摘要：機(jī)械式高壓液壓泵測(cè)試設(shè)備存在著測(cè)試準(zhǔn)確性差,、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)及自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn),，應(yīng)用新型的測(cè)試WinCE－Based控制器WinCon8000以及測(cè)控技術(shù)可以很好地解決上述問題，并能實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備的故障檢測(cè)、污染控制及功能開發(fā),。

關(guān)鍵詞：CC－Link MELSECNET/H 現(xiàn)場(chǎng)總線 教學(xué) 實(shí)踐

1 需求概述

隨著液壓技術(shù)的迅速發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域的日益廣泛,，對(duì)液壓元件、組件和系統(tǒng)的品種及性能的要求愈來愈高,，相應(yīng)地對(duì)液壓測(cè)試技術(shù)提出了更高的要求,。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為測(cè)控技術(shù)在液壓附件測(cè)試設(shè)備中的應(yīng)用開辟了新的途徑,。液壓設(shè)備的性能及可靠性,，主要取決于系統(tǒng)的各部件及附件的性能。由于液壓技術(shù)的不斷進(jìn)步和設(shè)備使用要求的不斷提高,，液壓泵更多地采用了新技術(shù),、新工藝，其壓力和流量也相繼提高,，如此帶來了參數(shù)精確測(cè)量,、多型泵兼容和系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題。因此,，為了確定和考核液壓系統(tǒng)及其組成元件的完整的性能參數(shù),、品質(zhì)指標(biāo)等進(jìn)行的測(cè)試，測(cè)試工作也就需要滿足更高的要求,。為了適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),，達(dá)到液壓元件的高精度測(cè)試精度，采用泓格公司的WinCE－Based帶有工業(yè)Ethernet接口的新型模塊Wincon8000作為主要現(xiàn)地測(cè)試單元,，構(gòu)成了分布式的液壓測(cè)試系統(tǒng),。基于WinCon8000的測(cè)試原理圖見圖1所示,。

圖1：基于WinCon8000的測(cè)試原理圖
  2 高壓液壓泵測(cè)試系統(tǒng)

在研究,、設(shè)計(jì)新型高壓液壓泵時(shí)，必須對(duì)液壓泵進(jìn)行型式試驗(yàn),。型式試驗(yàn)內(nèi)容有：

① 結(jié)構(gòu)完整性試驗(yàn),，包括氣密性、外滲漏,、耐壓及疲勞等試驗(yàn),；
② 工作性能試驗(yàn)，包括排量驗(yàn)證,、效率,、變量特性、自吸,、噪聲等試驗(yàn),；
③ 耐久性試驗(yàn),，包括高溫、超速,、超載,、沖擊、連續(xù)超載,、連續(xù)滿載等試驗(yàn),。普通液壓試驗(yàn)臺(tái)利用二次儀表測(cè)量流量、轉(zhuǎn)速,、轉(zhuǎn)矩,、壓力等參數(shù)，直接或通過計(jì)算間接測(cè)出液壓泵的工作性能特性,。

由于測(cè)量參數(shù)多,、測(cè)點(diǎn)分散，加大測(cè)量強(qiáng)度,，耗時(shí)長,；同時(shí)，由于測(cè)量參數(shù)讀數(shù)的時(shí)間差會(huì)引入誤差影響測(cè)量精度,；此外，在進(jìn)行高壓液壓泵耐久性試驗(yàn)時(shí),，測(cè)試時(shí)間長,，功率消耗極大。本研究根據(jù)高壓液壓泵型式試驗(yàn)特點(diǎn),，利用1 臺(tái)微機(jī),、三臺(tái)Wincon8000及相應(yīng)的傳感器，實(shí)現(xiàn)高壓液壓泵型式試驗(yàn)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試,；采用泵的功率回收液壓回路,，使測(cè)試功率得以回收，達(dá)到降低測(cè)量強(qiáng)度,、提高測(cè)試精度以及節(jié)能的目的,。

高壓液壓泵試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)選用雙出軸直流電機(jī)，配以相位控制晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng),，該調(diào)速系統(tǒng)采用三相橋式全控電流小閉環(huán)和速度大閉環(huán)組成的雙閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速,，滿足高壓液壓泵測(cè)試調(diào)速精確、平穩(wěn),、需經(jīng)常變速,、機(jī)械特性硬等的要求。

3 測(cè)試基本原理

3．1 基于Wincon8000 的測(cè)控系統(tǒng)的組成

基于Wincon8000 的測(cè)控系統(tǒng)主要包括一臺(tái)上位機(jī),，三臺(tái)WinCon8000 及其8K 系列的I/O模塊,，信號(hào)放大電路,，ZAZP 型電動(dòng)直通單座調(diào)節(jié)閥，DF 型先導(dǎo)式電磁高壓油閥,，高精密液壓傳感器SR345 等幾部分,。

