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电液比例液压实验台

2019/12/31

电液比例液压实验台依据高等院校、高等职业院校的《液压传动与控制》《液压比例控制技术》《液压伺服传动与控制》等液压类教材和充分结合目前国内工业中流行的液压比例伺服控制技术而专门设计。实验台能充分满足教学需求、学生实践与培训需求、科研辅助需求等,从基础到高端、从教学到科研而专业设计的液压比例教学实验台。


一、  主要特点

1.     根据教材需要配置目前工业上广泛使用的电磁比例阀、比例放大器。能充分展现该阀整个控制过程和动作条件以及对这例高端产品进行一系列性能测试。

2.     可将比例阀放置回路当中进行控制调试,让学生充分撑握到这类工业高端产品使用操作技能。

3.     系统全部采用标准的工业用液压元器件,使用安全可靠,贴近工业化:各液压元器件引用的是国际先进的力士乐技术,性能参数均能符合教学大纲的要求;

4.     实验回路即插即用:实验学员可以快速了解实验台功能,迅速掌握操作技能,并快速完成实验操作。连接方式采用快换接头,每个阴接头、阳接头都配有带自锁结构的单向阀(即使实验过程中接头未接好而脱落,亦不会有压力油喷出,保证实验安全),内部密封材料运用国际最新密封材料——四氟材料密封圈,取代传统的丁氰材料,解决了其他大多数厂家尚未克服的漏油问题,保证实验过程的清洁干净;

5.     实验控制方式多样化:实验回路可运用机械控制、传统的继电器控制、现代的PLC控制、比例放大器控制、工控软件控制等多种控制方式,让学员门全方位,多层次的深入了解液压系统的控制原理;

6.     实验设备具有很强的扩展性:实验配置方案可根据需方的具体要求进行配置,需方也可对实验设备增加元器件以增强实验台的功能,元器件均采用标准化接头,对新增元器件,实验台均可兼容;实验台所用板卡采用32通道数据采集卡,预留有足够的扩展空间。

7.     可编控制器(PLC)能与PC机通讯:实现电气自动化控制、可在线编程监控及故障检测,以及可以运用PC机与PLC对液压控制系统进行深入的科研开发等等。

8.     实验台移动式模块化设计:在实验台的设计上不仅综合了人机工程学、国际流行的设计理念、产品的特点等多方面的因素,尽可能的让实验台美观轻巧,符合审美要求,而且对实验台的可靠性、安全性、使用寿命等等问题也毫不含糊,打破传统设计观念;

9.     丰富的组态仿真回路:提供了多达20个仿真/监控常用回路,回路中能监控到每一个阀心动作情况、流体流向、压力、执行元件动作情况、以及PLC I/O接口输入/输出情况。各种监控情况以图片颜色区分/文字形式直观显示在监控屏幕上,非常直观清晰;

10.  精密的测量仪器:配备先进的数据测量仪器,取代传统的测量工具,使用简单,测量精确可靠;

11.  专业的数据采集系统:采用进口12精度32通道I/O AD数据采集卡,确保实验中数据准确,干扰小,稳定性能高于同类其它产品。I/O通道可根据需要自行扩展,操作简单方便,软件采用具有自主知识产权且性能稳定的正版系统,可以根据需要描绘实时曲线、生成报表、生成X-Y曲线,数据准确且系统稳定;

12.  优良的液压供油系统:液压油泵采用法兰安装方式,大大的减小了工作的噪音,并且液压供油系统在常规的基础上增加了安全阀等,起到二次保护作用,确保实验的安全。

13.  安全等级高:实验台设计完全按照国家安全标准执行,凡是金属类均有接地保护,三相电采用漏电保护装置。                                           

二、  实验台组成部分

本实验台由实验工作台、辅助实验台、液压泵站、常用液压元件、测试传感变送器、电气控制单元、数据采集系统、PC电脑等几部分组成。

(一)          实验工作台

实验工作台以钢质型钢为主框架,结构紧凑、外形美观,表面采用亚光喷塑处理,防锈防潮,经久耐用。铝型材操作面板、铁质凹型油盘、高密度防火板电路箱等构成安全方便的实验操作平台。 面板带“T”型沟槽形式的铝合金型材结构,可以方便、随意地安装液压元件,搭接实验回路。


