PRWAW-300C型

微機(jī)控制電液伺服試驗(yàn)機(jī)

一、產(chǎn)品介紹

　　微機(jī)控制電液伺服拉伸試驗(yàn)機(jī)主要用于金屬材料的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等力學(xué)性能試驗(yàn)。本機(jī)采用雙空間油缸下置結(jié)構(gòu)。其中試臺(tái)與下橫梁之間為壓縮空間，可實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的壓縮、彎曲、剪切等試驗(yàn)；下橫梁與上橫梁之間為拉伸空間，主要進(jìn)行對(duì)試樣的拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)空間通過內(nèi)置式渦輪蝸桿帶動(dòng)下橫梁上下移動(dòng)來自動(dòng)調(diào)整。作動(dòng)器（活塞）上端連接高油壓傳感器。由電氣控制器、比例伺服閥、油壓傳感器、位移傳感器、引伸計(jì)與計(jì)算機(jī)共同組成的閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，可自動(dòng)地控制試驗(yàn)過程，并自動(dòng)測(cè)量試驗(yàn)力、位移、變形等試驗(yàn)參數(shù)。液壓源采用高壓油泵，從而使得系統(tǒng)噪聲低、油溫不易升高、節(jié)省能源等特點(diǎn)。在工作臺(tái)下部設(shè)置高光電編碼器，與鉗口體相聯(lián)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)上夾具運(yùn)行位置并實(shí)施試驗(yàn)過程中的位移控制。本機(jī)采用微機(jī)控制電液伺服機(jī)型進(jìn)行試驗(yàn)過程中的全自動(dòng)控制。

　　試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可接受上級(jí)計(jì)算機(jī)下傳的試驗(yàn)指令、試樣編號(hào)、試樣尺寸等試樣信息。操作者根據(jù)上級(jí)計(jì)算機(jī)下傳的試樣順序（也可人工干預(yù)選擇某一試樣），人工進(jìn)行試樣編號(hào)確認(rèn)后，夾持試樣、選擇相應(yīng)試驗(yàn)程序進(jìn)行試驗(yàn)，本機(jī)可以自動(dòng)測(cè)定ReH、ReL、Rp、Rt、Rm、Agt、A、Ae等相關(guān)力學(xué)數(shù)據(jù)，直接儲(chǔ)存、打印試驗(yàn)或網(wǎng)絡(luò)上傳至上級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　試驗(yàn)軟件可創(chuàng)建項(xiàng)目（可根據(jù)不同的鋼種號(hào)進(jìn)行創(chuàng)建：控制模型和試驗(yàn)條件），并存儲(chǔ)；試驗(yàn)機(jī)操作者根據(jù)鋼種號(hào)的控制模型和試驗(yàn)條件自動(dòng)加載，無需更多的設(shè)置和操作，即可進(jìn)行試驗(yàn)，操作簡(jiǎn)易。

1.主機(jī)介紹：

（1）設(shè)備型號(hào)及名稱

（1）設(shè)備型號(hào)：WAW-300C

（2）微機(jī)控制電液伺服試驗(yàn)機(jī)

2）主要技術(shù)指標(biāo)：試驗(yàn)機(jī)部分：

3）主機(jī)結(jié)構(gòu)介紹：   

　　主機(jī)由機(jī)座、油缸、活塞、位移傳感器、力傳感器、盤式升降電機(jī)、減速器、銅合金渦輪、蝸桿、絲杠、試臺(tái)、立杠、上下橫梁、液壓夾頭、限位保護(hù)裝置等組成。在橫梁中裝有盤式升降電機(jī)、減速器，工作油缸活塞采用間隙密封等。

　　本機(jī)為油缸下置式，雙空間結(jié)構(gòu)，試臺(tái)與下橫梁之間為壓縮、彎曲、剪切試驗(yàn)空間。隨機(jī)配備上下壓板、也可選配彎曲支座、彎曲壓頭、剪切座、剪切刃口及其它功能試驗(yàn)附件。下橫梁與上橫梁之間為拉伸試驗(yàn)空間。隨機(jī)配備的圓鉗口和平鉗口，供拉伸試驗(yàn)時(shí)選用。各空間均可通過下橫梁的升降進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　測(cè)力元件為高油壓傳感器。是本機(jī)檢測(cè)拉、壓、彎、剪試驗(yàn)力的關(guān)鍵元件。受力時(shí)發(fā)出的電信號(hào)，由控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)測(cè)控軟件等單元進(jìn)行采集處理，該傳感器較高，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。

　　電子引伸計(jì)是測(cè)量試樣變形的關(guān)鍵元件。由于直接檢測(cè)試樣標(biāo)距內(nèi)的變形，消除了外界因素的影響，測(cè)量高?？勺?/span>Rp0.2 或 ReH、ReL、Rp0.05、Rt及E值等的測(cè)量。另外裝在主機(jī)試臺(tái)下的抽出式數(shù)字位移傳感器(采用光電編碼器制作的抽出式數(shù)字位移傳感器)一般做為主活塞位置控制使用。對(duì)變形量特大的材料，該傳感器亦可做測(cè)量用。

