基于虚拟仪器技术的电液比例阀性能测试系统设计

　　0 引言

　　电液比例阀 (包括比例流量阀、 比例压力阀和比例方向阀) 与伺服阀相比， 不包含敏感部件， 抗污染能力强、 成本低， 提高液压系统的工作稳定性和可靠性， 在工业过程控制获得广泛的应用， 代表了流体控制技术的发展方向[1]。 由于比例阀的特性直接影响液压系统的品质， 必须对比例阀的性能进行测试。 比例阀的性能测试与普通阀相比， 由于其工况是连续的， 其性能指标一般由连续的特性曲线描述， 因此， 对比例阀的性能测试比较困难。

　　传统的比例阀性能测试方法是人工操作、 X-Y 记录仪记录数据、 人工计算被试阀的性能参数， 工况点是有限的、 离散的， 造成测试结果不精确、 效率低。 随着计算机技术的发展， 基于计算机辅助测试 (CAT) 在比例阀性能测试方面得到应用[2~5]， 测试过程中加载 、 数据采集与处理、 状态实时显示、 结果处理、 报告生成等是自动完成， 测试精度和测试效率较高。 结合某装备型号用高压大流量比例阀的研制， 我们设计了基于虚拟仪器的比例阀测试系统， 其特点是适用压力 31.5MPa、 流量300L/min 以下的比例阀性能测试， 还可以用于常规阀的性能测试， 通用性好。

　　1 测试系统构成及测试原理

　　1.1 液压系统构成

　　液压系统为比例阀性能测试提供必要试验环境， 其中， 3 台定量柱塞泵作为主泵， 根据测试需求， 可以同时工作也可以组合工作; 1 台小排量定量柱塞泵作为辅助泵， 辅助泵用于比例阀的动态性能测试。 按照比例阀的性质分为比例流量阀、 比例压力阀和比例方向阀测试3 种回路， 图 1 是比例流量阀测试回路 ， 图中 1 接系统进油、 14 接系统回油， 13 接辅助泵， 动态性能测试由二位三通电磁阀控制， 回路中设置精密流量计 6 和普通流量计 7， 用于比例阀和普通阀性能测试。 测试系统的压力由回油路比例溢流阀调节， 系统流量由进油路比例插装阀调节， 便于计算机精确控制。

　　1.2 CAT 系统构成

　　CAT 系统用于液压系统执行元件的控制、 系统状态监控、 信号采集与处理、 测试数据处理、 生成报告等功能， 图 2 是 CAT 系统功能框图。 测试过程控制是指将 I/O、 A/D、 D/A 信号通过 PCI 总线控制相应的执行器件 ，使电磁阀接通/断开， 对比例阀操作， 数据采集以及系统状态信号采集等; 过程处理是 CAT 系统的人机界面和后台数据处理。 另外， 电机的运行、 回路中的电磁阀、 信号指示等 “固定” 程序由 PLC 完成， 构成上位机+PLC的系统控制。 为了便于系统调试， 在控制台上设置有手动操作按钮、 数字显示仪表、 指示灯和指针式仪表。