周志平 熊軼娜

（空軍航空維修技術(shù)學(xué)院，長沙 410124）

國內(nèi)眾多工科院校機(jī)械類專業(yè)廣泛使用QSC003B型教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺。實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)常涉及四項(xiàng)內(nèi)容：對液壓泵的性能進(jìn)行測試；對溢流閥進(jìn)行靜態(tài)性能測試；對液壓泵進(jìn)行卸荷試驗(yàn)；對節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)速試驗(yàn)。由此可知，該實(shí)驗(yàn)臺能完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，同時，在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)液壓執(zhí)行元件-液壓缸超過其極限位置或者在液壓缸承受過大載荷時，實(shí)驗(yàn)臺容易出現(xiàn)故障，無法正常使用。此外，實(shí)驗(yàn)臺在運(yùn)行時，由于缺少顯示屏，液壓缸的運(yùn)動速度、流量計(jì)的變化情況等實(shí)驗(yàn)參數(shù)不能直觀顯示，影響教學(xué)效果。為了擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)臺的使用范圍、提高測試精度和測試效率，使其運(yùn)行控制更加方便、直觀、可靠，有必要對實(shí)驗(yàn)臺的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

1 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)原理

圖1為改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)原理圖。與改進(jìn)前的實(shí)驗(yàn)臺相比較，加裝了一個二位二通電磁換向閥5；加裝了一個二位三通電磁閥11；增加了5個行程開關(guān)SQ1～SQ5；增加一個線速度傳感器S1來測試液壓缸的速度，以提高測試精度和測試效率。改進(jìn)后，液壓系統(tǒng)所能完成的各種實(shí)驗(yàn)及其動作狀態(tài)如表1所示。

表1 采用PLC及觸摸屏技術(shù)的實(shí)驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)動作狀態(tài)

表2 輸入輸出點(diǎn)的分配

圖1 采用PLC及接觸屏技術(shù)的實(shí)驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)原理

從圖1中可以看出，只要選擇實(shí)驗(yàn)，按下按鈕，就可以操作任何一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，相應(yīng)電磁閥能自動完成通斷電動作；如果需要完成不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以調(diào)節(jié)流量閥、溢流閥等控制閥，觀察兩液壓缸的運(yùn)行快慢、壓力表和流量計(jì)的變化情況等。

2 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能

實(shí)驗(yàn)臺在改進(jìn)前僅能完成四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增加至7項(xiàng)。增加的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是典型液壓回路，具體包括模擬組合機(jī)床液壓系統(tǒng)調(diào)試回路、液壓缸的順序動作回路及液壓缸的差動快速運(yùn)動回路。通過設(shè)計(jì)新的電控系統(tǒng)，本實(shí)驗(yàn)臺可實(shí)現(xiàn)的主要功能體現(xiàn)在以下幾個方面。

一是電控系統(tǒng)具有實(shí)驗(yàn)選擇功能?？梢詫ζ邆€實(shí)驗(yàn)中的任意一個進(jìn)行預(yù)先選擇；每個被選定的實(shí)驗(yàn)可以自動進(jìn)行，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束；如果實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行中需要使系統(tǒng)復(fù)位，可通過選擇“中止”按鈕來實(shí)現(xiàn)。二是可在顯示屏上完成實(shí)驗(yàn)參數(shù)顯示。三是具有安全保護(hù)功能。電控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)液壓缸的極限位置保護(hù)、過載保護(hù)和負(fù)載端感應(yīng)元件的RC浪涌吸收保護(hù)功能。實(shí)驗(yàn)若出現(xiàn)故障，PLC停止輸出，使實(shí)驗(yàn)設(shè)備免受損害。輸入輸出點(diǎn)的分配見表2。

本實(shí)驗(yàn)臺電控系統(tǒng)的硬件控制核心為FX2N-48MR。為滿足實(shí)驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)動作表1中的動作狀態(tài)，其輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)均確定為24；觸摸屏為D9300T；為實(shí)現(xiàn)將模擬信號（由速度傳感器輸出）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，選擇FX2N-4AD作為本實(shí)驗(yàn)臺的A/D轉(zhuǎn)換單元，該單元擁有12位及4通道，使用時需要輸入4～20mA電流、輸入±10V電壓。

本實(shí)驗(yàn)臺電控系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2所示。PLC的所有主令控制按鈕均顯示在觸摸屏上。PLC與觸摸屏之間的通信方式為串行。PLC與外圍元件接線如圖3所示。

圖2 電控系統(tǒng)構(gòu)成方框圖

圖3 PLC與外圍元件接線圖

本實(shí)驗(yàn)臺電控系統(tǒng)的軟件包括兩個重要的組成部分，分別是PLC程序控制部分和觸摸屏顯示界面部分。觸摸屏顯示界面如圖4所示。

圖4 觸摸屏顯示界面

3 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)臺經(jīng)過改進(jìn)后，不僅增加了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且拓寬了實(shí)驗(yàn)臺的使用范圍和價(jià)值。實(shí)驗(yàn)臺采用PLC和觸摸屏技術(shù)，控制運(yùn)行更加可靠、直觀，使學(xué)生能夠更加方便地對液壓系統(tǒng)進(jìn)行操作。該系統(tǒng)可供其他液壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺借鑒。