基于LabVIEW的組合式液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)通用測(cè)試平臺(tái)_圖文

1、第27卷第7期 2008年7月實(shí)驗(yàn)室研究與探索RESEARCH AND EXPL0lRATION IN LABORATORY基于LabVIEW的組合式液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)通用測(cè)試平臺(tái)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(tái),結(jié)合組合式多功能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn),開(kāi)發(fā)了一套計(jì) 算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能滿(mǎn)足常見(jiàn)的幾個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的測(cè)試要求,同時(shí)面向?qū)W生的設(shè)計(jì)性、創(chuàng) 新性實(shí)驗(yàn),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(gè)良好的技術(shù)平臺(tái)。關(guān)鍵詞:LabVIEW;液壓實(shí)驗(yàn);計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試;通用性;靈活性中圖分類(lèi)號(hào)

2、:G482文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):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 computeraided syst

3、em 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 measurement and control

4、 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)。虛擬儀器以軟件為核心,其軟件又以美國(guó)N

5、I 公司的LabVIEW虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)最為常 用【2引。我們?cè)谠袑?shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱,開(kāi)發(fā)研制了液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試與控 制系統(tǒng)。2硬件系統(tǒng)收稿日期:20080102作者簡(jiǎn)介:新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革工程(編號(hào):242我校液壓實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買(mǎi)的快速組合式綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái), 由泵站、帶卡槽的插件板.以及各種帶快速接頭的液壓 元件和各種長(zhǎng)度的帶快速接頭的膠管,學(xué)生可自己動(dòng) 手,快速地搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),組合出數(shù)十種液壓功能回 路。主要由各種傳感器(含變送器、行程開(kāi)關(guān)、信號(hào) 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(cè)控系統(tǒng)

6、硬件組成框圖31】【引。傳感器選用AK-4型壓力傳感器,測(cè)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(hào) 實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥開(kāi)關(guān)動(dòng)作的控制。3軟件設(shè)計(jì)軟件按模塊化設(shè)計(jì)。其中包含常規(guī)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 萬(wàn) 方數(shù)據(jù)第7期 陳遠(yuǎn)玲,等:基于LabVlEW的組合式液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)通用測(cè)試平臺(tái) 73各類(lèi)傳感器 電磁換向閥各 流 電 泵(電磁鐵點(diǎn) 量 動(dòng) 輸 f開(kāi) f關(guān)壓 機(jī) 出 J繼電器端子J力 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn),速. ,矩, tl研

7、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(pán)l叫接口l 叫磁盤(pán)1圖1測(cè)試控制系統(tǒng)硬件組成模塊,也包含了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)包括:液 壓泵性能實(shí)驗(yàn)、溢流閥靜動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)、節(jié)流調(diào)速回路 性能實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自行設(shè)計(jì),自選元件,自 己接管,自行調(diào)試、測(cè)試和分析。常做的有多缸順序動(dòng) 作控制回路,速度換接回路,差動(dòng)連接回路,雙泵供油 回路,卸荷回路,多級(jí)調(diào)壓回路、平衡回路等等。3.1驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)I兒引各驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)都有固定的測(cè)試項(xiàng)目。測(cè)試模塊的 軟件設(shè)計(jì)依據(jù)這些固定的測(cè)試內(nèi)容設(shè)計(jì)。茲以液壓泵 性能測(cè)試為例介紹軟件系統(tǒng)的

8、前面板以及框圖程序。 虛擬儀器操作面板是測(cè)控系統(tǒng)與用戶(hù)交流信息的 橋梁,通過(guò)面板上的按鈕、開(kāi)關(guān)以及顯示窗口可以很 方便地觀察實(shí)時(shí)檢測(cè)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(yàn)的測(cè)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(shí)時(shí)顯示;壓力 流量特性曲線(xiàn)、壓力效率曲線(xiàn)顯示;采集數(shù)據(jù)及其計(jì)算 參數(shù)結(jié)果顯示;采樣設(shè)置以及試驗(yàn)操作按鈕等。圖2泵性能測(cè)試前面板程序運(yùn)行以后,程序會(huì)顯示系統(tǒng)的日期、時(shí)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中,可以直觀觀察壓力、流量、轉(zhuǎn)矩幾個(gè)主要 參數(shù)的變化情況。點(diǎn)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(jì)

