本發(fā)明涉及一種水壓綜合測試試驗臺控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

對用水類產(chǎn)品進(jìn)行水壓測試和出廠檢測存在兩種方法，一種是手動操作增壓泵進(jìn)行測試，這種方法存在勞動強(qiáng)度大、壓力控制不準(zhǔn)、測試效率低等缺點；另一種是利用水壓測試試驗臺進(jìn)行測試。目前國內(nèi)的水壓測試試驗臺存在試驗種類單一，試驗精度不高，使用壽命短等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種水壓綜合測試試驗臺控制系統(tǒng)，該水壓綜合測試試驗臺控制系統(tǒng)采用工控機(jī)、S7-300PLC作為控制器，工控機(jī)與PLC進(jìn)行OPC通訊，通過電液比例閥實現(xiàn)了對試驗臺壓力的快速精確控制，提高了試驗臺的控制精度和試驗效率。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述水壓綜合測試試驗臺的壓力控制是通過電液比例閥實現(xiàn)的，試當(dāng)水溫到達(dá)設(shè)定溫度，液壓泵3啟動，系統(tǒng)壓力為0，控制系統(tǒng)將設(shè)定壓力轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流，作為輸入信號驅(qū)動比例閥8，在測試臺中產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，對測試對象進(jìn)行試驗?？刂葡到y(tǒng)通過壓力傳感器5讀取的壓力值對電流進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)對壓力的反饋控制。

所述試驗臺控制系統(tǒng)硬件主要由工控機(jī)、S7-300PLC、傳感器、液壓閥、泵等構(gòu)成。整個控制系統(tǒng)要求響應(yīng)快、精度高，所以選擇功能強(qiáng)大、處理速度快、可靠性高的S7-300PLC作為試驗臺的下位機(jī)。S7-300是控制系統(tǒng)的核心，完成數(shù)據(jù)采集、模擬量控制和順序控制等。包括試驗臺溫度、壓力的檢測與控制，各種液壓閥的開關(guān)、泵的啟停、設(shè)備運行狀況的監(jiān)視以及故障處理。通信處理器模塊選用CP343-1 Lean，通過工業(yè)以太網(wǎng)建立OPC服務(wù)器與S7-300的S7連接，基于OPC通訊協(xié)議實現(xiàn)工控機(jī)與S7-300的實時數(shù)據(jù)交換。操作人員通過工控機(jī)上的試驗臺控制軟件，對試驗臺進(jìn)行操作。

所述控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。

所述上位機(jī)軟件的開發(fā)采用C#編程語言設(shè)計，主要用來開發(fā)用戶界面，建立與OPC服務(wù)器的連接，實現(xiàn)與PLC的通訊。工控機(jī)與PLC之間通過OPC通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，在工控機(jī)上建立OPC服務(wù)器，進(jìn)行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，實現(xiàn)OPC服務(wù)器與PLC之間的連接，而上位機(jī)軟件通過建立與OPC服務(wù)器之問的連接，實現(xiàn)上位機(jī)軟件與PLC的通訊。

所述控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)思想，手動運行模塊用來對試驗臺的各個控制對象進(jìn)行單獨調(diào)試，同時對試驗臺的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。自動運行模塊用來進(jìn)行試驗臺的自動運行，包括試驗操作、運行指示和試驗數(shù)據(jù)監(jiān)控三個部分。試驗操作用來控制試驗的啟停。運行指示包括各個控制對象的運行狀態(tài)以及水箱水位指示等。試驗數(shù)據(jù)監(jiān)控用來實時顯示試驗過程中的壓力和溫度，并生成實時的壓力波形曲線。試驗結(jié)束后，自動保存相關(guān)試驗數(shù)據(jù)和試驗曲線。參數(shù)設(shè)置模塊包括對試驗壓力、試驗溫度、試驗頻率、循環(huán)次數(shù)、試驗時間等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。數(shù)據(jù)處理模塊對試驗數(shù)據(jù)的處理包括試驗曲線的繪制、試驗報告的生成等。故障報警模塊，當(dāng)試驗臺出現(xiàn)異常情況時，報警器發(fā)出警報，報警信息顯示在報警顯示框中。

所述下位機(jī)PLC程序通過編程系統(tǒng)STEP7 V5.5實現(xiàn)，STEP7中提供豐富的功能模塊為壓力的閉環(huán)控制提供了方便。在PLC程序中，通過模擬量輸出功能塊FCl06將設(shè)定壓力轉(zhuǎn)換成電流輸出給比例閥。通過循環(huán)中斷組織塊OB32實現(xiàn)壓力的閉環(huán)控制。通過控制程序?qū)⒃O(shè)定壓力轉(zhuǎn)換成電流輸出給比例閥，在測試臺中產(chǎn)生相應(yīng)的壓力。PLC將壓力傳感器檢測的壓力值與設(shè)定壓力值進(jìn)行比較，求出壓力偏差，通過控制器對原有的電流進(jìn)行修正，以實現(xiàn)對壓力的修正，從而實現(xiàn)壓力的閉環(huán)控制。

