曲晓华

（晋中学院 机械学院，山西 晋中 030600）

0 引言

液压阀在出厂之前应进行出厂试验，经检验合格后方可获得产品合格证。传统的液压阀检测通常使用手动加载、人工记录的方法，检测精度低，效率低下，无法满足生产厂家日益提高的测试要求。针对这一实际情况，本文设计了液压阀试验台。

1 电控系统设计

控制系统主回路如图1所示。本系统所选PLC为西门子公司S7-200系列中的CPU226，该机型具有16路数字量输入、24路数字量输出，可以满足本系统的基本控制需求；为了采集传感器数据，还选择了该系列中的EM235模拟量混合模块，该模块具有4个模拟量输入和1个模拟量输出，分别可以接4个传感器和1个用于驱动比例电磁铁的比例放大板，该模块具有12位精度，可以满足系统的测试和控制精度要求。

图1 控制系统主回路

PLC主控单元CPU226的电气原理图如图2所示。各电机的启停控制及各电磁阀的动作控制通过外部按钮及旋钮输入到PLC中，由于所控对象均为感性负载，因此输出点均与中间继电器相连，由中间继电器实现PLC输出与电磁阀、加热器及接触器之间的电气隔离，保证系统的可靠运行。

模拟量扩展模块EM235的电气原理图如图3所示，该模块可实现最高1 k Hz的采样频率。为确保在电磁干扰严重的环境下也能准确进行数据采样，选择4 mA～20 mA信号作为输入，同时以0 V～10 V信号作为比例放大板的输入，驱动比例电磁铁工作。本系统选用博士力士乐公司的FESE-1型电液比例节流阀控制液压回路的流量与压力，该阀具有位置感应传感器，可以实现闭环控制，从而有效确保了压力、流量的控制精度。

图2 CPU226的电气原理图

图3 EM235电气原理图

使用工控机作为上位机，实现数据存储、信号处理、曲线生成、打印制表等功能。工控机系统的原理图如图4所示。传感器数据采集由研华PCI-1710多功能数据采集卡实现，该卡具有16个单端模拟量输入口，精度为12位，可以采集温度、压力、流量、电机转矩和电机转速信号。通过该卡上的数字I／O通道，可以确定控制台面板上控制按钮的工作状态。选用研华PCI-1720型四通道隔离模拟量输出卡对系统温度、压力、流量、转速等参量进行调节，该卡具有控制稳定、精度高的优点。

为确保系统的测试精度，在考虑传感器量程、线性度、回滞特性、抗干扰能力、灵敏度、温度漂移等因素的前提下对传感器进行选型，如表1所示。

图4 工控机系统原理图

表1 传感器选型表

2 程序设计

上位机程序由VB开发，人机界面由触摸屏程序实现。该界面可以实现多通道采样数据的曲线生成与存储，还可以调取存储器中的历史数据，操作十分方便。

上位机通过串口通讯与PLC交互数据，完成数据库操作，用户可以随时调取实时及历史曲线，通讯程序如下：

3 结论

该试验台控制系统已投入运行，实际使用情况良好，可以满足用户高效、高精度的测量需求。本设计中PLC与触摸屏、工控机配置得当，提高了系统的操作性和可靠性，该设计思路值得在同类设计中推广。

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