液压缸试验台自动测试系统设计与实现

　　1 引言

　　液压缸是液压系统的重要组成部分, 目前液压缸出厂试验主要通过手工操作方式检测, 其缺点是试验标准掌握不准、试验方法缺乏一致性、操作人员劳动强度大, 导致测试数据不真实, 效率低, 达不到控制和提高产品质量的目的。采用基于计算机控制的液压缸试验台自动测试系统克服了以上的诸多不足, 提高了试验台系统的先进性、可靠性及操作的方便性。

　　2 液压系统

　　液压缸试验台的液压系统部分主要由测试子系统、加载子系统和循环过滤子系统三部分组成, 测试子系统可同时对三台液压缸进行测试, 测试子系统外挂蓄能器组, 以适应液压缸快速运行测试需要; 加载子系统采用比例方向阀和比例压力阀控制加载液压缸的压力、运行速度和方向。为提高测试系统的自动化程度, 配置了较多的传感器: 压力温度流量测试仪, 液压缸两侧的压力传感器; 过滤器的报警传感器; 球阀行程开关传感器、油箱液位传感器和温度继电器等, 液压系统原理简图如图 1 所示。

　　3 测试系统设计

　　3.1 整体架构

　　在液压缸试验台测试系统整体设计中, 应用模块化方法设计了通用计算机平台与嵌入式技术融合的二级架构方案[1][2], 为提高系统的可靠性和测试便利, 加入了手动控制器以作备用, 测试系统整体架构如图 2 所示。

　　在制定系统功能分配时, 根据模块化方法应最大程度使各部件保持不相干性, 据此设计了如图 3 所示的系统任务分配模型。该模型的最大特点是把整个测试系统的资源分成两大类:监控计算机(通用计算机)和嵌入式控制器。由于嵌入式系统在开发不易修改和调整, 故把逻辑判断, 特定的控制过程, 数据表现等与应用相关的功能放在监控计算机上实现。

　　监控计算机的设计功能是实现数据处理、人机界面显示和自动测试。监控计算机应用了 OPC(OLE for Process Control))技术, 将 Visual Basic 应用程序作为 OPC 服务器, 组态软件为 OPC客户端, 由组态软件实现数据处理、界面显示和操作及自动测试功能。采用 OPC 技术规范和组态软件[3][4], 不但简化了系统结构和开发过程, 降低了软件耦合, 而且提高了系统的开放性, 方便了测试系统在信息应用方面的扩展。两者的结合, 缩短了开发周期, 提高了测试系统的通用性。

　　架构方案中的嵌入式控制器以 Cygnal C8051F040 单片机为核心[5], 设计功能是实现数据交换和通信, 采集试验台的开关量和模拟量并输出监控计算机发出的开关量、模拟量和脉冲量,通过总线与监控计算机通信。根据常用设备的情况, 嵌入式控制器的设计指标如表 1 所示。并且在此基础上可以根据不同的对象加以调整和扩展。