(二)               液压泵站(注:可根据实际需求提供各种类型的液压泵站)

        泵: 1台 排量:6.67ml/r,额定压力:7Mpa

变量叶片泵驱动电机: 2.2KW

              箱:公称容积60L,附有液位、油温指示计、吸油滤油器、空气滤清器等;

            油:32#抗磨液压油;

  油 精 滤 油 器:过滤精度10微米,不低于HB5930-6/A级;

  油 精 滤 油 器:过滤精度10微米,不低于HB5930-6/A级。

(三)          常用液压元件

1.      以北京华德液压元件为主(采用德国力士乐技术配置详见配置清单

2.     每个液压元件均配有油路过渡底板,采用专用弹卡式底板固定,可方便、随意地将液压元件固定在铝合金型材面板上;

3.     油路搭接采用开闭式快换接头,拆接方便,不漏油。


比例方向流量阀               先导式比例溢流阀

(四)          测试用传感变送器

1.     压力传感器        精度等级:0.1级 量程:0-10Mpa

2.     涡轮式流量器      精度等级:0.5级 量程:0-10L/min

3.     功率变送器        精度等级:0.5级 量程:0-5KW

4.     温度传感器        精度等级:0.5级 量程:-10-150摄氏度

5.     位移传感器        精度等级:0.1级 量程:0-300mm

(五)           电气测控制单元 注:PLC类型可根据实际需求配置:如西门子、欧姆龙、西门子、松下等)

1)            可编程控制器(PLC):西门子S7-200 CPU224 I/O24点,继电器输出形式,电源电压:AC 220V/50Hz,控制电压为DC24V

2)            可编程控制器AD模块:西门子EM231模块,主要辅助完成相关闭环控制实验;

3)            可编程控制器DA模块:西门子EM232模块,主要辅助完成相关闭环控制实验;

4)            24V直流电源:用于提供控制电压、传感器所需电源等;

5)            电气控制线路设有短路保护、过载保护等功能,所使用的电气元器件全部符合IEC标准。

三、  基本实验项目

(一)        液阻特性测试:

1.     细长小孔的性能测试;

2.     薄壁小孔的性能测试;

3.     同心环缝隙的性能测试。

(二) 常用液压元件的性能测试:(液压泵、液压马达、溢流阀、节流阀、调速阀、减压阀等)

1.     液压泵的特性测试

2.     液压马达的性能测试

3.     溢流阀的特性测试

4.     减压阀的特性测试

5.     节流阀速度负载特性测试

6.     液压缸加载等特性实验

(三) 液压传动基本回路实验:(三十余种回路)

1.    压力控制回路:

1)        溢流阀调压回路;

2)        溢流阀单级远程调压回路;

3)        多级溢流阀调压回路;

4)        溢流阀限制低压回路。

2.    减压回路:

1)        一级减压回路;

2)        二级减压回路;

3)        多级减压回路。

3.    卸荷回路:

1)        三位四通电磁换向阀卸荷回路;

2)        二位三通电磁换向阀卸荷回路。

4.    稳压回路:

1)        蓄能器稳压回路;

2)        液控单向阀保压回路。

5.    卸压回路:

1)        节流阀卸压回路;

2)        顺序阀卸压回路。

6.    速度控制回路:

1)        进油节流调速回路

2)        回油节流调速回路;

3)        旁路节流调速回路;

4)        调速阀控制的(进油、回油、旁油)调速回路;

5)        差动连接增速回路;

6)        蓄能器增速回路;

7)        电磁阀和调速阀串联的减速回路;

