1、第27卷第7期 2008年7月實驗室研究與探索RESEARCH AND EXPL0lRATION IN LABORATORYVoI.27No.7 Jul.2008基于LabVIEW的組合式液壓實驗臺通用測試平臺陳遠(yuǎn)玲, 李中山, 黃炳瓊, 秦鋼年(廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,廣西南寧530004摘 要:采用虛擬儀器技術(shù),以LabVlEW為平臺,結(jié)合組合式多功能液壓實驗臺的特點,開發(fā)了一套計 算機(jī)輔助測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能滿足常見的幾個驗證性實驗的測試要求,同時面向?qū)W生的設(shè)計性、創(chuàng) 新性實驗,具有較好的通用性、靈活性和擴(kuò)展性,為學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)提供了一個良好的技術(shù)平臺。關(guān)鍵詞:LabVIEW;液壓實驗;計

2、算機(jī)輔助測試;通用性;靈活性中圖分類號:G482文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:10067167(200807007203Versatile Measurement and Control System forAssembled Hydraulic Experimental PIatfOrm Based on LabVI EWCHEN Yuanling,LI Zhongshan,HUANG Bingqiong, Qm G0增一nian(College of Mechanical Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,ChinaAbstract:A

3、 computeraided system of hydraulic measurement and control was set up to fit the multifunctional hydraulic instrument.The systemis based on virtual instrument relying on LabVIEWs operative platform.It can not only meet the requirementsof common experimental testing,but also supply the module of meas

4、urement and control for the expefi-ment.It is a versatile,flexible technological platform for student quality cultivation.Key words:LabVIEW;hydraulic experiment;CAT;versatile;flexibleCLC number:G482Document code:A Article ID:10067167(200807一0072031引 言虛擬儀器技術(shù)比傳統(tǒng)的電子儀器更為通用,在組 建和改變儀器的功能和技術(shù)性能方面更為靈活、更為 經(jīng)濟(jì)。

5、虛擬儀器以軟件為核心,其軟件又以美國NI 公司的LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺最為常 用【2引。我們在原有實驗臺的基礎(chǔ)上,引入先進(jìn)的 虛擬儀器技術(shù),以LabVIEW軟件為工具,依據(jù)液壓課 程實驗教學(xué)大綱,開發(fā)研制了液壓實驗臺的測試與控 制系統(tǒng)。2硬件系統(tǒng)2.1組合式液壓實驗教學(xué)平臺收稿日期:20080102作者簡介:新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革工程(編號:242作者簡介:陳遠(yuǎn)玲(1964一,女,廣西柳州人,副教授,主要從事液 壓傳動與控制方面的教學(xué)和科研工作。glil:c如dI 5 Tel.我校液壓實驗室購買的快速組合式綜合實驗臺, 由泵站、帶卡槽的插件板.以及各種

6、帶快速接頭的液壓 元件和各種長度的帶快速接頭的膠管,學(xué)生可自己動 手,快速地搭建實驗系統(tǒng),組合出數(shù)十種液壓功能回 路。2.2測控系統(tǒng)主要由各種傳感器(含變送器、行程開關(guān)、信號 調(diào)理電路、繼電器、數(shù)據(jù)采集卡、PC等硬件組成。圖I 為測控系統(tǒng)硬件組成框圖31】【引。傳感器選用AK-4型壓力傳感器,測量范圍為0. 10MPa,輸出電壓為0-SV。LWGY-6流量傳感器,輸出 電壓為0.12V。BK-2F型轉(zhuǎn)矩傳感器輸出電壓為0-5 V。SR0005.1B轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓為0-5V。選用研 華pcL-818L型采集卡用于數(shù)據(jù)采集和輸出數(shù)字信號 實現(xiàn)對電磁閥開關(guān)動作的控制。3軟件設(shè)計軟件按模塊化設(shè)計。

