教學(xué)液壓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　教學(xué)液壓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：當(dāng)今世界高端的教學(xué)液壓試驗(yàn)臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)，基本上已被美國(guó)、德國(guó)和日本所壟斷。而國(guó)內(nèi)目前不但教學(xué)液壓試驗(yàn)臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)比較落后，同時(shí)教學(xué)液壓試驗(yàn)臺(tái)性能檢測(cè)技術(shù)也非常落后，尚沒有真正意義上的測(cè)試數(shù)據(jù)精確、實(shí)驗(yàn)功能全面的專業(yè)性綜合性教學(xué)液壓試驗(yàn)臺(tái)。教學(xué)液壓試驗(yàn)臺(tái)發(fā)展的落后已經(jīng)成為制約我國(guó)教學(xué)液壓試驗(yàn)臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。</p><p

2、>　　關(guān)鍵詞：教學(xué) 液壓 試驗(yàn)臺(tái) 技術(shù)</p><p>　　隨著改革開放的不斷深入，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了前所未有的迅猛增長(zhǎng)，我國(guó)的綜合國(guó)力不斷增強(qiáng)。與此同時(shí)，我國(guó)的液壓技術(shù)也得到了前所未有的迅猛發(fā)展。液壓技術(shù)儼然已經(jīng)滲透到我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的諸多領(lǐng)域之中，并且不斷應(yīng)用在國(guó)民工業(yè)中。同時(shí)，液壓技術(shù)在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、汽車船舶等行業(yè)領(lǐng)域中也得到了大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，已經(jīng)逐步發(fā)展成為包括傳動(dòng)

3、、控制和檢測(cè)在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)。液壓氣動(dòng)傳動(dòng)與控制技術(shù)具有諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如液壓技術(shù)具有功率重量比大，壓力、流量可控性好，體積小，頻響高，易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，可柔性傳送動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)。而氣動(dòng)傳動(dòng)具有節(jié)能、無污染、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本等優(yōu)點(diǎn)，并容易與微電子、電氣技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制。因此，液壓氣動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中。而現(xiàn)今采用液壓傳動(dòng)的程度已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。液壓傳動(dòng)作為一種傳動(dòng)方式，由于

4、具備功率密度高，結(jié)構(gòu)小巧，配置靈活，組裝方便，可靠耐用等獨(dú)到的特點(diǎn)，已成功的應(yīng)用于一切需要中等以上功率輸出，并且需要對(duì)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行靈活控制和調(diào)節(jié)的地方，是現(xiàn)代化傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，盡管液壓技術(shù)在機(jī)械</p><p>　　1液壓及其試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國(guó)對(duì)液壓工業(yè)的發(fā)展都給子很大重視。而當(dāng)前世界液壓元件的總銷

5、售額約為350億美元。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界各主要國(guó)家液壓工業(yè)銷售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的2%-3.5%, 我國(guó)只占到1%左右。這也充分的說明我國(guó)液壓技術(shù)水平使用率比較低，而努力擴(kuò)大液壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)我國(guó)工業(yè)將有更加廣闊的發(fā)展前景。液壓氣動(dòng)技術(shù)具有相對(duì)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，比如液壓技術(shù)具有功率重量比大，壓力、流量可控性好，體積小，頻響高，易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，可柔性傳送動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)。而氣動(dòng)傳動(dòng)具有節(jié)能、無污染、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，并容易與微電子

6、和電氣技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制。因此，液壓與氣動(dòng)技術(shù)廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門。但是近年來，液壓氣動(dòng)技術(shù)面臨與機(jī)械傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，比如數(shù)控機(jī)床和一些中小型塑機(jī)已逐步采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。其最主要原因就是液壓技術(shù)存在滲漏、維護(hù)性差等缺點(diǎn)。為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，同時(shí)注意液壓氣動(dòng)技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，并不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)努力降低能耗，提高系統(tǒng)效率，適應(yīng)新的環(huán)保需求，提高可靠性和安

7、全性，這</p><p>　　2液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性</p><p><b>　　2.1實(shí)驗(yàn)的重要性</b></p><p>　　在人類對(duì)自然界規(guī)律的探索和認(rèn)識(shí)過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?？梢哉f沒有實(shí)驗(yàn)也就沒有現(xiàn)代科學(xué)。當(dāng)然，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中人是應(yīng)一直居于主導(dǎo)地位的。人們?cè)讷@得感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，必須通過頭腦的綜合和思維，上升成為理性認(rèn)

8、識(shí)，提出假設(shè)和廣義的規(guī)律性結(jié)論。為了檢驗(yàn)和驗(yàn)證理性結(jié)論的正確性，人們還必須主動(dòng)地、積極的投身到科學(xué)實(shí)驗(yàn)中去，用理論來指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，并由實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析中來不斷充實(shí)、驗(yàn)證和發(fā)展理論，增加理論的深度和廣度。因此，對(duì)于每一個(gè)獻(xiàn)身于科學(xué)的人，特別是工程技術(shù)人員，都應(yīng)對(duì)所從事的學(xué)科中的實(shí)驗(yàn)技術(shù)予以充分的重視。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)技術(shù)涉及的知識(shí)面比較廣，如:機(jī)械學(xué)、電工學(xué)、計(jì)算技術(shù)、應(yīng)用光學(xué)、液壓流體力學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)及現(xiàn)

9、代控制理論等;且實(shí)驗(yàn)技術(shù)本身隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也在日新月異地更新和發(fā)展。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)的發(fā)展也非常迅速，其應(yīng)用范圍也愈來愈廣，因而對(duì)它的元件和系統(tǒng)的性能要求也就愈來愈高。因此，為了確定和考核液壓系統(tǒng)及其組成元件完整的性能參數(shù)、品質(zhì)指標(biāo)等所進(jìn)行的測(cè)試、實(shí)驗(yàn)工作，也就需要滿足更高的要求。液壓教學(xué)要與液壓技術(shù)發(fā)展同步，需要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，讓學(xué)生了解不斷發(fā)展的液壓技術(shù)狀況，并通過教

10、學(xué)實(shí)驗(yàn)掌握它們，以培養(yǎng)真正能夠適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的液壓技術(shù)人才。</p><p>　　2.2液壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　液壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備是指在液壓實(shí)驗(yàn)中，為完成一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃褂玫脑O(shè)備的總稱。它主要包括三部分:實(shí)驗(yàn)對(duì)象、基本設(shè)備和輔助設(shè)備。具體如下:</p><p>　　(1)實(shí)驗(yàn)對(duì)象它可以是實(shí)際應(yīng)用的液壓元件和系統(tǒng)、新研制的樣機(jī);也可以是為某實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩鴮ｉT

11、設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，如噴嘴一擋板閥壓力靜特性實(shí)驗(yàn)裝置等，這些俗稱被試件。</p><p>　　(2)基本設(shè)備它們是進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn)時(shí)必備的主要設(shè)備。包括有液壓源、實(shí)驗(yàn)臺(tái)架和油箱等。</p><p>　　(3)輔助設(shè)備它們是為完成一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃枰囊恍└郊釉O(shè)備，如加載裝置、冷卻和加熱裝置、檢測(cè)裝置、過濾裝置、環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備和安全保護(hù)裝置等。</p><p>　　3液壓實(shí)

12、驗(yàn)的自動(dòng)化問題</p><p>　　對(duì)于實(shí)驗(yàn)工作者來說，其工作中心之一就是力求探討簡(jiǎn)單易行的高效率實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)制造先進(jìn)的測(cè)試儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為此，必須經(jīng)常了解和吸收先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果，并把它們及時(shí)引進(jìn)到現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)工作中來，以改進(jìn)或代替原有的實(shí)驗(yàn)裝置。其目的均在于“快”而“準(zhǔn)”地獲得所需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。概括起來就是要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程全盤自動(dòng)化。所謂全盤自動(dòng)化，就是在沒有人參與的情況下，從實(shí)驗(yàn)過程的程序控制、過程的監(jiān)視、實(shí)

13、驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、整理、分析，直到最后以數(shù)字顯示、打印記錄、繪出實(shí)驗(yàn)曲線、以信息方式存貯等形式，快而準(zhǔn)地提供所要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。</p><p>　　3. 1液壓實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化趨勢(shì)</p><p>　　自六十年代以來的二十多年中，電子技術(shù)飛速發(fā)展，大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)、數(shù)字化儀表的大量應(yīng)用、數(shù)字計(jì)算機(jī)的推廣和使用等，在此基礎(chǔ)上，國(guó)外已有了以計(jì)算機(jī)為主題的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，由此也出現(xiàn)了一門新的學(xué)科一計(jì)