8)        调速阀串联的二次进给回路;

9)        调速阀并联的二次进给回路;

10)     节流阀串联的二次进给回路;

11)     节流阀并联的二次进给回路;

12)     二位三通控制的差动回路;

13)     差动工作换接回路。

7.    同步回路:

1)        节流阀控制的同步回路;

2)        调速阀控制的同步回路。

8.    方向控制回路:

1)    换向阀控制换向回路;

2)    顺序阀控制的顺序动作回路;

3)    行程开关控制的顺序工作回路;

4)    压力继电器控制的顺序动作回路。

9.    锁紧回路:

1)        换向阀闭锁回路;

2)        液控单向阀的锁紧回路;

3)        单向阀的锁紧回路;

四、  比例液压实验项目

(一) 比例液压元件的性能测试:

1)     比例溢流阀的控制特性测试;(比例溢流阀控制电压和输出压力之间的关系)

2)     比例溢流阀的负载特性测试;

3)     比例溢流阀的动态特性测试;(阶跃特性、频率特性等)

4)     比例方向阀的控制特性测试;

5)     比例方向阀的节流特性测试;

6)     比例方向阀动态特性测试;

7)     电磁比例位置控制系统的性能试验。

(二)  液压比例控制典型实验:

1)     电磁比例溢流阀的稳压控制回路实验;

2)     电磁比例溢流阀压力控制系统;

3)     电磁比例方向阀的换向回路;

4)     电磁比例方向阀的截流特性的调速控制回路;

5)     比例控制系统的液压缸位置控制实验;

6)   比例系统的简单液压闭环控制实验。

五、  液压仿真控制系统:

液压仿真控制软件基于组态王而开发的液压仿真控制系统,包含了20个液压典型回路控制与演示。很形象的把压力油的流向、各种液压阀内部阀芯的工作状态、油缸的工作过程和齿轮泵的工作原理等仿真回路中一一展示出来。其中10余种可以直接与硬件相连接,控制硬件系统的工作和对整个工作过程进行监控,达到软硬件同步工作的效果。液压仿真控制模拟系统包含的有(具体回路有差异以最新标准为准):

1.   液压仿真软件包含的液压控制系统:

1)        压力调节回路——两级调压回路;

2)        两位两通电磁换向阀卸荷回路;

3)        两位四通电磁换向阀换向回路;

4)        三位四通电磁换向阀换向回路;

5)        手动换向阀换向回路;

6)        进油节流调速回路;

7)        回油节流调速回路;

8)        旁油节流调速回路;

9)        行程开关控制两个三位四通电磁换向阀换向回路;

10)     顺序阀控制的顺序动作回路(行程开关);

11)     速度换接回路:快—慢速度换接回路;

12)     速度换接回路:快—慢—工速度换接(节流阀串联)

13)     速度换接回路:快—慢—工速度换接(节流阀并联);

14)     锁紧回路;

15)     节流阀控制同步回路;

16)     行程控制差动差动回路;

17)     压力继电器的保压泄荷回路;

18)     液控单向阀保压回路;

19)     多级调压回路;

20)     压力继电器控制的顺序动作回路。

如下图为液压仿真控制系统的部分系统控制界面:

SHAPE \* MERGEFORMAT

六、  数据采集系统

1、        数据采集系统功能简介

本数据采集系统采用的是研华12位精度、32通道的AD卡作为数据采集板卡;配置的传感器都是精度等级在0.5级以上的高精度传感器(压力传感变送器、涡轮式流量传感器、温度变送器、位移传感器变送器、功率变送器、扭矩转速传感变送器等),各传感变送器都带标准信号输出,传感器外部连接电缆均使用屏蔽效果良好的专用电缆,保证了数据采集的精度。数据采集软件对这一系列传感器的输出信号进行数据采集,并实时描绘相关的曲线,生成实时数据报表,绘制任意XY轴的动态曲线,并且有曲线打印功能,数据报表保存打印功能,各个传感器参数设置功能等等。实现计算机智能数据采集、分析、处理、数字显示、曲线自动生成及实时监控等功能,符合未来液压控制的发展趋势。