本發(fā)明的有益效果是：該水壓綜合測試試驗臺控制系統(tǒng)采用工控機(jī)、S7-300PLC作為控制器，工控機(jī)與PLC進(jìn)行OPC通訊，通過電液比例閥實現(xiàn)了對試驗臺壓力的快速精確控制，提高了試驗臺的控制精度和試驗效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的試驗臺液壓原理簡圖。

圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明的控制系統(tǒng)軟件機(jī)構(gòu)框圖。

圖4是本發(fā)明的上位機(jī)軟件模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明的試驗臺壓力控制系統(tǒng)框圖。

圖中：1．水箱；2．加熱器；3．液壓泵；4．壓力表；5．壓力傳感器；6．接頭；7．環(huán)形測試軟管；8．比例閥；9．安全閥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，水壓綜合測試試驗臺的壓力控制是通過電液比例閥實現(xiàn)的，試當(dāng)水溫到達(dá)設(shè)定溫度，液壓泵3啟動，系統(tǒng)壓力為0，控制系統(tǒng)將設(shè)定壓力轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流，作為輸入信號驅(qū)動比例閥8，在測試臺中產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，對測試對象(進(jìn)行試驗。控制系統(tǒng)通過壓力傳感器5讀取的壓力值對電流進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)對壓力的反饋控制。

如圖2，試驗臺控制系統(tǒng)硬件主要由工控機(jī)、S7-300PLC、傳感器、液壓閥、泵等構(gòu)成。整個控制系統(tǒng)要求響應(yīng)快、精度高，所以選擇功能強(qiáng)大、處理速度快、可靠性高的S7-300PLC作為試驗臺的下位機(jī)。S7-300是控制系統(tǒng)的核心，完成數(shù)據(jù)采集、模擬量控制和順序控制等。包括試驗臺溫度、壓力的檢測與控制，各種液壓閥的開關(guān)、泵的啟停、設(shè)備運行狀況的監(jiān)視以及故障處理。通信處理器模塊選用CP343-1 Lean，通過工業(yè)以太網(wǎng)建立OPC服務(wù)器與S7-300的S7連接，基于OPC通訊協(xié)議實現(xiàn)工控機(jī)與S7-300的實時數(shù)據(jù)交換。操作人員通過工控機(jī)上的試驗臺控制軟件，對試驗臺進(jìn)行操作。

如圖3，控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。

如圖4，上位機(jī)軟件的開發(fā)采用C#編程語言設(shè)計，主要用來開發(fā)用戶界面，建立與OPC服務(wù)器的連接，實現(xiàn)與PLC的通訊。工控機(jī)與PLC之間通過OPC通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，在工控機(jī)上建立OPC服務(wù)器，進(jìn)行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，實現(xiàn)OPC服務(wù)器與PLC之間的連接，而上位機(jī)軟件通過建立與OPC服務(wù)器之問的連接，實現(xiàn)上位機(jī)軟件與PLC的通訊。

控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)思想，手動運行模塊用來對試驗臺的各個控制對象進(jìn)行單獨調(diào)試，同時對試驗臺的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。自動運行模塊用來進(jìn)行試驗臺的自動運行，包括試驗操作、運行指示和試驗數(shù)據(jù)監(jiān)控三個部分。試驗操作用來控制試驗的啟停。運行指示包括各個控制對象的運行狀態(tài)以及水箱水位指示等。試驗數(shù)據(jù)監(jiān)控用來實時顯示試驗過程中的壓力和溫度，并生成實時的壓力波形曲線。試驗結(jié)束后，自動保存相關(guān)試驗數(shù)據(jù)和試驗曲線。參數(shù)設(shè)置模塊包括對試驗壓力、試驗溫度、試驗頻率、循環(huán)次數(shù)、試驗時間等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。數(shù)據(jù)處理模塊對試驗數(shù)據(jù)的處理包括試驗曲線的繪制、試驗報告的生成等。故障報警模塊，當(dāng)試驗臺出現(xiàn)異常情況時，報警器發(fā)出警報，報警信息顯示在報警顯示框中。

如圖5，下位機(jī)PLC程序通過編程系統(tǒng)STEP7 V5.5實現(xiàn)，STEP7中提供豐富的功能模塊為壓力的閉環(huán)控制提供了方便。在PLC程序中，通過模擬量輸出功能塊FCl06將設(shè)定壓力轉(zhuǎn)換成電流輸出給比例閥。通過循環(huán)中斷組織塊OB32實現(xiàn)壓力的閉環(huán)控制。通過控制程序?qū)⒃O(shè)定壓力轉(zhuǎn)換成電流輸出給比例閥，在測試臺中產(chǎn)生相應(yīng)的壓力。PLC將壓力傳感器檢測的壓力值與設(shè)定壓力值進(jìn)行比較，求出壓力偏差，通過控制器對原有的電流進(jìn)行修正，以實現(xiàn)對壓力的修正，從而實現(xiàn)壓力的閉環(huán)控制。