　　上下橫梁為開式液壓夾頭的鉗口座，橫梁內(nèi)裝液壓夾頭的油缸活塞?；钊敵鰰r(shí)，鉗口夾緊試樣，回縮時(shí)松開。該夾頭油缸液壓油經(jīng)減壓閥減壓后，油壓在3Mpa左右，夾持試樣時(shí)，由于鉗口斜面作用，可產(chǎn)生400kgf左右的初始夾緊力。試驗(yàn)時(shí)，隨著試驗(yàn)力的增加，上下鉗口間相對(duì)分離，鉗口對(duì)試樣會(huì)越夾越緊，本夾頭裝夾試樣方便、省力、可靠、自動(dòng)化程度高。

　　下橫梁由盤式升降電機(jī)、減速器、內(nèi)置銅合金渦輪蝸桿（無噪音），絲杠正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)升降，用以調(diào)整試驗(yàn)空間，其升降由手控盒上的按鈕控制，空間調(diào)整方便自如。

二、手動(dòng)、自動(dòng)雙控集合式伺服液壓源系統(tǒng)

　　液壓油源與琴臺(tái)式機(jī)柜有機(jī)的組合在一起，同時(shí)，控制器和電氣拖動(dòng)系統(tǒng)安裝與機(jī)柜內(nèi)部，整體布局簡(jiǎn)潔，操作舒適，占地面積小。既能手動(dòng)也可以自動(dòng)操作！

　　液壓源系統(tǒng)中，電磁換向閥，溢流閥、減壓閥、均采用國(guó)內(nèi)品牌產(chǎn)品。作為電液伺服控制的元件，所采用的伺服閥自己研制的伺服閥或根據(jù)客戶要求選用原裝進(jìn)口意大利ATOS伺服閥。

　　油泵采用原裝進(jìn)口高壓齒輪泵，其具有超高壓力，噪音低的特點(diǎn)，工作壓力可達(dá)25MPa，系統(tǒng)實(shí)際壓力小于20MPa，系統(tǒng)噪音更低。

控制器介紹

　　該控制器完全滿足GB/T288新標(biāo)準(zhǔn)要求，具有質(zhì)量可靠、采集控制精準(zhǔn)、功能強(qiáng)大、集成度高、體積精巧等特點(diǎn)，其系統(tǒng)采用SOC、DSP和FPGA等大規(guī)模集成器件作為其單元，系統(tǒng)內(nèi)部集成有：4路24-bit高速模擬采集通道、3路1MHz的脈沖數(shù)字采集通道、3路16-bit高速模擬輸出通道，1路24-bit高速數(shù)字輸出通道、32路帶隔離的數(shù)字I/O接口、3種數(shù)據(jù)傳輸接口（RS-232、RS-485、TCP/IP）、1路鍵盤/顯示部件接口、1路手動(dòng)控制接口等。

　　數(shù)據(jù)（負(fù)荷、變形）采集采用單片高速轉(zhuǎn)換模塊，內(nèi)部集成有可編程前置放大器和24-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定可靠、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、無漂移影響等特點(diǎn)。

　　控制器每一個(gè)控制通道可同時(shí)進(jìn)行三閉環(huán)控制，即外環(huán)Speed（速率）、內(nèi)環(huán)Position（位置）、中心環(huán)動(dòng)力或能源分配，每一環(huán)均采用BP神經(jīng)網(wǎng)路的PID控制技術(shù)，控制原理參見下圖。

基于BP神經(jīng)網(wǎng)路的PID控制原理圖

　　根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)，以期達(dá)到控制性能指標(biāo)的優(yōu)化，使輸出層神經(jīng)元的輸出對(duì)應(yīng)于PID控制器的三個(gè)可調(diào)參數(shù)。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)、加權(quán)系數(shù)的調(diào)整，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出對(duì)應(yīng)于某種優(yōu)控制規(guī)律下的PID控制器參數(shù)，有效解決控制參數(shù)的在線整定，達(dá)到控制，改善系統(tǒng)性能，提高了實(shí)時(shí)性，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　另外，增加動(dòng)力或能源分配閉環(huán)控制主要目的是根據(jù)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際需求供給，減少?zèng)]必要的能源浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

控制器的主要特點(diǎn)：

l GB/T228.1-2010標(biāo)準(zhǔn)的方法A全程應(yīng)變控制過程中能夠自動(dòng)消除因標(biāo)距外斷裂而造成的控制失調(diào)問題；

l 高分辨：±500000碼；

l 具有國(guó)內(nèi)寬的頻帶：≥22Hz；

l 內(nèi)部采樣頻率：1kHz；

l 可設(shè)置采樣頻率；

l 控制響應(yīng)頻率：500Hz；

l 數(shù)據(jù)傳輸采用工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的RS-232、RS-485、TCP/IP，數(shù)據(jù)的傳輸穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)；傳輸距離遠(yuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；

l 具有系統(tǒng)自診斷功能；

l 具有全方位的安全保護(hù)功能；

l 內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換采用高分辨率的24Bit采集系統(tǒng)，同時(shí)可以擴(kuò)展至8路模擬通道的數(shù)據(jù)。

