基于LabVIEW的组合式液压实验台通用测试平台

　　1 引 言

　　虚拟仪器技术比传统的电子仪器更为通用,在组建和改变仪器的功能和技术性能方面更为灵活、更为经济。虚拟仪器以软件为核心,其软件又以美国NI公司的LabVIEW虚拟仪器软件开发平台最为常用^{[1] [2] [3]}。我们在原有实验台的基础上,引入先进的虚拟仪器技术,以LabVIEW软件为工具,依据液压课程实验教学大纲,开发研制了液压实验台的测试与控制系统。

　　2 硬件系统

　　2. 1 组合式液压实验教学平台

　　我校液压实验室购买的快速组合式综合实验台,由泵站、带卡槽的插件板,以及各种带快速接头的液压元件和各种长度的带快速接头的胶管,学生可自己动手,快速地搭建实验系统,组合出数十种液压功能回路。

　　2. 2 测控系统

　　主要由各种传感器(含变送器)、行程开关、信号调理电路、继电器、数据采集卡、PC等硬件组成。图1为测控系统硬件组成框图^[3][4][5]。

　　传感器选用AK-4型压力传感器,测量范围为0-10MPa,输出电压为0-5V。LWGY-6流量传感器,输出电压为0-12 V。BK-2F型转矩传感器输出电压为0-5V。SR0005-1B转速传感器输出电压为0-5V。选用研华pcL-818L型采集卡用于数据采集和输出数字信号实现对电磁阀开关动作的控制。

　　3 软件设计

　　软件按模块化设计。其中包含常规的验证性实验模块,也包含了设计性实验模块。验证性实验包括:液压泵性能实验、溢流阀静动态特性实验、节流调速回路性能实验。设计性实验由学生自行设计,自选元件,自己接管,自行调试、测试和分析。常做的有多缸顺序动作控制回路,速度换接回路,差动连接回路,双泵供油回路,卸荷回路,多级调压回路、平衡回路等等。

　　3. 1 验证性实验软件设计^[1][6][7]

　　各验证性实验都有固定的测试项目。测试模块的软件设计依据这些固定的测试内容设计。兹以液压泵性能测试为例介绍软件系统的前面板以及框图程序。虚拟仪器操作面板是测控系统与用户交流信息的桥梁,通过面板上的按钮、开关以及显示窗口可以很方便地观察实时检测的结果以及操作控制系统的工作情况。液压泵性能试验的测控前面板如图2所示,主要包括压力、流量、转矩、转速等参数的实时显示;压力流量特性曲线、压力效率曲线显示;采集数据及其计算参数结果显示;采样设置以及试验操作按钮等。

　　程序运行以后,程序会显示系统的日期、时间,操作者可以输入自己的姓名,并且可以进行采样设置。实验过程中,可以直观观察压力、流量、转矩几个主要参数的变化情况。点击“数据采集”按钮,可以采集并显示压力、流量、转矩、转速以及计算得到的容积效率、总效率等数据,并且显示相关的特性曲线。测试过程中可以随时的点击“复位”按钮,系统会把各种数据以及特性曲线显示初始化。得到满意的数据以后,点击“保存实验数据”按钮,系统会以电子表格的文件格式将数据保存在程序的目录下。操作者可以点击“打印结果”按钮把相关的数据以及曲线打印出来存档。主程序框图面如图3所示。在框图程序中,从左到右,从上倒下依次为(1)复位模块; (2)保存模块;(3)打印模块; (4)通道设置模块; (5)采集流量模块;(6)图形、实验数据显示模块。