14、算機(jī)輔助測(cè)試。計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試所設(shè)計(jì)的范圍除了微型計(jì)算機(jī)和測(cè)試技術(shù)外，還有數(shù)字信號(hào)處理，可靠性及現(xiàn)代控制理論等。液壓計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)是利用計(jì)算機(jī)建立一套數(shù)據(jù)采集和數(shù)字控制系統(tǒng)，與試驗(yàn)臺(tái)連接起來，由計(jì)算機(jī)對(duì)各種試驗(yàn)參數(shù)，如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速、扭矩等參量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、量化和處理并輸出測(cè)試結(jié)果。在試驗(yàn)過程中，計(jì)算機(jī)還可根據(jù)數(shù)字反饋或人工輸入要求，對(duì)測(cè)試過程進(jìn)行控制，達(dá)到計(jì)算機(jī)密切跟蹤和控制試驗(yàn)臺(tái)及試件狀態(tài)的目的，從而以高速、高精度完

15、成對(duì)液壓產(chǎn)品的性能測(cè)試。</p><p>　　在液壓實(shí)驗(yàn)全盤自動(dòng)化的過程中，液壓實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域己廣泛引進(jìn)了計(jì)算機(jī)，例如美國(guó)的MOOG公司制造了由計(jì)算機(jī)控制的電液伺服閥實(shí)驗(yàn)臺(tái)、日本制鋼所擁有的由計(jì)算機(jī)控制的液壓泵性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)等。國(guó)內(nèi)近年來有些單位也在著手進(jìn)行這方面的工作，在計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)(CAT)方面已取得了一些較好的成果。其實(shí)在液壓實(shí)驗(yàn)室中，小規(guī)模的、局部的自動(dòng)化儀器和裝置己在普遍應(yīng)用。例如實(shí)驗(yàn)參數(shù)的自動(dòng)巡回檢測(cè)、油溫的

16、自動(dòng)控制裝置、實(shí)驗(yàn)壓力的超壓報(bào)警和卸荷保護(hù)措施、驅(qū)動(dòng)用直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和穩(wěn)速裝置、可程序控制頻率特性分析儀、快速富里哀變換分析儀以及各種帶BCD輸出的和GP-IB接口的數(shù)字式測(cè)試儀器等，都具有局部的自動(dòng)功能和有較強(qiáng)的對(duì)自動(dòng)化的適應(yīng)能力。</p><p>　　3.2計(jì)算機(jī)控制液壓自動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成</p><p>　　計(jì)算機(jī)控制的領(lǐng)域是非常廣泛的，控制對(duì)象從小到大，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜都可以用計(jì)算機(jī)

17、控制。計(jì)算機(jī)既可以控制單個(gè)液壓元件的運(yùn)動(dòng)方向，也可以調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力或流量。既可完成對(duì)單個(gè)回路參數(shù)的簡(jiǎn)單控制，也可進(jìn)行復(fù)雜規(guī)律和多變量解藕控制、最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制等。以計(jì)算機(jī)為主體的液壓自動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠以極高效率、快而準(zhǔn)地得到完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的精度和可靠性，大大地節(jié)約了人力和時(shí)間，改善了勞動(dòng)條件。因此現(xiàn)在計(jì)算機(jī)控制正逐步廣泛應(yīng)用在液壓實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)中。</p><p>　　一般以計(jì)算機(jī)為主體的自動(dòng)實(shí)

18、驗(yàn)系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。軟件是通過計(jì)算機(jī)能了解的一種高級(jí)語言而編輯的專門實(shí)驗(yàn)程序和數(shù)據(jù)處理程序，它可以以磁盤的形式提供。硬件一般包括計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備、實(shí)驗(yàn)臺(tái)和控制裝置。由于液壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)眾多，控制方式不一，下面僅從兩種典型的計(jì)算機(jī)控制液壓系統(tǒng)來進(jìn)行說明。</p><p>　　(1)開環(huán)控制系統(tǒng)一般的開環(huán)控制系統(tǒng)。控制器根據(jù)輸入值去控制執(zhí)行元件完成被控參數(shù)的要求。</p><p>　

19、　在計(jì)算機(jī)控制中將控制器用計(jì)算機(jī)代替，計(jì)算機(jī)的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)是數(shù)字式元件，如:高速開關(guān)閥或數(shù)字式比例閥，就可以直接接到液壓缸或液壓馬達(dá)上。如果是常規(guī)的比例閥或電液伺服閥就需要在計(jì)算機(jī)輸出口接一個(gè)數(shù)一模轉(zhuǎn)換器(D/A)。</p><p>　　(2)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是將輸出信號(hào)反饋后和輸入信號(hào)比較再進(jìn)行控制的系統(tǒng)，因此具有控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，適合于控制性能要求高的系統(tǒng)。由于計(jì)算機(jī)完成控制功能的

20、不同，有以下幾種方式:</p><p>　　①計(jì)算機(jī)作為輸入信號(hào)處理器的控制系統(tǒng)所示的一個(gè)閉環(huán)連續(xù)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入、輸出均是模擬量，計(jì)算機(jī)接收從鍵盤、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置或是更高一級(jí)管理計(jì)算機(jī)中獲得的原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入該系統(tǒng)前必須經(jīng)過數(shù)一模轉(zhuǎn)換(D/A)，轉(zhuǎn)換成模擬量才行。</p><p>　　②計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)(數(shù)字控制系統(tǒng))雖然控制對(duì)象可以不相同，控制參數(shù)也可以有千差萬別的變化，但對(duì)于計(jì)

21、算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)來說都具有共同的工作原理和結(jié)構(gòu)。下面的是一個(gè)軋鋼厚度控制系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。圖中，計(jì)算機(jī)和數(shù)一模轉(zhuǎn)換器及模一數(shù)轉(zhuǎn)換器等作為一個(gè)數(shù)字控制器，代替連續(xù)式閉環(huán)系統(tǒng)中的求和點(diǎn)和校正電路組成的模擬式控制器，除了實(shí)現(xiàn)校正電路功能之外，通過軟件還能實(shí)現(xiàn)比一般模擬式電路難以實(shí)現(xiàn)的功能，獲得比較優(yōu)良的控制功能。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，在計(jì)算機(jī)輸出端采用數(shù)一模轉(zhuǎn)換器(D/A)，在反饋回路的厚度傳感器后面增加一個(gè)模一數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/

22、D)，以便在計(jì)算機(jī)上方便地進(jìn)行信號(hào)處理。</p><p>　　3. 3液壓實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化的實(shí)施方案</p><p>　　概括起來說，任何實(shí)驗(yàn)設(shè)備不外乎要求具有兩種功能，一為控制功能;一為測(cè)量功能。所謂控制功能一般包括:實(shí)驗(yàn)的開始和停止、實(shí)驗(yàn)步驟(或程序)的排列、動(dòng)力源的啟動(dòng)、實(shí)驗(yàn)參數(shù)的調(diào)節(jié)等等。此外，更重要的是要求在實(shí)驗(yàn)過程中，自動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)要具有一定的判斷能力，如根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)作出參數(shù)調(diào)整

23、的判斷;出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)查出故障所在位置，并作出停止或繼續(xù)進(jìn)行的判斷。當(dāng)然，有些控制功能的完成是要人來參與的。至于測(cè)量功能是容易理解的，除了在實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)量出各個(gè)所需要的參數(shù)值外，還要求達(dá)到能整理、分析數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、顯示、記錄等，這就是數(shù)據(jù)處理的能力。上述這兩方面的基本功能是互相依賴的。如控制功能對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的調(diào)節(jié)就需要根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量的數(shù)值;而參數(shù)的測(cè)量又是在控制功能的指揮下進(jìn)行的。既然這兩種功能概括了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的工作，所以實(shí)驗(yàn)

24、自動(dòng)化的著眼點(diǎn)也就圍繞著它們來進(jìn)行。</p><p>　　(1)作為控制功能上的輸入指令型式一般有:</p><p>　?、儆|點(diǎn)開閉:它代表著邏輯狀態(tài)的變化，是最簡(jiǎn)單的作為控制功能的輸入指令。如液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的起動(dòng)按鈕;用電接點(diǎn)壓力表的上限觸點(diǎn)控制電磁卸荷閥的超壓保護(hù)裝置。當(dāng)觸點(diǎn)處于斷開位置(邏輯0狀態(tài))，液壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)正常工作。一旦壓力達(dá)到上限值時(shí)，觸點(diǎn)閉合，處于閉合位置(邏輯1狀態(tài))，在

