基于PLC的液壓脈沖試驗機控制系統(tǒng)設(shè)計
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在汽車、飛機和工程機械等設(shè)備上的液壓傳動系統(tǒng)的管路受到不同工況的振動沖擊。隨著人們對產(chǎn)品可靠性要求的提高，以及各種行業(yè)發(fā)展的需要，管路的抗沖擊和抗撓曲性能將越來越受到重視，因而管路的抗沖擊性能成為反映其質(zhì)量和可靠性的重要指標(biāo)。隨著我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，需要液壓脈沖設(shè)備來進行檢測軟管在不同環(huán)境和工況下的性能。
液壓脈沖試驗機用于汽車剎車管、燃油管、轉(zhuǎn)向管、冷卻水管、散熱軟管和暖風(fēng)軟管等軟管脈沖壓力的壽命試驗，該試驗機能方便、穩(wěn)定的檢測出設(shè)備所用的軟管是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。
液壓脈沖試驗機控制系統(tǒng)是基于plc的二級混合控制系統(tǒng)，下位機采用rockwell automation的slc500作為核心處理器的實時控制器，上位機ipc利用labview軟件編寫的人機界面具有易于操作，便于維護等特點。通過以太網(wǎng)將上位機和下位機連接，使該脈沖試驗機具有很好的實時性，抗干擾性強，更加穩(wěn)定可靠。
2 試驗系統(tǒng)要求
該試驗系統(tǒng)要求試驗樣管在-40～160℃，壓力10～30mpa的不同環(huán)境條件下進行壽命試驗，將新樣管通過壓力沖擊和撓曲試驗直至爆破來測試產(chǎn)品是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
液壓脈沖試驗機是主要通過液壓伺服系統(tǒng)來控制壓力和脈沖波形。波形誤差、壓力施加方式、響應(yīng)時間和精度直接影響試驗系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對要求波形的控制絕對誤差為2％。由于采集和處理的數(shù)據(jù)需要實時上傳到上位機，這就要求控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度快、抗干擾能力強，從而保證試驗系統(tǒng)具有很好的實時波形曲線。在試驗過程中，試驗樣管會因為變形、膨脹引起管徑和液壓伺服系統(tǒng)參數(shù)的變化，控制系統(tǒng)如何根據(jù)這些變量來調(diào)節(jié)，其硬件和軟件設(shè)計具有較高的難度。
3 試驗方法
脈沖試驗機主要有壓力沖擊和撓曲試驗兩種方法，兩種方法同時進行試驗，很好地模擬了不同環(huán)境和工況條件下，汽車行駛的實際路面狀況。
3.1 壓力沖擊
液壓脈沖試驗機壓力通過控制脈沖波形來實現(xiàn)?？刂撇ㄐ沃饕痔菪尾?、凸字波、正弦波和方波四種?？刂葡到y(tǒng)可以根據(jù)試驗工藝需要從上位機選擇預(yù)定的脈沖波形來達(dá)到試驗的目的，用戶可以根據(jù)液壓伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自由選擇間隔卸壓。對存在間隔卸壓的波形，如梯形波和凸字波，在脈沖的波谷的時候開啟卸壓閥使介質(zhì)可以在試驗樣管中流動。波形的具體要求如圖1所示。
圖1 梯形波曲線要求
圖2 凸字波形曲線要求
(3) 正弦波(半正弦或完整正弦)。正弦波比較難實現(xiàn)，在實際試驗中主要是通過plc的專用凸輪指令產(chǎn)生凸輪波形來模擬間隔的正弦半波。完整正弦波是指在封閉狀態(tài)下做的。頻率要求為1s畫出一個完整的正弦波，波峰值最大60mpa，波谷值為0。半正弦波按照0.5s畫完一個半正弦，其他0.5s為卸壓時間來設(shè)計，卸壓時壓力為0。
3.2 撓曲試驗
控制系統(tǒng)控制一個伺服油缸y方向的上下振動，利用變頻器控制電動機帶動試驗樣管旋轉(zhuǎn)，控制x方向撓曲速度和角度，形成振動和撓曲的二維組合。撓曲試驗的頻率最大為17hz，最大振幅為±35mm，在最大振動頻率時的振幅為±4mm。
4 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
控制系統(tǒng)由上位機(ipc)、下位機(plc)和外部電路控制組成，通過以太網(wǎng)將上位機和下位機連接，完成液壓伺服系統(tǒng)。環(huán)境條件變化由儀表控制，通過rs485與上位機通信，控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。
圖3 液壓脈沖試驗機控制系統(tǒng)框圖
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