基于虚拟仪器的电磁铁静态性能测试系统

    1　概述

    比例电磁铁作为电液比例控制元件的电-机械转换器件,其功能是将比例控制放大器输给的电流信号转换成力或者位移。比例电磁铁具有推力大,结构简单,对油质要求不高,维护方便,成本低廉,是电液比例控制技术中应用最广泛的电-机械转换器件。

    在自动化技术、虚拟仪器技术高速发展的今天,国内的许多电磁铁厂商还停留在“手摇式位移调整机构+XY记录仪”的方式上,自动化程度不高,功能单一,操作繁琐。针对以上的问题,本项目提出采用自动化元件和虚拟仪器技术,将传统的硬件操作和功能通过软件实现,提高测试系统的自动化水平和精度,方便测试数据的管理。

    2　测试系统的系统设计

    本测试系统要满足液压上广泛使用的开关直流电磁铁、交流电磁铁、比例电磁铁的静态性能测试。具的测试项目有位移-力特性测试、电流-力特性测试等。故需要对测试系统的电源、测试台体、测控平台进行设计。系统外观与结构如图1所示。

    2. 1　电源部分

    不同的电磁铁需要提供不同的电源,为减少测试人员的操作时间,减少操作失误。本系统通过控制开关控制继电器切换,为测试电磁铁提供匹配的电源,其电源接线如图2所示。

    2. 2　测试台体

    本测试系统采用PLC控制的步进电机单轴直线驱动器,具有定位精度高、成本低、高刚性等特点。因为不同电磁铁的行程和力有很大差异,为了尽可能满足电铁的测试范围和精度的要求,需要对步进电机和直线驱动器进行适当的选型。

    2. 3　测控平台

    测控平台主要有测试计算机、PCI数据采集卡和虚拟仪器软件labview组成。

    根据测试环境的优劣情况可以选择普通PC或者工控机。数据采集卡采用国内某品牌的PCI多功能数据采集卡,性能参数为250KS/S、8KFIFO、支持DMA,这些性能能满足测量速度和精度的要求。测试软件开发平台采用Labview8. 5,它是基于流程图的图形化编程方式的软件,简化了编程难度,减少了开发时间。

    1)程序结构

    通过研究和试验发现利用状态机和事件处理结构可以很好解决程序的拓展性、灵活性的要求。利用状态机结构可以实现采集、打开历史、数据保存、图片输出、应用设置等功能分支的选择,完成如图3的程序流程。利用事件处理结构接收来自主界面的按键指令,然后调用状态控制子程序控制主界面按钮的状态,以防操作人员误操作,最后置相应的枚举值于移位寄存器,由状态机获取枚举值执行相应的功能分支,如图4。采用图5的DMA方式,是利用直接内存存取技术实现数据传输,基本上不占用内存,可以很快的将数据从设备独到用户缓冲区,其吞吐量比程序方式高很多。