基于力控6.0的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

摘 要：本文研究了結(jié)合PLC控制系統(tǒng)，應(yīng)用傳感器自動(dòng)采集液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)信號(hào)數(shù)據(jù)，應(yīng)用力控6.0工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件技術(shù)及串行通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的計(jì)算機(jī)可視化輔助實(shí)驗(yàn)檢測(cè)監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái) 力控6.0組態(tài) 實(shí)驗(yàn)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TH137-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（c）-0017-02

Study on hydraulic test equipment monitoring system based on ForceControl V6.0

Zhao Guiliang Zhong Jiazhen

（Department of mechanical and electronic Engineering Zhengde Polytechnic College，Nanjing 211106，China）

Abstract：In this paper， it is researched on that combined with PLC control system， automatic collected hydraulic experimental signal data by sensors and configured in industrial monitor softwear of ForceControl V6.0 and serial communication technology，and the system of hydraulic experiments visualization and assisted detection of control by computer are realized.

Key Words：Hydraulic test equipment；ForceControl V6.0 configuration；Experiment monitoring

液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)踐教學(xué)都迫切期望液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集并顯示實(shí)驗(yàn)參數(shù)，能實(shí)時(shí)觀察液壓回路在電氣控制系統(tǒng)的控制下液體流動(dòng)的動(dòng)態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)控教學(xué)，并且在做完實(shí)驗(yàn)后能自動(dòng)打印獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果報(bào)告。為實(shí)現(xiàn)上述要求，本文在研究基于PLC及力控6.0工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面進(jìn)行了嘗試。

1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集

為準(zhǔn)確檢測(cè)液壓泵的轉(zhuǎn)速，采用鏡面反射型光電傳感器采集電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)簡(jiǎn)捷實(shí)用。其輸出形式為直流PNP型三線常閉，可直接與FX2N PLC連接。將此光電開關(guān)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)連接到FX2N PLC高速輸入端子X0，通過軟件記數(shù)及功能指令處理，即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號(hào)采集。

1.2 壓力信號(hào)采集

壓力傳感器是本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采集液壓壓力信號(hào)的重要元件，精度要求高，使用數(shù)量多。壓力變送器發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)經(jīng)過FX-4AD模塊模擬輸入端口與PLC相連接，測(cè)試系統(tǒng)壓力變化時(shí)壓力變送器的電壓變化量，根據(jù)壓力變化量的大小和變送器的線性關(guān)系確定所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)壓力。

1.3 流量信號(hào)采集

流量的測(cè)量是液壓測(cè)試技術(shù)中難度較大的測(cè)試。變送器輸出為4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，兩個(gè)壓力接口為M20×1.5螺紋連接，直接安裝在測(cè)量管道上或通過引壓管連接。

1.4 扭矩（負(fù)荷）信號(hào)采集

在液壓泵的性能試驗(yàn)中，需要測(cè)定液壓泵的總效率，即液壓泵的輸出功率與輸入功率的比值?？捎闷胶怆姍C(jī)裝置的方法測(cè)定電動(dòng)機(jī)的扭矩（M），再用公式N輸入=9550（W）計(jì)算得到功率。采用平衡電機(jī)裝置的方法測(cè)試電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)平衡杠桿偏轉(zhuǎn)時(shí)的不平衡力即荷重G，調(diào)節(jié)L1/L2的長度比值，即可改變荷重傳感器的荷重比。

2 力控工業(yè)監(jiān)控組態(tài)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 力控監(jiān)控組態(tài)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)硬件配置采用PC機(jī)為上位機(jī)，PLC為下位機(jī)，數(shù)據(jù)采集通過PLC完成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.2 力控軟件通信及參數(shù)設(shè)置

構(gòu)成基于RS-485串行通信的分布式控制系統(tǒng)采用以下硬件構(gòu)成方案：計(jì)算機(jī)RS-232C接口經(jīng)RS-232C串行通信線連接RS-232C/RS-485轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)FX2N-485-BD連接FX2N PLC設(shè)備，再配以上位機(jī)監(jiān)控軟件力控6.0，便可以從計(jì)算機(jī)串行口采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)。

