液压泵及马达综合试验台测控系统设计与研究

发布时间：2020-06-09 01:14

【摘要】：液压泵、马达是液压传动系统中的核心元件,其可靠性和综合性能是保证液压传动系统稳定、高效运行的关键因素,因此研发时对其可靠性和综合性能进行测试至关重要。但目前投入使用中的液压泵、马达试验台,一般只针对综合性能进行测试,并且存在测试精度差、能耗大、测试效率低等问题。因此,研发精度高、能耗低且效率高的液压泵、马达测试系统具有重大实际意义。采用液压计算机辅助测试(CAT)技术,研发了一套液压泵、马达可靠性和性能测试的综合测控系统。该系统以工控机为核心,通过ACS880变频器和PLC分别控制动力单元和安全辅助单元,采用NI板卡实现信号采集与控制,并基于LabVIEW开发上位机软件,具有手动和自动两种测试方式,并且可实现多工位同时测试,测试效率和精度均较高。首先,根据研发定位及测试精度、效率方面的要求,进行了试验台需求分析,确定了主要技术指标;并设计了总体方案,主要包括液压测试回路、测控系统和试验台整体布局的方案。其次,论述了测控系统硬件平台的构建过程,主要阐述了动力控制单元和数据采集与控制单元的测控电路设计、硬件选型及控制柜内部布局。然后,开发了测控系统上、下位机软件,并基于OPC协议实现了上、下位机通讯。整个测控软件采用模块化思想进行开发,基于LabVIEW开发上位机软件,在STEP7中编写下位机程序。重点阐述了主要功能模块的界面设计及程序编写,并对信号滤波方法进行了研究,然后介绍了PLC程序编辑。除此,对动力控制单元进行了仿真和实验研究,确定采用模糊PI直接转矩控制方式控制主驱动。文中对传统PI和模糊PI速度控制进行了对比分析,建立了其数学模型和仿真模型,分析仿真结果可以得出:模糊PI直接转矩控制的性能优于传统直接转矩控制。然后通过实验验证了此结论的正确性。最后,分别采用手动、自动测试模式进行了试验台测控系统调试,详细分析了负载敏感泵变量特性试验和液压泵、马达冲击试验,检验了该测控系统综合性能。
【图文】：

试验台,整体结构,弱电

第 2 章试验台总体方案设计括一个主控柜和两个变频柜，对主驱动和辅助驱动进行控制。弱电操控柜是试验台控制的核心，进行数据采集、状态监测和控制指令的发送。试验台整体结构如图 2-8 所示，主体部分采用箱体式结构，箱体内部为液压泵站和驱动模块安装区，外部为液压测试元件安装区和回路连接区，既保证了安全，又方便实验人员操作。强电柜和弱电操控柜均采用立式安装形式，既便于电气元件安装，又符合人机工程学。

动力控制

a) 辅助控制柜 b) 变频柜 1 c) 变频柜 2图 3-3 动力控制柜内部布局图3.3 数据采集与控制单元设计数据采集与控制单元是测控系统弱电部分的核心，主要通过工控机、PLC、数据采集卡和传感器等，，实现对试验台测试区和安全防护区的信号的采集及控制。下面主要从硬件电路设计、硬件选型和控制柜内部布局三个部分介绍数据采集与控制单元的设计。3.3.1 硬件电路设计(1) 数据采集电路设计对于不同的信号，有不同的测量原理，同时也需要采用不同的接线方式。压力、温度传感器输出信号为 4~20mA，经隔离放大器转为 0~10V，需要 AI 通道测量；流
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH137.51

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