25、此控制指令下，電磁卸荷閥線圈通電，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)，即處于故障待查狀態(tài)。</p><p>　　②信號(hào)特征量的變化:對(duì)于模擬量信號(hào)而言，其特征量有振幅、頻率、相位等;而數(shù)字量信號(hào)有高、低電平(或正、負(fù)電平)狀態(tài)之分。這種信號(hào)的指令是以其特征量的變化來表現(xiàn)的，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)必須對(duì)它作出相應(yīng)的響應(yīng)。它可以直接控制，也可以與反饋信號(hào)比較后，以誤差信號(hào)的形式來控制。</p><p>　　(2)測(cè)量功能一般

26、來講，實(shí)驗(yàn)中任何參數(shù)都是可以直接被測(cè)量的。測(cè)量功能的任務(wù)是必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)快而準(zhǔn)地完成被測(cè)參數(shù)的度量工作，然后以要求的形式提供測(cè)量結(jié)果。</p><p>　　在液壓實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量的結(jié)果主要有下列三種基本形式:</p><p>　?、龠壿嫚顟B(tài)變化。這種形式的測(cè)量結(jié)果均是由各種觸點(diǎn)開閉裝置提供的。如壓力繼電器、電接點(diǎn)壓力表和溫度計(jì)等，它們所提供的信號(hào)表示被測(cè)參數(shù)在規(guī)定值以上還是以下。由于它們工

27、作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，因而相對(duì)于別的測(cè)量方式而言，價(jià)格也便宜。</p><p>　?、诹恐荡笮〉淖兓＿@種測(cè)量結(jié)果大都是各種傳感器提供的模擬量信號(hào)，都是比例于被測(cè)參數(shù)大小的電量信號(hào)。</p><p>　?、垲l率或周期的變化。這種測(cè)量結(jié)果一般是由產(chǎn)生脈沖輸出的參數(shù)傳感器提供的。以脈沖信號(hào)的頻率(或周期)的變化表征著被測(cè)參數(shù)的量值變化。</p><p>　　綜上所述，控

28、制功能的實(shí)現(xiàn)是通過開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)來執(zhí)行的。主控信號(hào)由人設(shè)定或編入計(jì)算機(jī)程序:反饋信號(hào)由測(cè)量功能的各種傳感器提供。這樣，將主控信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較以后，以誤差信號(hào)的形式經(jīng)過放大后輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、電磁鐵等)，完成所要求的控制作用。</p><p>　　4液壓教學(xué)基本回路概況</p><p>　　液壓回路按在液壓系統(tǒng)中的功用可以分為:壓力控制回路一控制整個(gè)系統(tǒng)或局部油路

29、的工作壓力;速度控制回路一控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度;方向控制回路一控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向的變換和鎖停;多執(zhí)行元件控制回路一控制幾個(gè)執(zhí)行元件相互間的工作循環(huán)。</p><p><b>　　4.1速度控制回路</b></p><p>　　速度控制回路包括調(diào)速回路、速度換接回路、增速與減速回路等。但在液壓系統(tǒng)中，調(diào)速回路性能往往對(duì)系統(tǒng)的整個(gè)性能起著決定性的影響，特別是那些對(duì)

30、執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)要求較高的液壓系統(tǒng)(如機(jī)床液壓系統(tǒng)等)尤其如此。因此，調(diào)速回路在液壓系統(tǒng)中占有突出的地位，其它基本回路則常是圍繞著調(diào)速回路來匹配的。下面根據(jù)其重要性不同分別加以具體說明。</p><p>　　(1)調(diào)速回路按速度的調(diào)節(jié)方法分，調(diào)速回路有如下三種型式:</p><p>　?、俟?jié)流調(diào)速。即采用定量泵供油，依靠流量控制閥調(diào)節(jié)流入或流出執(zhí)行元件的流量實(shí)現(xiàn)變速。節(jié)流調(diào)速回路根據(jù)所用流量

31、控制閥的不同，有普通節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路和調(diào)速閥的回路兩種回路;又根據(jù)流量控制閥在回路中的位置不同，有進(jìn)口節(jié)流、出口節(jié)流和旁路節(jié)流。</p><p>　?、谌莘e調(diào)速。即依靠改變變量泵和(或)改變變量液壓馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)變速。它有變量泵與定量執(zhí)行元件(液壓缸或液壓馬達(dá))、變量泵與變量液壓馬達(dá)以及定量泵與變量馬達(dá)等幾種組合形式。容積式調(diào)速多采用閉式回路。</p><p>　　③容積節(jié)流調(diào)速(聯(lián)

32、合調(diào)速)。即依靠變量泵和流量控制閥的聯(lián)合調(diào)速。其特點(diǎn)是由流量控制閥改變輸入或流出執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度，同時(shí)又通過變量泵自身調(diào)節(jié)過程使其輸出的流量和流量閥所控制的流量相適應(yīng)。它就是有前面兩種調(diào)速回路進(jìn)行組合而成，在此不做詳細(xì)介紹。</p><p>　　按油液在油路中的循環(huán)形式分，調(diào)速回路有如下兩種回路:</p><p>　?、匍_式回路。油液在油路中的循環(huán)路線為:泵的出口~執(zhí)行元件~油箱一

33、泵的入口。開式回路的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能使油液較好地冷卻和使雜質(zhì)沉淀，但油箱尺寸大，空氣和雜物易進(jìn)入回路中。由于節(jié)流調(diào)速回路發(fā)熱較多，故實(shí)際應(yīng)用中節(jié)流調(diào)速回路都采用開式回路。</p><p>　?、陂]式回路。油液在油路中的循環(huán)路線為:泵的出口~執(zhí)行元件一泵的入口。即油液形成閉式循環(huán)。閉式回路的特點(diǎn)上油箱尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，減少了空氣和雜物進(jìn)入回路的機(jī)會(huì)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，油液散熱條件差，需要輔助泵向系統(tǒng)供油，以彌補(bǔ)泄露和

34、冷卻。容積式調(diào)速回路要求結(jié)構(gòu)緊湊、污染少，因此采用閉式回路較多，但也有采用開式回路的。</p><p>　　(2)快速運(yùn)動(dòng)回路與速度換接回路為了提高生產(chǎn)率，一般都要求執(zhí)行元件在空載行程時(shí)做快速運(yùn)動(dòng)，而在一些設(shè)備中，又常要求液壓執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中從一種速度變換成另一種運(yùn)動(dòng)速度，這就需要用到快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路?？焖龠\(yùn)動(dòng)回路形式常有差動(dòng)連接、用輔助液壓缸、雙泵供油等幾種，速度換接回路中常有快進(jìn)速度與工作速

35、度換接和兩種工作速度間的換接兩種。</p><p>　　4. 2方向控制回路</p><p>　　方向控制回路的作用是利用各種方向閥來控制液壓系統(tǒng)中液流的方向和通斷，以使執(zhí)行元件換向、啟動(dòng)和停止(包括鎖緊)。常用的有兩種:換向回路與鎖緊回路。由于在速度控制回路、壓力控制回路及多執(zhí)行元件控制回路中經(jīng)常要用到換向閥來進(jìn)行方向控制，鎖緊也用在某些特定場(chǎng)合，這里不再做進(jìn)一步的介紹。</p&g

36、t;<p>　　4. 3壓力控制回路</p><p>　　壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)整體壓力或局部壓力的回路，主要有調(diào)壓回路、保壓回路、減壓回路、增壓回路及平衡回路等多種形式。調(diào)壓回路中又分為單級(jí)調(diào)壓、二級(jí)調(diào)壓和多級(jí)調(diào)壓回路。卸荷回路又分為執(zhí)行元件需要保壓和不需要保壓的卸荷回路兩種。減壓回路又分為單級(jí)減壓和二級(jí)減壓回路。</p><p>　　4. 4多執(zhí)行元件控制

37、回路</p><p>　　如果由一個(gè)油源給多個(gè)執(zhí)行元件供油，各執(zhí)行元件會(huì)因回路中的壓力、流量的相互影響而在動(dòng)作上受到牽制。我們可以通過壓力、流量、行程控制來實(shí)現(xiàn)多執(zhí)行元件預(yù)定動(dòng)作的要求。多執(zhí)行元件控制回路又分為順序動(dòng)作回路、同步回路、互不干擾回路和多路換向閥控制回路四種。這里主要介紹前兩種。順序回路中又有用壓力控制式、行程控制式和時(shí)間控制式三種回路，壓力控制式中又可以采用順序閥或壓力繼電器來實(shí)現(xiàn)壓力順序控制。同步