3．2 控制過程

首先，由上位機(jī)給三臺(tái)現(xiàn)地控制單元泓格ICPDAS WinCon-8331-G 緊湊型嵌入式控制系統(tǒng)發(fā)出測(cè)試指令,，三臺(tái)Wincon8000 的ICPDAS I－8017MR 8K 實(shí)時(shí)采集由液壓傳感器發(fā)送來的與被試泵油腔內(nèi)的油壓相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào),，并將這一電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成數(shù)值量，經(jīng)數(shù)值處理,，通過計(jì)算得到數(shù)值控制量,。然后，將數(shù)值控制量經(jīng)ICPDAS I－8024 8K 轉(zhuǎn)換模塊變成相應(yīng)的模擬控制電壓及經(jīng)ICPDAS I-8050 8K 輸入/出數(shù)字信號(hào)控制電磁閥,，最終達(dá)到被控液壓恒定,。測(cè)試原理圖見圖2 所示。

圖2：測(cè)試原理圖
  3．3 實(shí)時(shí)控制算法

針對(duì)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,、控制要求及控制系統(tǒng) 的純滯后和慣性時(shí)間較長,，動(dòng)態(tài)參數(shù)未知，被控對(duì)象經(jīng) 常處在隨機(jī)擾動(dòng)作用之下等特點(diǎn),，通過綜合考慮,，采用了最小方差自校正控制算法，即最小方差自校正控制器,。

最小方差自校正控制器是按最小輸出方差優(yōu)化性 能指標(biāo)綜合自校正控制律,，采用遞推最小二乘參數(shù)估 計(jì)方法，直接估計(jì)控制器參數(shù),。由二部分組成,，第一部 分是控制器參數(shù)估計(jì)器，第二部分是自校正控制器,。

其結(jié)構(gòu)如圖3 所示,。
圖3：控制算法
  4 硬件系統(tǒng)

4．1 WinCon8000

根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)地控制單元的要求，選擇WinCon－8331－G 緊湊型嵌入式控制系統(tǒng),。WinCon-8000 具有信號(hào)模塊插槽,，與PLC 等控制器相同的架構(gòu)，主機(jī)為PC 硬件及WinCE 操作系統(tǒng),，如此巧妙地變成使用PC 的環(huán)境,，但是具有PLC 控制信號(hào)的功能，此為一機(jī)兩面的“PC＋PLC”組合體,。信號(hào)模塊包含模擬量信號(hào)（Analog）,、開關(guān)量信號(hào)（Digital）等多種規(guī)格的產(chǎn)品。在WinCon8000 內(nèi)部預(yù)裝Windows CE.NET,，由于Windows CE. NET是個(gè)強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng),，就產(chǎn)生了一個(gè)強(qiáng)有力的控制解決方案,。WinCon-8000 系列是一個(gè)無盤的實(shí)時(shí)控制平臺(tái)，它是傳統(tǒng)的PLC 和Windows PC 機(jī)的強(qiáng)強(qiáng)整合體,。

4．2 A/D 模塊：ICPDAS I-8017MR 8K 模擬量輸入模塊

?? 單通道查詢模式：100KHz,；
?? 8通道掃描模式：8KHz；
?? .輸入帶寬：40KHz,；
?? 分辨率：14 位,；
?? .輸入類型：差分；

4．3 D/A 模塊：泓格ICPDAS I-8024 8K 模擬量輸入/輸出模塊

?? 4 路光電隔離模擬量輸出模塊,；
?? 電壓輸出：±10V
?? 電流輸出：0～20mA/4～20mA
?? 隔離：3000VDC

4．4 DI/O 模塊：泓格ICPDAS I-8050 8K 開關(guān)量模塊

?? 開關(guān)量輸入/輸出通道數(shù)：16
?? 輸入/輸出類型：由路線選擇
?? 開關(guān)量輸入：+2V（0）,，+4V～30V（1）
?? 開關(guān)量輸出：集電極開路輸出：125mA/路

5 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件采用基于Windows2000 的Visual C＋＋開發(fā)，并加以SQL Sever 數(shù)據(jù)庫,，并加載泓格公司提供的Wincon8000 的OPC 服務(wù),，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的管理程序。系統(tǒng)程序框架見圖4所示,。
圖4：系統(tǒng)軟件架構(gòu)

WinCon8000現(xiàn)地單元的程序開發(fā)在其內(nèi)部的WinCE的平臺(tái)上利用Visual Basic .NET工具開發(fā),，泓格提供了大量的例程，編程較為簡(jiǎn)單,。
6 結(jié)束語

泓格公司的WinCE－Based的WinCon-8000控制器是標(biāo)準(zhǔn)的信息架構(gòu),，且泓格公司提供了驅(qū)動(dòng)I/O信號(hào)的能力，利用Wincon8000架構(gòu)測(cè)控系統(tǒng)具有PLC與PC的雙重優(yōu)勢(shì),。由于WinCE操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性以及穩(wěn)定性,，基于WinCE的控制器是將來工業(yè)控制領(lǐng)域的一種發(fā)展趨勢(shì)。本系統(tǒng)利用Wincon8000架構(gòu)的機(jī)械高壓液壓設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)便是的一個(gè)較為典型的應(yīng)用,。