7、其中包含常規(guī)的驗證性實驗 萬 方數(shù)據(jù)第7期 陳遠(yuǎn)玲,等:基于LabVlEW的組合式液壓實驗臺通用測試平臺 73各類傳感器 電磁換向閥各 流 電 泵(電磁鐵點 量 動 輸 f開 f關(guān)壓 機(jī) 出 J繼電器端子J力 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn),速. ,矩, tl研華pcL一818L多功能數(shù)據(jù)采集卡±.叫接口1.1打印機(jī)|工 叫接口I 叫顯示器l控機(jī) 叫接口I 叫鍵盤l叫接口l 叫磁盤1圖1測試控制系統(tǒng)硬件組成模塊,也包含了設(shè)計性實驗?zāi)K。驗證性實驗包括:液 壓泵性能實驗、溢流閥靜動態(tài)特性實驗、節(jié)流調(diào)速回路 性能實驗。設(shè)計性實驗由學(xué)生自行設(shè)計,自選元件,自 己接管,自行調(diào)試、測試和分析。常做的有多缸順序動 作控

8、制回路,速度換接回路,差動連接回路,雙泵供油 回路,卸荷回路,多級調(diào)壓回路、平衡回路等等。3.1驗證性實驗軟件設(shè)計I兒引各驗證性實驗都有固定的測試項目。測試模塊的 軟件設(shè)計依據(jù)這些固定的測試內(nèi)容設(shè)計。茲以液壓泵 性能測試為例介紹軟件系統(tǒng)的前面板以及框圖程序。 虛擬儀器操作面板是測控系統(tǒng)與用戶交流信息的 橋梁,通過面板上的按鈕、開關(guān)以及顯示窗口可以很 方便地觀察實時檢測的結(jié)果以及操作控制系統(tǒng)的工作 情況。液壓泵性能試驗的測控前面板如圖2所示,主 要包括壓力、流量、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的實時顯示;壓力 流量特性曲線、壓力效率曲線顯示;采集數(shù)據(jù)及其計算 參數(shù)結(jié)果顯示;采樣設(shè)置以及試驗操作按鈕等。圖2泵性

9、能測試前面板程序運行以后,程序會顯示系統(tǒng)的日期、時間,操 作者可以輸入自己的姓名,并且可以進(jìn)行采樣設(shè)置。 實驗過程中,可以直觀觀察壓力、流量、轉(zhuǎn)矩幾個主要 參數(shù)的變化情況。點擊“數(shù)據(jù)采集”按鈕,可以采集并 顯示壓力、流量、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及計算得到的容積效率、 總效率等數(shù)據(jù),并且顯示相關(guān)的特性曲線。測試過程 中可以隨時的點擊“復(fù)位”按鈕,系統(tǒng)會把各種數(shù)據(jù)以 及特性曲線顯示初始化。得到滿意的數(shù)據(jù)以后,點擊 “保存實驗數(shù)據(jù)”按鈕,系統(tǒng)會以電子表格的文件格式 將數(shù)據(jù)保存在程序的目錄下。操作者可以點擊“打印 結(jié)果”按鈕把相關(guān)的數(shù)據(jù)以及曲線打印出來存檔。 主程序框圖面如圖3所示。在框圖程序中,從左 到右,從

10、上倒下依次為(1復(fù)位模塊;(2保存模塊; (3打印模塊;(4通道設(shè)置模塊;(5采集流量模塊; (6圖形、實驗數(shù)據(jù)顯示模塊。圖3泵性能測試主程序框圖3.2設(shè)計性實驗軟件設(shè)計M】【”設(shè)計性回路主要涉及對電磁閥的控制,以及各種 回路壓力的動態(tài)響應(yīng),流量、速度的測量等。因此顯示 模塊包括電磁閥的控制模塊、壓力一速度模塊、壓力.時 間模塊、速度-時間模塊等,操作者可根據(jù)需要在這些 模塊中切換。對電磁閥的控制分手動控制和自動控制兩種方 式。手動控制是指在操作面板上手動按下按鈕,由計 算機(jī)控制電磁鐵的動作。這種方式主要用于動態(tài)特性 實驗。自動控制的信號則來自行程開關(guān)。選擇自動控 制方式時,操作界面如圖4所示