38、回路又有液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)、串聯(lián)液壓缸、采用調(diào)速閥的并聯(lián)液壓缸、采用同步液壓馬達(dá)等多種同步形式。</p><p>　　5液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)教學(xué)回路的設(shè)計(jì)</p><p>　　通過對(duì)液壓教學(xué)回路進(jìn)行分析，結(jié)合己有實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)際情況對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的回路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，共分成三大模塊:調(diào)速回路塊、壓力回路塊和多執(zhí)行元件回路塊。借助三大模塊能完成十多種液壓基本回路實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以自行設(shè)計(jì)回路，選擇回路模塊以外的元件自己組

39、裝，并通過編制相應(yīng)的PLC控制程序變換來實(shí)現(xiàn)。下面分別對(duì)各個(gè)回路塊的功能進(jìn)行具體說明。</p><p>　　調(diào)速回路塊功能。它可以實(shí)現(xiàn)變量泵的無級(jí)調(diào)速、進(jìn)油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速、進(jìn)回油節(jié)流調(diào)速、旁路節(jié)流和多種速度換接回路功能，綜合了液體回路基本實(shí)驗(yàn)中的差動(dòng)增速、換向回路等。該模塊中工作缸25用變量泵5供油，負(fù)載缸26用定量泵6供油，兩個(gè)泵各配置一個(gè)溢流閥用于限定回路最大工作壓力，通過萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇進(jìn)入該模塊。

40、以下對(duì)其各種功能回路進(jìn)行具體說明。變量泵的無級(jí)調(diào)速主要通過改變變量泵5的有效工作容積來實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中通過旋動(dòng)變量泵5的調(diào)節(jié)旋鈕來改變其容量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。</p><p>　　進(jìn)油節(jié)流調(diào)速電磁鐵通斷如表2-2所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“進(jìn)油調(diào)速回路”按鈕啟動(dòng)該回路，再按定量泵“啟動(dòng)”按鈕啟動(dòng)定量泵，調(diào)定溢流閥8的壓力為負(fù)載回路最大壓力，幾秒鐘后啟動(dòng)變量泵S，調(diào)定溢流閥7的壓力為工作回路最大壓力，至此該回路實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作完成;接著

41、按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕，回路開始自動(dòng)運(yùn)行，其過程如下:負(fù)載缸26活塞桿先伸出，接著工作缸25活塞桿伸出，通過控制程序自動(dòng)變更負(fù)載回路端的比例溢流閥10的控制電流和電液比例閥控制器開關(guān)換接改變比例調(diào)速閥11控制電流進(jìn)而分別改變負(fù)載壓力和工作缸速度，以便上位機(jī)輸出調(diào)速時(shí)的速度一負(fù)載曲線</p><p>　　(工作缸25進(jìn)油口接壓力傳感器犯測(cè)量負(fù)載壓力，工作缸的活塞桿端接速度傳感器33測(cè)量工作缸的工進(jìn)速度);當(dāng)工作缸活

42、塞桿觸動(dòng)行程開關(guān)4XK后，工作缸25活塞桿先縮回，觸動(dòng)行程開關(guān)1XK后，負(fù)載缸26活塞桿縮回，一次實(shí)驗(yàn)完成。若實(shí)驗(yàn)結(jié)果不滿足要求，只須先用“復(fù)位”按鈕使回路復(fù)位，再按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕就可再循環(huán)實(shí)驗(yàn)一次;若是要結(jié)束回路，先用“復(fù)位”按鈕使回路復(fù)位，再停止變量泵5和定量泵6，關(guān)閉電源。</p><p>　　回油節(jié)流調(diào)速回路電磁鐵通斷。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“回油調(diào)速回路”按鈕啟動(dòng)該回路，再先后啟動(dòng)定量泵6和變量泵5，分別

43、調(diào)節(jié)溢流閥8和溢流閥7限定負(fù)載回路和工作回路的最大壓力;接著按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕，回路便開始自動(dòng)運(yùn)行，其過程如下:負(fù)載缸26活塞桿先伸出，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后工作缸25活塞桿快速伸出，當(dāng)工作缸活塞桿觸動(dòng)行程開關(guān)2XK后，工作缸25活塞桿工進(jìn)，此時(shí)通過手動(dòng)調(diào)節(jié)回油路上的調(diào)速閥12開度及控制程序自動(dòng)變更比例溢流閥10的控制電流分別改變工作缸速度和負(fù)載壓力，當(dāng)工作缸活塞桿觸動(dòng)行程開關(guān)4XK后，工作缸25活塞桿縮回，觸動(dòng)行程開關(guān)1 XK后，負(fù)載缸2

44、6活塞桿縮回，一次實(shí)驗(yàn)完成。同進(jìn)油調(diào)速回路一樣，選擇再做實(shí)驗(yàn)一次或結(jié)束實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　進(jìn)回油節(jié)流調(diào)速回路電磁鐵通斷。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“進(jìn)回油調(diào)速回路”按鈕啟動(dòng)該回路，同回油調(diào)速回路一樣，啟動(dòng)定量泵6和變量泵5，調(diào)定負(fù)載回路和工作回路的最大壓力，按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕回路自動(dòng)運(yùn)行，其過程與回油節(jié)流調(diào)速回路類似，主要區(qū)別在工作缸25工進(jìn)時(shí)由控制程序自動(dòng)變更比例溢流閥10控制電流和手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)速閥12開度結(jié)合電

45、液比例調(diào)速閥控制器程控開關(guān)換接分別改變負(fù)載壓力和工作缸工進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)進(jìn)回油共同調(diào)速。一次實(shí)驗(yàn)完成后，也如前面回路一樣，選擇再做實(shí)驗(yàn)一次或結(jié)束實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　旁路節(jié)流調(diào)速回路電磁鐵通斷如表2-5所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“旁路調(diào)速回路”按鈕啟動(dòng)該回路，如前面回路一樣，啟動(dòng)兩個(gè)泵并調(diào)定回路最大壓力，回路自動(dòng)運(yùn)行后過程如前面回路一樣，主要區(qū)別在工作缸25工進(jìn)時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)旁油路上的節(jié)流閥15開度和控制程序自動(dòng)變更比例

46、溢流閥10控制電流分別來改變缸速度和負(fù)載壓力，實(shí)現(xiàn)旁路節(jié)流。一次實(shí)驗(yàn)完成后，也同前面回路一樣來選擇再做實(shí)驗(yàn)一次或結(jié)束實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　速度換接回路可以通過控制比例調(diào)速閥開口和工作缸回油路上的兩個(gè)單向調(diào)速閥開度來實(shí)現(xiàn)多種速度換接功能，這里以表2-6所示電磁鐵通斷狀況的回路為例進(jìn)行說明。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“速度換接回路”按鈕啟動(dòng)該回路，如前面回路一樣，回路自動(dòng)運(yùn)行后，工作缸25先快進(jìn)，觸動(dòng)行程開關(guān)2XK后，在單

47、向調(diào)速閥12作用下I工進(jìn)，觸動(dòng)行程開關(guān)3XK后，工作缸25在單向調(diào)速閥12和13共同作用下II工進(jìn)，速度由快逐漸變慢。一次實(shí)驗(yàn)完成后，也如前面回路來選擇再做一次實(shí)驗(yàn)或結(jié)束實(shí)驗(yàn)。兩種工進(jìn)速度分別通過調(diào)節(jié)單向調(diào)速閥12和同時(shí)調(diào)節(jié)單向調(diào)速閥12, 13的開度來改變，且兩個(gè)單向閥開度都調(diào)節(jié)在比較小的位置。</p><p>　　減壓回路電磁鐵通斷如表2-7所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“減壓回路”按鈕啟動(dòng)該回路，再按定量泵“啟動(dòng)”按