    

2、        本数据采集系统主要技术参数:(型号以厂家详见配置单)

名称

技术参数

流量传感器

精度等级0.5%,量程:0-10L/min

压力传感器

精度等级0.5%,量程:0-10MPa

功率传感器

精度等级0.5%,量程:0-5KW

温度传感器

精度等级0.5%,量程:-10-150

计算机

160G硬盘、1G内存,市场主流配置

显示器

17液晶显示器

数据采集卡

台湾研华科技数据采集卡

32通道单端输入、16通道双端输入

12位精度、100K采样频率

接线端子

32PCL传输电缆

3、        本数据采集系统部分界面截屏图与功能简介:


 “系统参数设置”:这一界面共有10个通道(根据需要可以增加通道数量),这些通道都与数据采集的板卡的通道是一一对应,系统常用的通道有6个,预留4个通道作扩展用,假如需要添加一个数据采集点,就在通道“名称”栏修改通道的名称,将传感器的量程输入通道的“输入范围”内,填好相应的单位即可


1——坐标轴设置:设置Y轴坐标值,X轴以时间为横坐标,通常根据传感器的量程范围进行设置;

2——三维曲线模式:实时曲线一般为二维坐标系,但本数据采集系统也增加了三维模式,只需在三维曲线的小框框内打“√”实时曲线窗口就切换成三维模式、数据采集系统将更加直观与多样化;

    3——曲线颜色栏:这里所设定各曲线的颜色,实时曲线的颜色也与之相对应;

    4——采集频率:设置数据采集系统的采集频率,采集频率非常快,最小可设置为1ms,通常设置为100-300ms之间;

    5——实时滤波:在数据采集过程中,不可避免的会有一定的干扰,可以选择实时滤波,在一定程度上降低信号干扰,设置值通常为奇数;

    6——数据采集系统启停按钮:“开始采集”数据采集系统开始对数据进行采集;“停止采集”数据采集系统停止采集;

    7——实时数据保存:选择实时数据保存,将实时采集的数据保存到数据库中(*.mdb),以便下次调用,并且在历史曲线、历史报表中可以直接打开,并生成相应的格式;

    8——建立数据库:每次做实验之前,都应先建立数据库,然后选择实时数据保存,每次采集的数据就自动保存到数据库中;

    9——实时曲线:Y轴坐标为实际值,X轴坐标为时间值;

    10——通道栏,根据实验数据采集的需要,选择相应的通道(在通道前的小框框内“√”,然后只要数据采集系统开始数据采集,数据采集系统就开始采集这一点的数据);

    11——实时数据显示栏,显示实时采集到的数据;

    12——保存曲线,这里是将当前的曲线保存为位图或JPGE等图片格式。

 2——查询:选择起始时间和终止时间,然后查某一时间段曲线;    1——打开数据库:将保存了的数据库在历史曲线中打开;

    3——设置Y轴的坐标值。


    1——设置X轴坐标参数:选择X轴的坐标参数,有多种选项(压力、流量、功率、位移等等),坐标值也可根据需要进行设置。

    2——设置Y轴坐标参数:选择Y轴的坐标参数,有多种选项(压力、流量、功率、位移等等),坐标值也可根据需要进行设置。


1——打印预览功能,接有打印终端的话,可以直接在此打印;

2——查询功能:查询某一时间段的报表数据。

七、  系统主要参数

n   电源:国家标准工业用电——AC380V50HZ

n   控制电压:安全控制电压——DC24V

n   使用环境要求:防潮、防尘环境;

n   系统总功率:<=3KW;

n   系统安全使用压力:P<=7Mpa;

n   主工作台尺寸:2280×650×1770mm;

n   辅助工作台尺寸:1500×850×800mm

n   重量:约300Kg


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