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以LabVIEW為合成橡膠彈簧試驗機的液壓控制
博爾達 王旭永
（機電研究所，上海交通大學，上海，200030，中國）
摘錄：該應用程序是一個液壓缸同步運動控制運動。本文的主要目的是顯示一個短的編程代 碼中的LabVIEW來控制兩個氣缸與自動控制程序僅使用從壓力傳感器和線性位移傳感器的模擬輸入和從所述液壓閥的數(shù)字輸出的運動。這是專為這種合成橡膠彈簧試驗機的試驗之一。
關鍵詞：橡膠彈性；多層橡膠彈簧；層疊式順序結構
文獻標識碼：A
簡介
合成橡膠試驗機是檢測地鐵車的橡膠彈簧。實際使用這臺機器是為了使預防維護，這樣我們就可以準確了解橡膠彈簧的消費生活。每一個橡膠彈簧是一種周期或工作時間的主題，這一時期的彈簧橡膠測試必須根據(jù)制造商的規(guī)格,這種試驗機是被用來測試四種橡膠彈簧；用于此測試的一個是所謂的多層橡膠彈簧。本試驗的主要特征，與其它橡膠彈簧相比，是，這是結合了兩個氣缸的力成為唯一一個：一個垂直和一個水平。
1. 結構組件
這種試驗機的結構組件是非常簡單的。該測試平臺具有上框架，移動框架，下框架，裝框架試件垂直柱，卡盤框架支撐上的工作平臺，液壓系統(tǒng)安裝下至工作平臺。該平臺最高液壓為150KN，它是一個簡單的機械結構，只需使用兩個垂直列來支持它。同時，這個設計是在多層橡膠彈簧元件的剛性橫向測量條件下。此外，也有不同的試件，測量是不一樣的。
這種臥式液壓缸是固定到框架結構里的。該基地的高度可以通過試驗件根據(jù)試驗只是改變底座支撐來修改。它的垂直壓力傳感器被固定在垂直圓柱的頭部。垂直缸的運動總是向下推施加壓縮力成試片。垂直傳感器被安裝在底框結構中的一個固定位置正好平行于垂直列。垂直力傳感器被安裝在垂直缸的頭部的基極，水平位移傳感器安裝在水平筒的右側的這個底部（查看圖1）的背面。
一個多層橡膠彈簧的彈性試驗期間，水平力必須申請65 kN然后水平缸必須移位土30毫米，在這個過程中，我們獲得了從模擬信號的水平缸的力傳感器，然后我們要衡量的橡膠彈簧常數(shù)K為使用此公式K =（F1 + F2）/ 60（牛頓/毫米）的這個原因。
圖1試驗機的概貌
1-上部框架；2-垂直缸；3-移動框架；4-垂直力傳感器；5-力柱；6-垂直位移傳感器；7-試件；8-工具板；9-下部框架；10-組件框架；11-水平力傳感器；12-臥式圓筒；13-水平位移傳感器
2.壓力系數(shù)
壓力系統(tǒng)的原理可以被視為在圖2系統(tǒng)使用兩個液壓泵連接電機，所述液壓泵不超16兆帕，6毫升/轉(zhuǎn)和16毫升/轉(zhuǎn)流的工作壓力。泵站設計有一個壓力表計，過濾器等。泵的工作壓力（水平和垂直氣缸）是通過四個電磁閥分開。泵1被設計為三個不同的工作壓力（150,100,50 KN）。因此，為測定試驗高頻即液壓泵的速度可以用一個閥門來調(diào)節(jié)。試驗加載速度約為1mm/s，這也是在卸載工藝流程中。速度可以調(diào)整到大約2mm/ s，系統(tǒng)具有兩個閥來關閉，這些也是用于保護液壓泵。液壓系統(tǒng)的示意圖，可以理解在圖2中，電磁閥的控制和改變可以在表1可以看出。
圖2液壓原理圖
1,2,3,4-減壓閥；5,6-電磁整流閥；7,8-單向收縮藥；9-流量控制的單向閥，電磁閥；10,11,12-整流器；13-單向閥；14-閘閥；15-過濾器；16-壓力計；17-空氣濾清器
表1液壓系統(tǒng)動作圖
標準態(tài)
主缸快速前進
主缸緩慢前進
主缸緩慢返回
主缸快速返回
臥式液壓缸左前進
臥式液壓缸右前進
主缸液壓1
主缸液壓2
主缸液壓3
3.采集卡和驅(qū)動控制
對于數(shù)據(jù)的控制和采集我們使用了兩個不同的卡：一個模擬卡收集從傳感器的信號以及另一個收集數(shù)字卡控制的開關閥信號。這兩種卡是研華卡，這些卡都是臺灣制造，他們也控制使用LabVIEW，該驅(qū)動程序的LabVIEW必須下載從Advantechl公司的網(wǎng)站。這種模擬卡是由PCL 818 L16路單端或8路差分模擬量輸入，40千赫,12比特的A/ D轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換時間25微秒）?？删幊淘鲆鎸τ诿總€輸入通道（最多8個）與DMA的自動通道/增益進行掃描。這種數(shù)字I/O卡有32個隔離的PCL-730 DIO信道（16個輸入和16個輸出），硬件結構，你可以在圖3看出。