48、鈕啟動(dòng)定量泵6，調(diào)定溢流閥7壓力為回路最大壓力，接著按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕，回路自動(dòng)運(yùn)行，其具體過程為:工作缸25活塞桿先伸出，同時(shí)調(diào)節(jié)減壓閥15開度，通過測(cè)壓點(diǎn)2接壓力表測(cè)量減壓后的壓力即為工作缸工作壓力，觸動(dòng)行程開關(guān)3XK后，工作缸25活塞桿縮回，一次實(shí)驗(yàn)完成。如實(shí)驗(yàn)情況不理想，可先用“復(fù)位”按鈕使回路復(fù)位，再按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕回路再自動(dòng)運(yùn)行一次;如要結(jié)束實(shí)驗(yàn)，也先按“復(fù)位”按鈕使回路復(fù)位，再停止定量泵6，關(guān)閉電源。實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)

49、節(jié)減壓閥15開度來改變工作缸工作壓力。</p><p>　　二級(jí)調(diào)壓回路電磁鐵通斷如表2-8所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“二級(jí)調(diào)壓回路”按鈕啟動(dòng)該回路，再按定量泵“啟動(dòng)”按鈕啟動(dòng)定量泵6，調(diào)節(jié)溢流閥7壓力為回路最大壓力，接著按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕，回路自動(dòng)運(yùn)行，具體過程為:工作缸25活塞桿伸出，此時(shí)溢流閥8調(diào)定第一級(jí)壓力，工作缸活塞桿開始I工進(jìn)，觸動(dòng)行程開關(guān)2XK后，此時(shí)溢流閥9調(diào)定第二級(jí)壓力，工作缸活塞桿開始II工進(jìn)，

50、觸動(dòng)程開關(guān)3XK后，工作缸活塞桿縮回，一次實(shí)驗(yàn)完成。若要再做一次實(shí)驗(yàn)或結(jié)束實(shí)驗(yàn)，同減壓回路一樣操作即可。實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)節(jié)溢流閥8和9的開度改變各級(jí)壓力，由測(cè)壓點(diǎn)1和2接壓力表顯示各級(jí)壓力，并且溢流閥9的調(diào)定壓力比溢流閥8高。</p><p>　　平衡回路電磁鐵通斷如表2-9所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“平衡回路”按鈕啟動(dòng)回路，再按定量泵“啟動(dòng)”按鈕啟動(dòng)定量泵6，調(diào)定溢流閥7壓力為回路最大壓力，接著按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕，回

51、路自動(dòng)運(yùn)行，具體過程為，工作缸25活塞桿伸出，調(diào)節(jié)回油路上的順序閥14開度使工作缸活塞桿平緩伸出，觸動(dòng)行程開關(guān) 3XK后，工作缸活塞桿縮回，一次實(shí)驗(yàn)完成。要重做一次實(shí)驗(yàn)或是結(jié)束實(shí)驗(yàn)，如前面回路一樣操作即可。實(shí)驗(yàn)中通過在活塞桿端增加祛碼改變負(fù)載，相應(yīng)調(diào)節(jié)順序閥14開度使缸平緩伸出，實(shí)現(xiàn)平衡功能，并在測(cè)壓點(diǎn)2接壓力表測(cè)量工作缸的工作壓力。</p><p>　　保壓卸荷回路電磁鐵通斷如表2-10所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“保

52、壓回路”按鈕啟動(dòng)回路，如平衡回路一樣，啟動(dòng)定量泵6和調(diào)定回路最大壓力，接著按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕，回路自動(dòng)運(yùn)行，具體過程為:工作缸25活塞桿伸出，當(dāng)回路壓力上升到壓力繼電器設(shè)定壓力，泵開始卸荷，由單向閥鎖住工作缸工作壓力，卸荷達(dá)到設(shè)定時(shí)間后工作缸活塞桿縮回，一次實(shí)驗(yàn)完成。要要重做一次實(shí)驗(yàn)或結(jié)束實(shí)驗(yàn)，如前面回路一樣操作即可。實(shí)驗(yàn)中通過改變壓力繼電器設(shè)定值來改變工作回路的保持壓力。</p><p>　　雙缸順序動(dòng)作回

53、路電磁鐵通斷如表2-11所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“順序回路”按鈕啟動(dòng)回路，再按變量泵“啟動(dòng)”按鈕啟動(dòng)變量泵5，調(diào)定溢流閥7壓力為回路最大壓力，接著按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕，回路自動(dòng)運(yùn)行，具體過程為:缸25活塞桿先伸出，觸動(dòng)行程開關(guān)2XK后，缸26活塞桿伸出，觸動(dòng)行程開關(guān)4XK后，缸25活塞桿縮回，觸動(dòng)行程開關(guān)1 XK后，缸II活塞桿縮回，觸動(dòng)行程開關(guān)3XK后，變量泵5停止，一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束。若實(shí)驗(yàn)結(jié)果不滿足要求，可先按“復(fù)位”按鈕使回路復(fù)位，再啟

54、動(dòng)變量泵5，按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕，回路再運(yùn)行一次，若要結(jié)束實(shí)驗(yàn)，先按“復(fù)位”按鈕使回路復(fù)位，再關(guān)閉電源。該回路利用行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)雙缸的順序動(dòng)作，也可利用可編程控制器的定時(shí)器設(shè)定時(shí)間來實(shí)現(xiàn)缸順序伸出和縮回，也可將二者結(jié)合起來共同實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　同步回路電磁鐵通斷。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通電后按“同步回路”按鈕啟動(dòng)回路，調(diào)定溢流閥7壓力為回路最大壓力，接著按“自動(dòng)操作啟動(dòng)”按鈕，回路自動(dòng)運(yùn)行，具體過程為:通過調(diào)節(jié)單向調(diào)

55、速閥12, 13的開度使缸25,缸26活塞桿同時(shí)伸出，觸動(dòng)行程終點(diǎn)行程開關(guān)后，兩個(gè)缸活塞桿同時(shí)縮回，一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束。同雙缸順序回路一樣選擇重做實(shí)驗(yàn)一次或結(jié)束實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　上述實(shí)驗(yàn)回路可以通過增加元件和擴(kuò)充液壓油路板的空間，組成更多的實(shí)驗(yàn)回路，同時(shí)對(duì)其電氣控制硬接線和軟件程序進(jìn)行修改完成各種更為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)教學(xué)回路，更好的滿足教學(xué)需要，使教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)更好的與工業(yè)應(yīng)用結(jié)合起來，培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的液壓技術(shù)人員

56、。</p><p>　　5. 1數(shù)據(jù)采集技術(shù)概述</p><p>　　5.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用概況</p><p>　　數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支之一，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等問題。是以傳感器、信號(hào)的測(cè)量與處理、微型計(jì)算機(jī)等高技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)，其應(yīng)用性很強(qiáng)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，如光纖、超導(dǎo)、人工智能等新技術(shù)都應(yīng)用于數(shù)據(jù)

57、采集領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集技術(shù)也將會(huì)有廣闊的發(fā)展及應(yīng)用情景。</p><p>　　在智能儀器、信號(hào)檢測(cè)與處理及工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域等，都存在著信號(hào)的測(cè)量與控制的問題。將外部世界存在的溫度、壓力、流量、位移、液位等模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再搜集傳送到計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步處理的這一過程，即為“數(shù)據(jù)采集”，相應(yīng)的系統(tǒng)即為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)己在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、氣象、醫(yī)學(xué)等科技部門中獲得了廣泛

58、應(yīng)用，尤其是在空間技術(shù)中應(yīng)用更為普遍和重要。例如在飛機(jī)和導(dǎo)彈的研制過程中，需要對(duì)速度、加速度、壓力、溫度、振動(dòng)等一系列物理參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在航天飛行器的遙感、遙測(cè)與遙控中，在自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)中，在氣動(dòng)、強(qiáng)度、發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有非常重要的作用。人們可以通過對(duì)信號(hào)的測(cè)量(數(shù)據(jù)獲取)、處理、控制及管理來實(shí)現(xiàn)測(cè)、控、管的自動(dòng)化與一體化。</p><p>　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代測(cè)量和控制中，微型計(jì)

59、算機(jī)已廣泛的應(yīng)用于測(cè)量和控制，形成各種各樣的通用或?qū)Ｓ玫奈C(jī)測(cè)控系統(tǒng)，在這些應(yīng)用中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是必不可少的。</p><p>　　5.1.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)的輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)的輸入輸出通道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入又稱為數(shù)據(jù)的收集;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出又稱為數(shù)據(jù)的分配。</p><p>　　模擬信號(hào)以數(shù)字形式收集后

