电气控制系统主要包括变频电机的启动与转速控制、系统供电电源、电磁阀换向阀和球阀的开关控制，系统的状态检测与报警    中山黄圃登高车出租

     电气控制系统主要包括变频电机的启动与转速控制、系统供电电源、电磁阀换向阀和球阀的开关控制，系统的状态检测与报警    中山黄圃登高车出租, 中山黄圃登高车, 中山登高车出租   本试验台选用西门子变频电机１ＴＬ０００１－３ＢＢ３３－３ＡＡ４－ＺＦ７０和变频器ＡＣＳ５５０－０１－０５９Ａ，电机功率２５０Ｋｗ，０-１５００ｒ／ｍｉｎ时提供恒扭矩控制，１５００-２２００ｒ／ｍｉｎ提供恒功率控制。为了减少电机启动时对电网的冲击以及对自身的机械损耗，系统采用软启动的方式启动电机。试验台电气系统如附件二所示。电磁阀和球阀的开关控制以及系统状态的监测与报警通过ＰＬＣ实现，通过继电器回路和操作按钮进行控制，采用ＲＳ２３２串口协议与工控机进行通讯。系统状态监测主要是对液压系统的液位，油液温度和油液过滤器状态进行监测及报警，通过电控操控台面板指示灯和蜂鸣器进行提示报警，在达到危险阈值时自动停机卸荷。

   基于Ｌａｂｖｉｅｗ／ＣＡＮ总线的数据采集与控制平台试验台的数据采集装置基于美国国家仪器（ＮＩ）的Ｌａｂｖｉｅｗ软件平台和ＮＩ６２２９（包含３２路模拟输入，４路模拟输出，４８个数字Ｉ／Ｏ接口）、ＮＩ６７２３（３２路模拟输出）数据采集卡实现。工控机通过数据采集卡连接压力传感器与流量计相连。流量计选用ＶＳＥ公司齿轮流量计１．５-５２５Ｌ／ｍｉｎ，耐压４０ＭＰａ和用于精确测量泄露的齿轮流量计，规格０．０２-１８Ｌ／ｍｉｎ，耐压３１．５ＭＰａ，同时配有频率／模拟转换器，输出〇-１〇Ｖ。压力传感器选用德国ＷＩＫＡ的螺纹端面密封传感器，精度０．２５级，输出４-２０ｍＡ。为了匹配传感器和采集卡之间的型号，统一配置一块１６路的信号调理电路，传感器明细参数。工控机作为上位机通过ＵＳＢ串口与阀控制器进行通讯，将阀的控制参数写入可编程阀控制器。负载口独立可编程阀通５４过ＣＡＮ总线写入各个阀控单元控制算法，并且接收可编程阀反馈的压力、位移等参数，采用ＣＡＮＪＩ９３９通讯协议。试验台压力流量参数由采集卡通过串口ＲＳ２３２协议传送给工控机。可编程阀控制控制系统分为开发系统和实时系统两部分组成，既相互独立又密不可分。开发系统基于工控机，建立在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作平台上，提供了应用程序的编写及其编译调试环境。本文所使用的开发系统基于ＣｏＤｅＳｙｓ２．３，是德国３Ｓ公司开发的一款工控软件，使用ＩＥＣ６Ｕ３１－２国际标准的开发环境［１６＼Ｃ〇ＤｅＳｙｓ结构先进，功能强大，把逻辑控制、运动控制和可视化集成一体，不需要其他的组态软件就可以轻松实现可视化。可编程阀实时控制系统采用ＳＹＳ／ＢＩＯＳ嵌入式操作系统，是ＴＩ（ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）公司为ＤＳＰ和ＡＲＭ处理器平台专用开发的实时多任务操作系统, 其功能丰富、可扩展、可剪裁，在事件任务上相应迅速、保证线程的多样性和任务调度的实时性。两者之间的通讯采用ＣＡＮＪ１９３９协议，下位机（阀控制器）通过ＣＡＮ总线硬件中断快速响应上位机（工控机）的命令，利用空闲线程，上传反馈数据。

   用ＬａｂＶｉｅｗ实现，使用图形化的Ｇ语言编写程序，开发周期短，显示直观，其操作界面如附件三所示。整理上述三个子系统，负载口独立可编程阀综合性能测试试验台主。变频电机转速０-３０００ｒ／ｍｉｎ, 变频电机功率２５０ｋＷ, 电机输出扭矩丨〇〇〇Ｎ－ｍ, 主系统最高压力３５ＭＰａ, 耐压系统最高压力５０ＭＰａ, 变量泵排量１９０ｍｌ／ｒ, 高压泵排量４．５２ｍｌ／ｒ, 高速开关先导压力２０ＭＰａ, 先导泵排量１〇ｍｌ／ｒ, 试验温度２０-７５Ｖ,  液压油密度８５０ｋｇ／ｍ.