3）試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)流程：

試驗(yàn)機(jī)接受計(jì)算機(jī)傳達(dá)的試驗(yàn)指令，人工輸入試樣編號(hào)、試樣尺寸等試樣信息。操作者根據(jù)試樣順序（也可人工干預(yù)選擇某一試樣），人工進(jìn)行試樣編號(hào)確認(rèn)后，夾持試樣進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后，試驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)傳送到上級(jí)計(jì)算機(jī)。

2.控制卡介紹：

該控制卡完全站在試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的應(yīng)用角度進(jìn)行開發(fā)的，力求一針見血的完成試驗(yàn)機(jī)所需要的功能，所以在硬件電路設(shè)計(jì)上，多采用高集成的，模塊化設(shè)計(jì)思想，本系統(tǒng)采用了SOC（片上系統(tǒng)）和FPGA（大規(guī)?？删幊涕T陣列）芯片作為其控件。這樣就做到了 ，硬件電路簡(jiǎn)單，可靠性高，但在程序編寫上，勢(shì)必要用大量的代碼來分配各功能；

模塊化的特點(diǎn)是：程序分組管理，擴(kuò)展性強(qiáng)。

1）. 控制卡的基本功能：

我公司開發(fā)的控制卡在不做任何擴(kuò)展的情況下，主板具備三路模擬通道，也就是一路負(fù)荷傳感器通道和兩路應(yīng)變式引伸計(jì)通道，三路數(shù)字通道，也就是一路位移傳感器通道和一對(duì)大變形通道，外加8路輸入和8路輸出I/O口通道。輸入輸出通道，能滿足大部分的電子類試驗(yàn)機(jī)，加上一個(gè)擴(kuò)展卡，就具備兩路D/A輸出，可以控制大部分液壓設(shè)備等設(shè)備。

2）. 控制卡可靠性的保障：

① 控制卡全部采用元器件直接焊接方式，且絕大部分為貼片器件，這樣能有效的避免震動(dòng)、氧化等對(duì)控制器造成的影響；

② 此控制器的芯片全部采用進(jìn)口工業(yè)級(jí)器件，這在硬件的質(zhì)量上為控制卡的穩(wěn)定起到了保障。

③ 在元器件焊接方面，全部采用貼片機(jī)進(jìn)行焊接，這就避免人為的個(gè)性化差異對(duì)電路板焊接的影響。

④ 將控制卡配備專門的人員進(jìn)行考核和高低溫老化試驗(yàn)，并嚴(yán)格按照考核流程實(shí)施，進(jìn)一步避免不合格的控制器應(yīng)用到主機(jī)上。

4.軟件使用介紹：

a) 自動(dòng)換檔：根據(jù)負(fù)荷大小自動(dòng)切換到適當(dāng)?shù)牧砍?，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；實(shí)現(xiàn)了真正意義上的物理調(diào)零、增益調(diào)整及試驗(yàn)力測(cè)量的自動(dòng)換檔、調(diào)零、標(biāo)定和存盤，無任何模擬調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，控制電路高度集成化

b) 條件存盤：試驗(yàn)控制數(shù)據(jù)和試樣條件可制成模塊，方便了批量試驗(yàn)的進(jìn)行；

c) 自動(dòng)變速：試驗(yàn)過程中移動(dòng)橫梁的速度可按預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)變化，也可手動(dòng)變化；

d) 自動(dòng)標(biāo)定：系統(tǒng)可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)示值準(zhǔn)確度的標(biāo)定；

e) 自動(dòng)保存：試驗(yàn)結(jié)束，試驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線自動(dòng)保存；

f) 過程實(shí)現(xiàn)：試驗(yàn)過程、測(cè)量、顯示和分析等均由微機(jī)完成；

g) 批量試驗(yàn)：對(duì)相同參數(shù)的試樣，設(shè)定后可順次完成；

h) 試驗(yàn)軟件：中文或者英文WINDOWS界面，菜單提示，鼠標(biāo)操作；

i) 顯示方式：數(shù)據(jù)和曲線隨試驗(yàn)過程動(dòng)態(tài)顯示；

j) 曲線遍歷：試驗(yàn)完成后，可對(duì)曲線進(jìn)行再分析，用鼠標(biāo)可找到曲線上任一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

k) 曲線選擇：可根據(jù)需要選擇應(yīng)力-應(yīng)變、力-位移、力-時(shí)間、位移-時(shí)間等曲線進(jìn)行顯示和打??；

l) 試驗(yàn)：可按用戶要求的格式編制并打印；具有網(wǎng)絡(luò)接口，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)、打印記錄和網(wǎng)絡(luò)傳輸打印，可與企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)或Internet網(wǎng)連接。

m) 自動(dòng)停機(jī)：試樣斷裂后，移動(dòng)橫梁自動(dòng)停止；

n) 過載保護(hù)：當(dāng)負(fù)荷超過各檔值的3-5%時(shí)，自動(dòng)停機(jī)；