60、，便于存儲(chǔ)、傳輸、處理和顯示。數(shù)據(jù)收集的基本手段是模數(shù)轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換收集數(shù)據(jù)是將來自各式各樣傳感器的模擬量實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地測(cè)量或匯集起來，送入計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理系統(tǒng)的控制或記錄，顯示當(dāng)前值。數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)一般有三種模式可供選擇。</p><p>　　(1)規(guī)模較大的大型控制系統(tǒng)模擬信號(hào)采集數(shù)量多，而且需要進(jìn)行比較復(fù)雜的實(shí)時(shí)處理和分析，為了減輕中央控制系統(tǒng)的壓力，可以單獨(dú)采用一個(gè)數(shù)據(jù)采集處

61、理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。再通過串行或調(diào)制通信，完成采集系統(tǒng)和主控系統(tǒng)間的信息交換。但這種方法耗資巨大，只適用于綜合性的大工程。</p><p>　　(2)模塊子系統(tǒng)方式用戶根據(jù)工藝要求選用包含數(shù)據(jù)采集全套功能，甚至還包括數(shù)據(jù)分配全套功能在內(nèi)的模塊板。這種方法可以節(jié)省大量設(shè)計(jì)和調(diào)試工作量，把精力集中到開發(fā)應(yīng)用軟件上，且模塊板都經(jīng)過周密的設(shè)計(jì)和廣泛的考驗(yàn)，無論在設(shè)計(jì)質(zhì)量、可靠性和抗干擾措施上都是比完善的。</p>

62、<p>　　(3)折衷方案先用模塊板開發(fā)，成功后再根據(jù)要求購(gòu)買集成芯片并用印刷板來構(gòu)成靈巧實(shí)用的模擬子系統(tǒng)。</p><p>　　數(shù)據(jù)分配是數(shù)據(jù)收集的逆向轉(zhuǎn)換。在微機(jī)化的反饋控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)收集是作為控制系統(tǒng)的輸入，微機(jī)通過數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)輸出控制功能來閉合過程控制回路。數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)的特征指標(biāo)有:</p><p>　?、佥敵鲂盘?hào)是電流還是電壓，是否兼而有之，是否有隔離要求;<

63、/p><p>　?、谳敵鋈萘?，指輸出通道數(shù)(輸出的模擬信號(hào)點(diǎn)數(shù));</p><p><b>　　③輸出精度;</b></p><p><b>　?、茌敵龇€(wěn)定時(shí)間。</b></p><p>　　5. 2實(shí)驗(yàn)回路塊的數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　5. 2. 1實(shí)驗(yàn)臺(tái)回路系統(tǒng)數(shù)據(jù)

64、采集的方式</p><p>　　在液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)中，由于要對(duì)回路中的壓力和缸的工作速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量以驗(yàn)證理論的正確性，因而不可避免要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)回路系統(tǒng)的自動(dòng)控制，我們?cè)谠幸簤涸A(chǔ)上引入電液比例壓力閥、電液比例流量閥、壓力傳感器、速度傳感器來構(gòu)成液壓回路的閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過壓力傳感器、速度傳感器將回路中的壓力、速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由PLC的模擬量擴(kuò)展模塊對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，個(gè)人計(jì)算機(jī)通過串口

65、通信獲取PLC的數(shù)字信號(hào)，對(duì)回路的壓力、速度等進(jìn)行采集和控制，并輸出實(shí)驗(yàn)所需的曲線。</p><p>　　5. 2. 2實(shí)驗(yàn)臺(tái)回路系統(tǒng)中電液比例閥的選擇</p><p>　　(1)電液比例閥的定義及特點(diǎn)電液比例控制閥是一種可以根據(jù)輸入電氣信號(hào)，按比例對(duì)工作油液的壓力、流量和方向進(jìn)行控制的液壓控制閥。它的液壓閥部分無特殊要求，工作原理與普通開關(guān)型閥類似，但由于采用比例電磁鐵取代普通開關(guān)型液壓

66、閥的手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置或普通電磁鐵，因而可對(duì)液壓參量進(jìn)行遠(yuǎn)距離、高精度的連續(xù)控制。與開關(guān)型閥相比它的顯著優(yōu)點(diǎn)是:</p><p>　?、俨捎秒娦盘?hào)為輸入量來對(duì)液流的參數(shù)進(jìn)行控制，便于構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng);</p><p>　　②被控制的壓力、流量與輸入電信號(hào)成正比，可以用改變輸入信號(hào)的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)液流參數(shù)的連續(xù)控制;</p><p>　　③具有優(yōu)良的靜動(dòng)態(tài)特性;</p&

67、gt;<p>　　④抗污染性較好，工作可靠，使用維護(hù)要求較低;</p><p>　　⑤制造方便，價(jià)格較伺服閥便宜。</p><p>　　(2)電液比例閥的選用選用電液比例閥時(shí)應(yīng)考慮和注意以下問題:</p><p>　?、龠x用前應(yīng)詳細(xì)了解元件的工作原理、主要功能、性能、綜合考慮使用要求與價(jià)格因素，正確合理的選擇閥的類型。</p><p

68、>　?、诒壤y的功能參數(shù)選擇應(yīng)留有一定的裕量，一般額定壓力、流量應(yīng)高于系統(tǒng)實(shí)際使用值的10%-20%，性能參數(shù)應(yīng)滿足控制系統(tǒng)的要求。</p><p>　?、墼S多型號(hào)的比例閥有板式連接和插裝式結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要正確選擇安裝方式。</p><p>　?、芤话愕谋壤y有25%左右的零位死區(qū)，在1 OHZ以下，只宜用于開環(huán)控制系統(tǒng)中，閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)慎重選用高性能比例閥。</p&

69、gt;<p>　?、荼壤龎毫﹂y分為不同壓力等級(jí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力范圍正確選用之，才能達(dá)到預(yù)期的調(diào)節(jié)精度，提高閥的工作可靠性。</p><p>　　⑥流量控制閥不僅有不同流量調(diào)節(jié)范圍，還有不同流量變化型式，如是否線性變化，或加速、減速、各段加、減速度不同等。選用時(shí)可根據(jù)實(shí)際使用系統(tǒng)對(duì)流量變化要求考慮型號(hào)、規(guī)格。流量閥還應(yīng)保證一個(gè)使閥能正常工作的壓差。</p><p>　

70、?、叻较蜷y要合理選擇中位機(jī)能和過濾機(jī)能。為了使方向流量閥不受負(fù)載影響，可選用壓力補(bǔ)償器，穩(wěn)定閥上的壓降，提高流量穩(wěn)定性。</p><p>　　⑧工作介質(zhì)不同對(duì)閥密封有不同要求，用于海水中的閥，需要特殊密封，選用時(shí)應(yīng)注意產(chǎn)品樣本中的說明。</p><p>　　根據(jù)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的要求，參考以上原則，我們選用廣州機(jī)械研究所生產(chǎn)的BQ-FBB- II型電液比例調(diào)速閥和BY-lOB型的電液比例

71、壓力閥，由于PLC能夠接收的電壓信號(hào)為0-5 V，電流信號(hào)為0-20mA，因此要選用與比例閥相配套的比例閥控制器來對(duì)比例閥的信號(hào)進(jìn)行放大，并用PLC的程序來控制其動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速回路的自動(dòng)化，配套的比例控制器型號(hào)為BD-SPE-1000。</p><p>　　5.2.3實(shí)驗(yàn)回路塊中傳感器的選用</p><p>　　(1)傳感器的性能指標(biāo)及其主要作用傳感器的定義為:能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照

72、一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中敏感元件指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵隽哭D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。由于電子技術(shù)的進(jìn)步，使電學(xué)量具有便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等特點(diǎn)，因此通常傳感器用在將非電量轉(zhuǎn)換成電量輸出。作為一個(gè)非電量檢測(cè)系統(tǒng)，為了能驅(qū)動(dòng)顯示、記錄儀表，控制器或輸入微機(jī)，即相對(duì)輸出有一個(gè)具有一定精確度的輸出，還需借助信號(hào)預(yù)處理電路，對(duì)電量信號(hào)

73、進(jìn)行必要的放大、運(yùn)算、分析及特殊處理等。通常將這部分電路及基本轉(zhuǎn)換電路統(tǒng)稱為傳感器的測(cè)量電路。目前傳感器正向著集成化、功能化、智能化以及新材料、新工藝和新領(lǐng)域的方向發(fā)展。</p><p>　　傳感器的優(yōu)劣，一般通過若干主要指標(biāo)來表示。主要指標(biāo)如下:</p><p>　?、匍}值。指能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測(cè)變化量的最小被測(cè)輸入量值，即零位附近的分辨力。</p><p>

