气动电磁换向阀可靠性试验台自动测控系统

　　0　前言

　　气动电磁换向阀是气动控制元件中最主要的元件,提高它的寿命是保证气动系统可靠性和经济性所必需的。气动电磁换向阀可靠性试验主要用于分析电磁阀常见故障模式,评估其工作寿命,为进一步改进电磁阀设计,提高寿命提供依据。由于气动电磁换向阀可靠性试验周期长、强度高、振动大,其自动测控系统必需具有自动化程度高、可操作性好、防震抗干扰能力强的特点[1]。

　　虚拟仪器技术是在通用计算机平台上,根据用户的需求定义和设计仪器的测试功能,其实质是将传统仪器硬件和最新计算机软件技术充分结合起来,以实现并扩展传统仪器的功能。与传统仪器相比,虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性价比、可操作性等方面都具有明显的优势[2]。

　　作者基于虚拟仪器技术,以LabVIEW为开发平台,采用台湾研华公司的PCI-1710型数据采集卡,实现了气动电磁换向阀可靠性试验台控制信号的产生及泄漏量、最低切换压力信号的采集、显示和处理。

　　1　自动测控系统设计原理和系统构成

　　基于LabVIEW图形语言编写信号发生程序,通过PCI-1710数据采集卡的8路DO通道输出控制信号,经放大后作用在8个被测二位五通气动电磁换向阀上,实现电磁阀的周期性切换。通过传感器将电磁阀主通道泄漏量、先导口压力、两出气口压力转换为电信号,连接到采集卡的4个AI通道,由Lab-VIEW的数据采集程序实现4路信号的采集、显示和存储。测控系统结构如图1所示。

　　硬件部分主要由研华IPC-610工控机、研华PCI-1710数据采集卡、PCLD-785继电器板、SMC PSE540小型精密压力传感器、Brooks5850E质量流量计组成。具体线路连接如图2所示。

　　试验台气路部分遵循国际标准化组织最新推出的气动元件可靠性的试验评价标准ISO19973搭建,选用8个二位五通电磁换向阀作为试验样本。试验过程中电磁阀作连续地周期性切换,每周定期检测泄漏量和最低切换压力[3-4]。

　　研华PCI-1710数据采集卡具有12位A/D转换功能,采样频率可达100kHz,每个通道增益可编程,能实现16路数字量输入、输出, 16路单端或8路差分模拟量输入, 2路模拟量输出,其中数字量输出通道输出的高电平为DC5V,低电平为DC0V。ADAM-3968和ADAM-3920均为可DIN导轨安装的SCSI-II接线端子板,前者的68个螺丝接线端子与PCI-1710的68个针脚一一对应,使外部电路的连接更加便捷;后者用于实现16路数字信号输出至继电器板PCLD-785的中转;继电器输出板PCLD-785为单刀双掷16通道,带继电器驱动电路和LED状态指示灯。图2中将采集卡8路数字量输出通道DO0、DO2、DO4、DO6、DO8、DO10、DO12、DO14输出的低电平DC0V,高电平DC5V的方波信号通过AD-AM-3968、ADAM-3920、PCLD-785传递至继电器板PCLD-785的8个继电器驱动电路中,相应的8个开关两端分别连接着电磁阀和DC24V电源,由此实现了将低电平DC0V,高电平DC5V的方波信号放大为低电平DC0V,高电平DC24V的方波信号,达到电磁阀的控制电压,使电磁阀实现周期性切换。SMC小型精密压力传感器PSE540所需电源DC12~24V,输出信号1~5V,测压范围0~1MPa,精度±1% FS。测量时,将其插入被测气路管接头,输出端信号线接端子板ADAM-3968模拟量输入通道。质量流量计Brooks5850E所需电源DC±15V,输出信号0~5V,精度±1% FS。由于所选电磁阀的泄漏量阀值为1 833mL/min (ANR),为保证测量精度,采用多量程连续并用的形式,选用了量程为200mL/min(ANR)和2 000mL/min (ANR)的两个质量流量计。