顯示屏
↓↑
模擬傳感器 → PCL818LS →控制計算機→輸出
16頻 A/D ↓ ↑
PCL730(I/O 16頻)
↑ ↓
AVDAM3920 ADAM3920
數(shù)字輸入 ↓ ↓
24伏 4頻 AVDAM3920 AVDAM3920
數(shù)字輸出 數(shù)字輸出
24伏 4頻 24伏 4頻
圖3硬件系統(tǒng)結構
4.控制程序的編程
一旦我們安裝驅(qū)動程序為研華卡程序可以啟動。該程序的配置是以LabVIEW為它顯示在圖4的一種基本的控制。
垂直圓柱體
最后階段 開始階段
第二階段
第三階段 第一階段
臥式圓筒
初始點
圖4. 氣缸的控制過程視圖
在開始階段，垂直氣缸壓縮橡膠彈簧，到它檢測的65千牛的力，然后臥式筒體必須移動+ 30毫米到右側，然后返回到左邊-60mm的，然后移動到右邊+30毫米和停止，和垂直氣缸回到它原來的點（圖4看到）。在這個組合過程中的難點之一是控制運動，因為這種運動必須同步，以避免兩個油缸碰撞。在這種情況下，我們將只顯示氣缸控制由于這個程序的完全控制，也擴展到本報告中表明我們也只會顯示背面板程序控制測試。這LabVIEW程序主要是通過使用所謂的層疊順序結構的元件，該元件由一個或更多的子圖或幀，即按順序執(zhí)行設計的。使用堆疊式順序結構以確保一個子圖的另一個子圖的之前或之后執(zhí)行。
4.1起步階段
你可以在圖5中看到，在第一階段，在當垂直圓筒下來直到垂直力傳感器獲得的力65KN相對于橡膠彈簧則氣缸停止，并保持在這個位置，直到測試完成時（參見圖4）。
4.2第一階段
對于水平缸的控制，我們必須首先使用水平位移傳感器獲得初始位置，然后我們可以標記在這個初始點我們的起點和基礎，可以使我們的位移與氣缸數(shù)有+ 30毫米（查看圖6）的控制。
4.3第二階段
在第二階段的水平氣缸的返回必須擴展 - 60mm到左側然后停止，在這個過程中，我們必須取得氣缸施加在橡膠彈簧（參見圖7）力的測量。
4.4第三階段
在第三階段，氣缸必須返回+30mm到右邊，然后停止到原始點（第一階段）（參見圖8）。
4.5最后階段
一旦水平氣缸已經(jīng)返回到原始點（第一階段）并且程序已關閉水平圓柱所有的閥門，然后垂直油缸必須開始工作。在這種情況下，垂直氣缸使用的垂直位移傳感器，使氣缸回到原來的工作點，但在開始時，因為我們需要控制施加到彈簧橡膠的力，我們必須使用力傳感器來做到這一點（參見圖9）。
圖5.立式汽缸的開始階段
圖6.臥式氣缸的第一階段
圖7.臥式氣缸的第二階段
圖8.臥式氣缸的第三階段
圖9.立式氣缸的最后階段
堆疊的序列結構為多幀序列，以便序列的運行，我們用10序列在該程序過程中從0到9；在這篇報告中我們只顯示主要的階段，對于介質(zhì)階段主要是控制閥門最后階段的關閉。這是因為我們使用的是閥的通斷閥和保留的最后一個進程的內(nèi)存，所以我們必須小心，當我們利用堆疊順序結構來編程的時候。例如，你可以看到圖10，這表明最后階段9是當垂直缸停在初始點時。
圖10.立式氣缸的最后一幀
從水平位移傳感器和水平力傳感器獲得的信號被用于繪制使用該橡膠彈簧的彈性的曲線，在測試過程中，我們可以測量橡膠彈簧的常數(shù)k。這讓我們知道生命周期的同事也讓我們知道了橡膠彈簧的情況，為了能夠?qū)@個程序有個清晰的理念，我們可以查看圖11，如你所見，F(xiàn)y,是水平方向的力信號（KN）和施水平位移信號（毫米），F(xiàn)1和F2分別是第一和第二級的測量結束時獲得的最終的力。在程序的最后階段能夠告訴我們多層橡膠彈簧的狀態(tài)，你可以在圖12中看到
圖11.橡膠彈簧的試驗過程中的數(shù)據(jù).
圖12. 應用程序數(shù)據(jù)的橡膠彈性曲線最后的基址圖
5.總結
虛擬儀器軟件LabVIEW被用來液壓缸的控制程序。這是一個簡單而可靠的軟件，而無需使用編碼程序來做這個。我們必須注意，唯一的問題是有圖書館的采集卡，我們要使用，如果這些都不是NI控制卡采集卡。這臺機器的發(fā)展有助于我們做出預防保養(yǎng)?？刂频脑囟疾浑y獲得，但該軟件可能是一個艱難的一步來完成它。但是，使用LabVIEW這步是簡單的一步。LabVIEW的其中一個優(yōu)勢就是在工作中可以以一種直觀的方式看出，當我們使用Visual看到并糾正程序中的任何錯誤時，不需要調(diào)試主要代碼C + +或其他編程語言。
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