74、　?、谄?。指一定時(shí)間間隔內(nèi)傳感器輸出量存在有與被測(cè)輸入量無關(guān)的、不需要的變化。漂移包括零點(diǎn)漂移與靈敏度漂移。</p><p>　?、圻^載能力。指?jìng)鞲衅髟诓恢乱鹨?guī)定性能指標(biāo)永久改變的條件下，允許超過測(cè)量范圍的能力。</p><p>　?、芊€(wěn)定性。傳感器在具體時(shí)間內(nèi)仍保持其性能的能力。穩(wěn)定性一般以室溫條件下經(jīng)過規(guī)定時(shí)間間隔后，傳感器的輸出與起始標(biāo)定時(shí)的輸出之間的差異來表示，有時(shí)也用標(biāo)定的有

75、效期表示，可用相對(duì)誤差，也可用絕對(duì)誤差。</p><p>　?、菘煽啃浴Ｋ砂ㄒ韵轮笜?biāo):工作壽命、平均無故障時(shí)間、保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓等。</p><p>　　⑥傳感器工作要求。各種傳感器的變換原理、結(jié)構(gòu)、使用目的、環(huán)境條件雖各不相同，但對(duì)它們的主要性能要求都是一致的。這些要求是:高精度、低成本;高靈敏度;穩(wěn)定性好;工作可靠;抗干擾能力強(qiáng);動(dòng)態(tài)特性良好:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便

76、、功能低等。</p><p>　　傳感器的作用主要在于:</p><p>　?、傩畔⒌氖占？茖W(xué)研究中的計(jì)量測(cè)試，產(chǎn)品制造與銷售中所需的計(jì)量等都要由測(cè)量而獲得準(zhǔn)確的定量數(shù)據(jù)。對(duì)某種特定要求，需檢測(cè)目標(biāo)物的存在狀態(tài)，把某狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)。對(duì)系統(tǒng)或裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也由傳感器來實(shí)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，發(fā)出警告信號(hào)并啟動(dòng)保護(hù)電路工作，這樣也可以對(duì)系統(tǒng)或裝置進(jìn)行正常運(yùn)行與安全管理。判斷產(chǎn)品是

77、否合格，或人體各部位的異常診斷等都需要由傳感器的測(cè)量完成。</p><p>　　②信息數(shù)據(jù)的交換。把以文字、符號(hào)、代碼、圖形等多種形式記錄在紙或膠片上的信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)等易處理的信號(hào)數(shù)據(jù)。或者讀出記錄在各種媒介體上的信息進(jìn)行交換。</p><p>　?、劭刂菩畔⒌牟杉?。檢測(cè)控制系統(tǒng)處于某種狀態(tài)的信息，并由此控制系統(tǒng)的狀態(tài)，或者跟蹤系統(tǒng)變化的目標(biāo)值。</p><

78、;p>　　(2)傳感器的選用考慮與使用傳感器有關(guān)的事項(xiàng)，購(gòu)買傳感器時(shí)要注意的事項(xiàng)如下:</p><p><b>　?、倥c測(cè)量有關(guān)的事項(xiàng)</b></p><p><b>　　.測(cè)量的目的;</b></p><p><b>　　.被測(cè)量的選擇;</b></p><p><

79、;b>　　.測(cè)量范圍;</b></p><p>　　.超標(biāo)準(zhǔn)過大的輸入信號(hào)的產(chǎn)生次數(shù);</p><p><b>　　.精度要求;</b></p><p><b>　　.測(cè)量所需的時(shí)間。</b></p><p>　?、谂c傳感器性能有關(guān)的事項(xiàng)</p><p>&

80、lt;b>　　.精度;</b></p><p><b>　　.穩(wěn)定性;</b></p><p><b>　　.響應(yīng)速度;</b></p><p><b>　　.模擬量與數(shù)字量;</b></p><p>　　.輸出量及其數(shù)量級(jí);</p><p

81、>　　.對(duì)被測(cè)物體產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng);</p><p><b>　　.校正周期;</b></p><p>　　.超標(biāo)準(zhǔn)過大的輸入信號(hào)保護(hù)。</p><p>　?、叟c使用條件有關(guān)的事項(xiàng)</p><p><b>　　.設(shè)置場(chǎng)所;</b></p><p>　　.環(huán)境條件(溫度、濕

82、度、振動(dòng)等);</p><p><b>　　.測(cè)量時(shí)間;</b></p><p>　　.與顯示器之間的距離;</p><p>　　.與其它設(shè)備的連接;</p><p><b>　　.所需功率容量。</b></p><p>　　除以上幾點(diǎn)外，還應(yīng)估計(jì)被測(cè)量有很大變動(dòng)時(shí)的情況，希

83、望平常使用時(shí)的顯示應(yīng)在滿刻度的50%以上來選擇測(cè)定范圍或刻度范圍，以提高精度。</p><p>　　參考以上原則，實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓回路控制系統(tǒng)中最大壓力為6MPa，由于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一個(gè)最大壓力為20MPa的壓力傳感器和配套放大裝置，從節(jié)省經(jīng)費(fèi)來考慮，直接利用它來對(duì)調(diào)速回路的系統(tǒng)壓力進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓回路系統(tǒng)中液壓工作缸的工進(jìn)速度最大不會(huì)超過1 Om/s，據(jù)此選擇安徽傳感器廠生產(chǎn)的SD-300速度傳感器并配一個(gè)變送器對(duì)其

84、信號(hào)進(jìn)行放大。</p><p>　　6實(shí)驗(yàn)臺(tái)回路控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和開發(fā)思想</p><p>　　6. 1實(shí)驗(yàn)臺(tái)回路系統(tǒng)總體控制思想</p><p>　　在對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)回路進(jìn)行重構(gòu)和所需測(cè)量元件進(jìn)行選型后，我們選用PLC結(jié)合個(gè)人計(jì)算機(jī)監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)回路的控制。PLC程序主要控制電氣線路中電源的輸出和回路中各個(gè)按鈕的通斷電，實(shí)現(xiàn)各個(gè)執(zhí)行液壓缸動(dòng)作的先后過程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)所需的

85、壓力和速度的電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。上位機(jī)通過與PLC的串口通訊讀取數(shù)據(jù)并對(duì)回路動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)控，以輸出實(shí)驗(yàn)所需的曲線。個(gè)人計(jì)算機(jī)還配接打印機(jī)，以打印實(shí)驗(yàn)曲線，便于實(shí)驗(yàn)者對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。</p><p>　　6. 2可編程控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　6. 2. 1可編程控制器的概況及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　(1)可編程控制器的特點(diǎn)和功能可編程控制器

86、是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，面向控制過程，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡(jiǎn)單易懂、操作方便，是可靠性較高的新一代通用控制裝置。其特點(diǎn)為:</p><p>　　①可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　?、谶m應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。</p><p>　?、劬幊谭奖?，易于接受。</p><p>　?、芸刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便。

87、</p><p>　?、菥S修方便、維修工作量小</p><p><b>　?、薰δ芡晟?lt;/b></p><p><b>　　主要功能為:</b></p><p>　?、匍_關(guān)量控制功能。現(xiàn)代PLC可以取代傳統(tǒng)的繼電器，完成開關(guān)量的控制。PLC中所有軟繼電器及其觸點(diǎn)數(shù)量很多，可以實(shí)現(xiàn)各種簡(jiǎn)單和復(fù)雜的邏輯

88、控制。</p><p>　?、谀M量控制。PLC中的微處理器CPU只處理數(shù)字量，PLC中配置了A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，把現(xiàn)場(chǎng)輸入的模擬量經(jīng)AlD轉(zhuǎn)換后送微處理器處理。而微處理器處理結(jié)果的數(shù)字量，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，變換成模擬量控制被控設(shè)備，以完成對(duì)連續(xù)量(溫度、壓力、流量、液位和速度等)的控制。</p><p>　?、鄱〞r(shí)控制。PLC可以提供相當(dāng)數(shù)量的定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間可在較大范圍內(nèi)任意設(shè)定，使

89、用非常靈活、方便。</p><p>　?、苡?jì)數(shù)控制。PLC具有眾多計(jì)數(shù)器，完全能滿足生產(chǎn)過程的計(jì)數(shù)要求。</p><p>　　⑤步進(jìn)控制。PLC中設(shè)置了一定數(shù)量長(zhǎng)度可變的移位寄存器，很容易滿足各種步進(jìn)控制要求。</p><p>　?、迶?shù)據(jù)處理。一般PLC都設(shè)置有四則混合運(yùn)算指令，可以很方便地對(duì)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。</p><p>　?、?/p>

