感器1．4开关量输出卡测控系统要求在极短的时间内，压力传感器需要不失开关量输出卡主要用来控制液压系统中电磁阀的动作，真的测量一些变化频率快的动态压力波形和幅值，记录试在选型时应注意板卡的触点容量

6、，通道个数和隔离能力等。验过程中的压力变化，这就要求压力传感器有较高的固有系统选用研华的PCI一1730U隔离数字量输入／输出卡，输频率和较宽的响应频带，本系统选用高频动态压力传感器，出范围为5～40VDC，隔离保护电压可达到2500VDC。收稿日期：2013—02—26作者简介：赵越(1983一)，男，山东肥城人，研究生，2010年毕业于山东科技大学控制理论与控制工程专业，现从事矿山支护设备测试仪器开发工作。l29学兔兔www.xuetutu.com煤炭工程2013年第7期2系统流量闭环控制设计标准中规定进行安

7、全阀小流量启溢闭试验的流量为0．~L／min。对于安全阀来说，在阀的调定压力范围之内，调定压力越高，它所允许通过的系统流量越大，降低调定压力值，它所允许通过的系统流量也会减少。在安全阀特性试验系统中，单纯靠比例流量阀控制系统流量，经试验发现流量值不稳定，对于整个系统构成闭环控制，可较好的解决此问题。比例流量阀对流量的控制，实际就是系统对比例流量阀开口度的精确控制。为实现整个系统流量的闭环控制，该系统选用高精度位移传感器测量系统流量，位移传感器测得的系统流量作为反馈输入计算机，采用模糊自整定PID-4j控制策略调整

8、比例流量阀开度，较好的实现了对试验系统的流量控制。系统控制原理如图2所示。图2系统流量闭环控制原理图3软件设计方案该测控系统软件采用VisualBasic语言编制，应用图3软件菜单结构图及流程图ActiveDAQ控件进行高精度实时数据采集。软件功能主要包含采集、控制和数据处理等主要部分。其中采集部分包括4系统测试结果对传感器数据的采集、比例流量阀开口度数据的采集等。选取型