    高速开关先导可编程阀参数匹配以比例阀为先导的研究和产品均比较成熟，对于其先导性能本文将不再赘述。根据高速开关先导可编程阀模型，通过仿真和试验研究高速开关阀参数性能对于可编程阀的影响。为高速开关先导控制可编程阀控单元。高速开关先导驱动电路采用ＰＷＭ驱动方式，将输入的占空比信号转化为电磁铁两端的电压，而电磁铁在驱动电压作用下产生电流，进而产生驱动力。高速开关阀的均值推力与电流成正比。当ＰＷＭ频率为１００Ｈｚ时，占空比（ｒ），高速开关阀芯在不同位置时的均值电流。高速开关阀的工作占空比在２０-８０％区间范围。此时存在于电磁铁线圈内的电流均值与ＰＷＭ波的占空比成良好的线性关系。在＜２０％与＞８０％区间，电磁铁线圈中的电流未进行电流一推力转换响应。高速开关阀处于不同的位置时（０ｍｍ，０．１ｍｍ，０．２５ｍｍ，０．５ｍｍ），线圈内的均值电流变化不大。由于稳态电流主要与线圈内阻有关，不同的阀芯位置对其影响很小。仿真结果表明先导高速开关阀线圈具有良好的电一机械转换特性。高速开关先导的启闭特性是高速开关阀的重要参数。为了提高高速开关先导的响应，减小关闭时间。在ＰＷＭ信号末端加载瞬时反向电压，其应用前后的仿真结果对比。

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     高速开关阀启闭时间仿真以１０ｍｓ为一个周期，红色曲线为高速开关阀在１００Ｈｚ，占空比为０．５的ＰＷＭ方波信号下的阀芯位移情况。高速开关阀阀芯开启时间为１．６５ｍｓ，阀芯关闭时间约为２．８ｍｓ。关闭时间远远大于阀芯开启时间。蓝色曲线为加入瞬时反向电压后的情况，在４．７ｍｓ处施加快速的反接卸荷电路，使得电磁铁线圈中的电流迅速降低，从而使阀芯在液压力的推动下尽快复位。施加反向电压后，高速开关阀的关闭时间为２．３ｍｓ，减小了０．５ｍｓ。高速开关先导阀不同ＰＷＭ基波频率对主阀计算流量的影响。对高速开关先导可编程阀加载供油压力ｌＯＭＰａ，流量２００Ｌ／ｍｉｎ的阶跃信号。从结果上可以明显的看出。当ＰＷＭ基波频率为１０Ｈｚ时，主阀芯不能保持连续的流量。ＰＷＭ信号的频率越快，在同样的时间内，高速开关先导对主阀的调整越频繁，主阀输出的流量就越稳定。随着高速开关阀ＰＷＭ信号频率的提升，主阀芯在最大阀芯处越稳定。除了高速开关闽的占空比、ＰＷＭ信号和控制频率外，高速开关阀所控制的先导压力也是影响可编程阀的主要参数。高速开关阀的先导压力即为主阀芯两端控制腔的压力，通过与主阀液动力、摩擦力以及弹簧的回复力平衡控制主阀芯动作，不同控制压力对主阀芯性能的影响。仿真与试验结果表现了良好的一致性，随着先导压力的提升，主阀芯能够更快的到达平衡点。由于高速开关阀的阀芯位移回复力是靠液压力完成，因此先导供油压力不能大于高速开关电磁铁线圈所提供的推力。以本文的研究目标和参数为例，使可编程阀主阀以及先导阀有良好性能的先导压力为２ＭＰａ。根据本节的仿真与试验研究结果，高速开关先导可编程阀所用先导阀的主要参数。Ｕ线圈电压２４ＶｆＰＰＷＭ波频率１００Ｈｚｒ, 占空比范围２０％-８０％,  Ｖｍａｘ先导阀最大行程０．５ｍｍＰｐｉ,  先导阀供油压力２ＭＰａｋ,  先导供油流量９Ｌ／ｍｉｎ.

    可编程阀静态性能试验为了评估两种可编程阀性能，在试验台上对可编程阀进行静态性能和动态性能测试，并对两种可编程阀的性能指标对比。可编程阀的静态性能试验包括耐压试验、内泄漏试验、输出流量一输入信号信号特性试验、阈值特性试验、输出流量一阀压降特性试验、压力增益一输入信号特性试验等。本文选取输出流量一输入信号信号特性（节流特性）试验和输出流量一阀压降特性的结果说明两种可编程阀的通流能力与液阻特性。两种可编程阀的稳态节流特性数值，供油压力为ｌＯＭＰａ，供油流量为３００Ｌ／ｍｉｎ。可编程阀单个阀控单元可以看作三通方向流量控制阀，稳态节流测试能够得到可编程阀流量输入信号的变化规律，同时可以得到流量线性度、对称度等性能指标。

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