90、自診斷功能。PLC對(duì)電源、程序語法、運(yùn)行狀態(tài)等作自診斷，并用代碼顯示診斷結(jié)果，在發(fā)生異常時(shí)能自動(dòng)終止運(yùn)行。</p><p>　?、喽ㄎ豢刂啤LC中的軸定位模塊可以組成開環(huán)或閉環(huán)定位控制系統(tǒng)，以控制加工時(shí)的定位運(yùn)動(dòng)、可變速定位運(yùn)動(dòng)、強(qiáng)制定位運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)找原點(diǎn)等。</p><p>　?、嵬ㄓ嵚?lián)網(wǎng)功能。某些控制系統(tǒng)需要多臺(tái)PLC連接起來使用或由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC組成分布式控制系統(tǒng)，PLC配置

91、的通訊模塊可以滿足這些通訊聯(lián)網(wǎng)要求。</p><p>　?、怙@示打印功能。PLC可以連接顯示終端和打印機(jī)等外部設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)顯示和打印功能。</p><p>　　(2)可編程控制器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可編程控制器最新發(fā)展動(dòng)態(tài)主要在以下兩個(gè)方面:</p><p>　?、貾LC網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，其中有兩個(gè)趨勢(shì)，一方面，PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開放

92、式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成設(shè)備控制任務(wù)之外，還可以與上位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交流，成為整個(gè)信息管理系統(tǒng)的一部分。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)得到廣泛的采用，PLC與其他安裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能化設(shè)備，比如智能化儀表，傳感器，智能型電磁閥，智能型驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，通過一根傳輸介質(zhì)(比如雙絞線，同軸電纜，光纜)連接起來，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)與單純的PLC遠(yuǎn)程

93、網(wǎng)絡(luò)相比，配置更靈活，擴(kuò)容更方便，造價(jià)更低，性能價(jià)格比更好，也更具開放意義。</p><p>　?、赑LC向高性能小型化發(fā)展。PLC的功能正越來越豐富，而體積則越來越小。比如三菱的FX-ON系列PLC，最小的機(jī)種，體積僅為60 x90 x70mm2相當(dāng)于一個(gè)繼電器，但卻具有高速計(jì)數(shù)、斜坡、交替輸出及16位四則運(yùn)算等能力，還具有可調(diào)電位器時(shí)間設(shè)定功能。PLC已不再是早期那種只能進(jìn)行開關(guān)量邏輯運(yùn)算的產(chǎn)品了，而是具有越

94、來越強(qiáng)的模擬量處理能力，以及其他過去只有在計(jì)算機(jī)上才能具有的高級(jí)處理能力，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，PID調(diào)節(jié)，溫度控制，精確定位，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，報(bào)表統(tǒng)計(jì)等。從這種意義上說，PLC系統(tǒng)與DCS(集散控制系統(tǒng))的差別已經(jīng)越來越小了。用PLC同樣可以構(gòu)成一個(gè)過程控制系統(tǒng)。</p><p>　　6.2.2采用可編程控制器的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　要考慮確定一臺(tái)設(shè)備或一個(gè)系統(tǒng)究竟采用哪類控制裝置，在相當(dāng)程度上取

95、決于所需要的輸入輸出模塊數(shù)量。各類控制裝置的成本比較，從圖中可以看出可編程控制器本身的成本雖然比較高，但隨著輸入輸出點(diǎn)數(shù)的增加，成本的上升卻是緩慢的。反之，采用繼電器控制裝置，雖然價(jià)格比較便宜，但當(dāng)輸入輸出點(diǎn)數(shù)增加時(shí)，要增加相當(dāng)部分的內(nèi)部轉(zhuǎn)換接線，導(dǎo)致成本顯著上升。對(duì)可編程控制器來說，其基本費(fèi)用除了存取器容量隨用戶程序擴(kuò)大需增加費(fèi)用外，其它費(fèi)用基本上保持不變。因此，對(duì)一個(gè)容量較大的程序，采用可編程控制器是適宜的。</p>

96、<p>　　從影響成本的各種因素來考慮控制裝置的經(jīng)濟(jì)性，可編程控制器也有很明顯的優(yōu)勢(shì)?？删幊炭刂破鞯牡挠布a(chǎn)成本雖然占了較大的比重，但其系統(tǒng)安裝、設(shè)計(jì)等費(fèi)用大為降低，因此，它與繼電器控制裝置或二極管矩陣式控制裝置相比，總的生產(chǎn)成本仍然很低。</p><p>　　由于可編程控制器允許采用平行的工作方式，因此一旦確定需要的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，就可立即著手硬件的配置與布線工作。采用的傳統(tǒng)的控制裝置，則必須在全部設(shè)

97、計(jì)工作完成，確定了具體的布線方案后才能著手裝置的機(jī)械安裝與布線工作。如果調(diào)試出錯(cuò)，還得重新返工。這樣從系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造周期來看，可編程控制器有很高的經(jīng)濟(jì)效益。因此采用可編程控制器對(duì)提高設(shè)計(jì)、制造工效，加快產(chǎn)品的更新速度，都是比較有利的。</p><p>　　6.2.3可編程控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　(1)可編程控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作方式與通用微型計(jì)算機(jī)不完全

98、一樣。因此，用可編程控制器設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)與微機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)過程也不完全相同，需要根據(jù)可編程控制器的特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破髋c繼電器控制系統(tǒng)也有本質(zhì)區(qū)別，硬件和軟件可分開進(jìn)行設(shè)計(jì)是可編程控制器的一大特點(diǎn)。因此采用可編程控制器進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以一邊做硬件電路，一邊編制控制程序，在都作好后與設(shè)備聯(lián)機(jī)調(diào)試，可以縮短工期，可靠性更高。</p><p>　　(2)可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電氣控

99、制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則:</p><p>　　①PLC的選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求之外，特別應(yīng)指出的是還應(yīng)重點(diǎn)考慮該公司產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服務(wù)的情況，一般應(yīng)選擇在國(guó)內(nèi)特別是在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)本地有著較為方便的技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)后較有實(shí)力的代理機(jī)構(gòu)的公司產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)盡量選擇主流機(jī)型。</p><p

100、>　?、谧畲笙薅鹊貪M足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的實(shí)際人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協(xié)同解決實(shí)際中出現(xiàn)的各種問題。</p><p>　　③在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。</p><p>　?、鼙ＷC控制系統(tǒng)的安全、可靠。</p><p>　　⑤考慮到生產(chǎn)的發(fā)展

101、和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。</p><p>　　當(dāng)然對(duì)于不同要求的側(cè)重點(diǎn)也不一樣，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品產(chǎn)量和安全為目標(biāo)，在應(yīng)將系統(tǒng)可靠性放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng);如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化。</p><p>　　(3) PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連

102、接而成的，用以完成預(yù)期的控制目的與相應(yīng)的控制要求。因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容應(yīng)包括:</p><p>　?、俑鶕?jù)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的工藝要求，以及所提出的各項(xiàng)控制指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)預(yù)算，首先進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。</p><p>　?、诟鶕?jù)控制要求基本確定數(shù)字I/O點(diǎn)和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行I/O點(diǎn)初步分配，繪制I/O使用資源圖。</p><p>　　③進(jìn)行PLC系統(tǒng)配置

103、設(shè)計(jì)，主要為PLC的選擇，PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。</p><p>　　④選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象</p><p>　　(電動(dòng)機(jī)、電磁

104、閥等)。</p><p>　　⑤設(shè)計(jì)控制程序。在深入了解與掌握控制要求與主要控制的基本方式以及應(yīng)完成的動(dòng)作。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面的表達(dá)出來。必要時(shí)還可以將控制任務(wù)分為幾個(gè)獨(dú)立部分，這樣可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程與調(diào)試。程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖、編制語句表清單。由于控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵，因此控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修

105、改，直到滿足要求為止。</p><p>　　(4) PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如下:</p><p>　?、俑鶕?jù)被控對(duì)象的控制要求，確定整個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量，從而確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，包括開關(guān)量I/O、模擬量I/O以及特殊功能模塊等。</p><p>　　②充分估計(jì)被控對(duì)象和工廠今后發(fā)展的需要，所選的PLC的I/O點(diǎn)數(shù)應(yīng)留有一定的