11、。操作者首先根據(jù)設(shè) 計要求設(shè)定各個電磁閥和行程開關(guān)的動作順序,然后 點擊“開始運行”按鈕,各個控制元件會順次運行。 如果需要計算活塞的行進(jìn)速度,可裝上行程開關(guān), 當(dāng)活塞觸發(fā)行程開關(guān)時。計時”欄里就顯示運行時間。 “行程距離”由操作者在操作界面上輸入,運行時間由 軟件中的計時模塊測出。由此得出液壓缸運動的平均 速度。這種設(shè)計方法,在滿足本科生一般的實驗要求 的基礎(chǔ)上,可免去位移傳感器,降低了設(shè)備成本。 萬 方數(shù)據(jù)74實驗.室研究 與探 索 第27卷 4結(jié) 語圖4設(shè)計性實驗前面板特征。因此也為學(xué)生提供了一個良好的綜合訓(xùn)練平臺。圖5設(shè)計性實驗主程序框圖(1本測試系統(tǒng)操作界面直觀、友好,數(shù)據(jù)存儲方 參

12、考文獻(xiàn)(References:便,可打印輸出。(2系統(tǒng)不僅能滿足常見的幾個驗證性實驗的測 1李光提李汝莘康景峰基于虛擬儀器技術(shù)的液壓泵試驗測控系試要求,同時還能面向?qū)W生的設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗,較E2蕓纂鬈篙:#嘗拿莖翥蓑:=琶壓測試系統(tǒng)設(shè)計,流好地發(fā)揮了組合式實驗臺的特點。學(xué)生不但可以搭建 體傳動與控制,2007(6. 出自行設(shè)計的液壓回路,還能方便地對自己設(shè)計的回 32黃建龍,劉明哲等.液壓綜合試驗臺及其監(jiān)控系統(tǒng)的研究J,液 路進(jìn)行性能測試和分析。壓與氣動,2007(Io.(3實驗平臺為軟硬件系統(tǒng)提供了很好的擴(kuò)展接 4李光提_虛擬儀器在QCS003型液壓實驗臺上的開發(fā)及應(yīng)用口。隨著實驗臺硬件配

13、置的進(jìn)一步擴(kuò)展,測控軟件還 黑蕓妻套磐囂蓑囂二篡拼裝cAT實驗臺.液需要不斷地完善。壓與氣動,2007(10. (4將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于液壓實驗檢測系統(tǒng), 6雷振山.LabVIEW7E,p。實用技術(shù)教程M.北京:中國鐵道集液壓技術(shù)、電子電路技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、計算機(jī)控 出版社,2004.制技術(shù)等眾多技術(shù)于一體,具有顯著的機(jī)電液一體化C7Roben HBis“。PLa“V1Ew7ExPress實用教程M北京:電子工業(yè)出版社.2006.(上接第71頁參考文獻(xiàn)(References:倪應(yīng)華.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在Authorware課件中的應(yīng)用J.微機(jī)發(fā)展,2003。13(11:57-58.方桂花.劉龍樣,

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16、 液壓與氣動.2004(12:73-75.13胡振聲.Authorware7.0多媒體開發(fā)白金手冊M.北京:人民 郵電出版社,2005.14曾噪.Flash Mx互動教學(xué)課件制作實例教程M.北京:_人 民郵電出版社,2004.;=.糾 列引 列釘 ”萬 方數(shù)據(jù) 基于LabVIEW的組合式液壓實驗臺通用測試平臺作者:陳遠(yuǎn)玲 , 李中山 , 黃炳瓊 , 秦鋼年 , CHEN Yuan-ling, LI Zhong-shan, HUANG Bing-qiong , QIN Gang-nian作者單位:廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,廣西,南寧,530004刊名:實驗室研究與探索 英文刊名:RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY年,卷(期:2008,27(7被引用次數(shù):2次參考文獻(xiàn)(7條1. 黃建龍;劉明哲 液壓綜合試驗臺及其監(jiān)控系統(tǒng)的研究 期刊論文-液壓與氣動 2007(102. 蘇東海;佟守舉 基于虛擬儀器軟件的液壓測試系統(tǒng)設(shè)計 期刊論文-流體傳動與控制 2007(063. 李光提;李汝莘;康景峰 基于虛擬儀器技術(shù)的液壓泵試驗測控系統(tǒng)的研制 期刊論文-農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報 2005(124. Robert H.Bishop LabVIEW 7 Express實用教程 20065. 雷振山 LabVIEW 7 Ex