2.3 AD轉(zhuǎn)換模塊的參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)選用了4通道12位的FX-4AD模擬量輸入模塊。為了保證輸入模擬量的正確采集，并與最終顯示的數(shù)字量達(dá)到匹配，模塊內(nèi)部設(shè)有32個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)BFM#0～#31，其中BFM#0可設(shè)置4個(gè)通道的輸入信號(hào)類型及范圍，BFM#9～#12分別用于存放4個(gè)通道的轉(zhuǎn)換后獲得的數(shù)字量，BFM#23可設(shè)置零點(diǎn)值，即數(shù)字量輸出等于零時(shí)對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸入值，#24可設(shè)置增益，即數(shù)字量輸出等于1000時(shí)對(duì)應(yīng)的模擬輸入值，可推出輸入模擬電壓VI與輸出數(shù)字量D的關(guān)系為：

其中：Z為零點(diǎn)值；G為增益。

可以通過調(diào)整零點(diǎn)值和增益來獲得滿意的VI-D曲線，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示值逼近真實(shí)值。

3 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)組態(tài)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的平臺(tái)選用Windows XP操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件的人機(jī)界面和數(shù)據(jù)庫由ForceControl 6.0監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)。力控組態(tài)軟件支持三菱FX2N及其它A/D轉(zhuǎn)換模塊。進(jìn)入力控6.0開發(fā)界面，建立液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控工程項(xiàng)目，即可進(jìn)行新項(xiàng)目的開發(fā)。

對(duì)于液壓回路的壓力、溫度、流量的測(cè)量和控制，通過壓力、流量、溫度傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量后通過擴(kuò)展模塊FX-4AD的模擬量輸入端口輸入PLC，PLC一方面可以通過RS232接口向上位計(jì)算機(jī)傳輸，通過相應(yīng)軟件進(jìn)行分析處理，也可以直接通過PLC中的程序分析判斷而向模擬量輸出端口輸出控制信號(hào)形成閉環(huán)控制。

3.2 可視化監(jiān)測(cè)界面設(shè)計(jì)

在進(jìn)行了定義I/O設(shè)備、創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫DB、制作動(dòng)畫連接—人機(jī)界面設(shè)計(jì)后，在開發(fā)環(huán)境Draw中，可以通過制作動(dòng)畫連接使圖形在畫面上隨PLC數(shù)據(jù)的變化而活動(dòng)起來。本工程動(dòng)畫連接使對(duì)象按照變量的值改變其大小、顏色、位置等。油泵電機(jī)在工作時(shí)是紅色，停止時(shí)變成綠色。液壓控制閥在換向時(shí)閥體進(jìn)行移動(dòng)，形象反映該閥的工作變化狀態(tài)。液壓油缸活塞在條件滿足時(shí)可以在畫面上按既定方向移動(dòng)。

3.3 編寫動(dòng)作腳本并進(jìn)行程序調(diào)試運(yùn)行

為使制作畫面能按照一定的邏輯關(guān)系與變量形象的聯(lián)系運(yùn)動(dòng)起來，使得動(dòng)畫效果達(dá)到理想的要求，有必要要對(duì)變量進(jìn)行動(dòng)作腳本編程。在導(dǎo)航菜單欄工程項(xiàng)目下點(diǎn)擊“動(dòng)作”，下拉有“應(yīng)用程序動(dòng)作”，雙擊“應(yīng)用程序動(dòng)作”進(jìn)入腳本編輯器。在編寫腳本后，進(jìn)行程序調(diào)試、運(yùn)行，直至滿意。

4 結(jié)論

本課題結(jié)合應(yīng)用PLC控制和工業(yè)監(jiān)控組態(tài)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、串行通信技術(shù)等，改變了傳統(tǒng)的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操作模式，實(shí)現(xiàn)了液壓實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化、智能化和可視化，同時(shí)也提高了系統(tǒng)整體的可靠性、穩(wěn)定性和方便性，為液壓傳動(dòng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)提供了一種更合適、更新穎的設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

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