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1、机床电器2001No.2应用·交流拉力试验机控制系统改造设计广西大学机械工程学院朱江新林义忠胡小中雷德任何国金广西送变电建设公司杨为〔摘要〕针对广西送变电建设公司拉力实验室原有50吨拉力试验机在使用过程中存在的问题,对原系统的液压控制系统和微机实时控制原理及控制程序作了很大的改进,明显减少了液压组件载荷的波动,从而减小了整个系统的液压冲击,使该设备运行更平稳、可靠,大大提高了设备的预期寿命,提高了控制精度。同时在原有10T、50T两档的基础上增加了20T、30T两文件控制和软件置零功能,操作更方便。关键词拉力试验机微机
2、实时控制液压控制缸另一腔供油,驱动油缸回位,回程压力由原来记录一、微机控制基本原理及其改进的控制信号值确定。这样,控制原理比较简单,但由整个系统工作原理为:开机后,在每一个采样周于受比例阀频繁启动/关闭,液控单向阀磨损和油缸期内,由微机发出控制信号(数字量),经D/A转换突然换向等因素影响,系统使用寿命和可靠性明显成电信号,通过比例阀控制油缸进行升(降)油压、换降低,设定拉力比较小时,回程速度很慢。向操作,试件所受拉力经传感器转化为电信号(模拟针对原来系统存在的问题,对原液压系统作了量),经A/D转换成数字量后,读入微
3、机处理。在下以下改进:一个采样周期内,根据上次所读回的力值和试验开1.加大油箱尺寸,增加散热面积,保持油温相对始时设定的条件比较后,求得所需的控制信号(数字稳定;量)D/A值。2.去掉液控单向阀,减少故障源,在保压期间,比例阀不关闭,微机输出给比例阀的控制信号保持相对稳定,由比例阀直接保压。由于控制信号(和油缸内油压)增加和拉力增加不可能同步,当拉力到达设定值时,微机所给出的控制信号必定大于静态时设定拉力所需要的控制信号,加载速度越快,误差越大。为了解决这个问题,在控制程序中,将加载过程分为三步:在每一个时间周期(可由
4、程序设定为毫秒图1原微机实时控制原理图的整数倍),(1)在拉力小于设定力0.9倍之前,采用原系统控制原理如图1所示,试验期间,微机定比较大的增量步长,增加控制信号;(2)在拉力大于期发生控制信号,控制油缸内的液压力,通过油缸活设定力0.9倍之后,采用比较小的增量步长,增加控塞拉伸试件,并通过传感器检测试件所受拉力。制信号,避免过载;(3)在拉力达到设定力之后,通过在拉力未达到设定拉力之前,输出信号按程序微分控制,即由实际所测量的力值和设定拉力间的设定的步长,随试验时间不断增加,油缸内压力也不差值,来决定控制信号的增减。
5、通过试验,可测试出断增加,当拉力达到设定拉力之后,记下输出控制信一组静态拉力———控制信号资料,对每一次试验可号值(用于后面补偿控制),并输出控制信号0,这经过插值计算出其设定拉力值所对应的静态控制信时,比例阀关闭,油缸内的油压靠液控单向阀维持。号资料,作为微分控制的初始值。当油缸内的压力因内泄漏而降低,导致试件所为了缩短加载时间,提高工作效率,在程序中增受拉力减小到设定容许值时,输出原来记录的控制设了一个控制信号初始值,每次试验时加载不是从信号值,重新启动比例阀,给油缸补油。0,而是从设好的初始值开始,尽快逼近设定拉
6、力值。保压时间达到设定值后,立即换向,比例阀向油3.在保压结束后,结束试验也分为两步:(1)在—34—应用·交流机床电器2001No.2每一个时间周期,输出信号逐步减小,油缸内液压力试验结束时,通过延时、换向、增压、回位控制过程,也逐步减小;(2)当输出信号(油缸内液压力)接近于减小液压系统的冲击,提高设备的寿命。0时,再发出换向信号,控制比例阀换向,驱动油缸控制程序接口如图2所示,整个屏幕分为左、右回位,减小液压冲击;回程时输出信号值为常量,回两个相互独立的窗口,其中左边的窗口为输出显示程速度不受设定拉力影响。窗口,
7、用于显示试验结果;右边窗口为输入窗口,用于试验人员输入控制参数和控制命令。窗口大小调二、改进后的控制程序设计节类似于Windows标准窗口操作。输入窗口内各项该控制程序对原来QuickBasic控制程序进行了栏功能如下:以下改进:《试验名称》《、委托试验单位》《、试件名称》《、试11运行接口由DOS平台变为Windows平台,采件型号规格》《、试验人员姓名》五栏,只需按试验要用图形接口,输入、控制更直观;运算速度更快,进而求输入即可《;保压时间》最大不超过48小时59分控制更灵敏、计算精度更高;59秒;21在程序功能上
8、,增加了200kN、300kN传感器《试件类型》《、传感器类型》两项,用鼠标左键点两个档位,其中100kN、200kN传感器共享换档开关击箭头,弹出相应的选项菜单,再点击所需项即可;一个文件位,而300kN、500kN传感器共享换档开关《设定拉力》和《额定拉力》输入资料单位为kN,另一个文件位;《设定拉力》栏输入资料不得大于所用传