9、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(xiàn)。測(cè)試過(guò)程 中可以隨時(shí)的點(diǎn)擊“復(fù)位”按鈕,系統(tǒng)會(huì)把各種數(shù)據(jù)以 及特性曲線(xiàn)顯示初始化。得到滿(mǎn)意的數(shù)據(jù)以后,點(diǎn)擊 “保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”按鈕,系統(tǒng)會(huì)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(diǎn)擊“打印 結(jié)果”按鈕把相關(guān)的數(shù)據(jù)以及曲線(xiàn)打印出來(lái)存檔。 主程序框圖面如圖3所示。在框圖程序中,從左 到右,從上倒下依次為(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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示模塊。圖3泵性能測(cè)試主程序框圖3.2設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)M】【”設(shè)計(jì)性回路主要涉及對(duì)電磁閥的控制,以及各種 回路壓力的動(dòng)態(tài)響

10、應(yīng),流量、速度的測(cè)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(shí) 間模塊、速度-時(shí)間模塊等,操作者可根據(jù)需要在這些 模塊中切換。對(duì)電磁閥的控制分手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方 式。手動(dòng)控制是指在操作面板上手動(dòng)按下按鈕,由計(jì) 算機(jī)控制電磁鐵的動(dòng)作。這種方式主要用于動(dòng)態(tài)特性 實(shí)驗(yàn)。自動(dòng)控制的信號(hào)則來(lái)自行程開(kāi)關(guān)。選擇自動(dòng)控 制方式時(shí),操作界面如圖4所示。操作者首先根據(jù)設(shè) 計(jì)要求設(shè)定各個(gè)電磁閥和行程開(kāi)關(guān)的動(dòng)作順序,然后 點(diǎn)擊“開(kāi)始運(yùn)行”按鈕,各個(gè)控制元件會(huì)順次運(yùn)行。 如果需要計(jì)算活塞的行進(jìn)速度,可裝上行程開(kāi)關(guān), 當(dāng)活塞觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)時(shí)。計(jì)時(shí)”欄里就顯示運(yùn)行時(shí)間。 “行程距離”由操作者在操作

11、界面上輸入,運(yùn)行時(shí)間由 軟件中的計(jì)時(shí)模塊測(cè)出。由此得出液壓缸運(yùn)動(dòng)的平均 速度。這種設(shè)計(jì)方法,在滿(mǎn)足本科生一般的實(shí)驗(yàn)要求 的基礎(chǔ)上,可免去位移傳感器,降低了設(shè)備成本。 萬(wàn) 方數(shù)據(jù)74實(shí)研究 與探 索 第27卷 4結(jié) 語(yǔ)圖4設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)前面板特征。因此也為學(xué)生提供了一個(gè)良好的綜合訓(xùn)練平臺(tái)。圖5設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主程序框圖(1本測(cè)試系統(tǒng)操作界面直觀、友好,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方 參考文獻(xiàn)(References:便,可打印輸出。(2系統(tǒng)不僅能滿(mǎn)足常見(jiàn)的幾個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的測(cè) 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(yàn)測(cè)控系試要求,同時(shí)還能面向?qū)W生的設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),較E2蕓纂鬈篙:#嘗拿莖翥蓑:=琶壓測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì),流好

12、地發(fā)揮了組合式實(shí)驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)。學(xué)生不但可以搭建 體傳動(dòng)與控制,2007(6. 出自行設(shè)計(jì)的液壓回路,還能方便地對(duì)自己設(shè)計(jì)的回 32黃建龍,劉明哲等.液壓綜合試驗(yàn)臺(tái)及其監(jiān)控系統(tǒng)的研究J,液 路進(jìn)行性能測(cè)試和分析。壓與氣動(dòng),2007(Io.(3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)臺(tái)上的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用口。隨著實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件配置的進(jìn)一步擴(kuò)展,測(cè)控軟件還 黑蕓妻套磐囂蓑囂二篡拼裝cAT實(shí)驗(yàn)臺(tái).液需要不斷地完善。7E,p。實(shí)用技術(shù)教程M.北京:中國(guó)鐵道集液壓技術(shù)、電子電路技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、計(jì)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C7R

13、oben HBis“。PLa“V1Ew7ExPress實(shí)用教程M北京:電子工業(yè)出版社.2006.(上接第71頁(yè)參考文獻(xiàn)(References:倪應(yīng)華.虛擬現(xiàn)實(shí)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,孫俊杰.Authorware在液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)多媒體教 學(xué)軟件中的應(yīng)用J.機(jī)床與液壓,2004,(6:151152. 邵劍龍,葉艷青.用Authorware開(kāi)發(fā)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體CAI 課件J.計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué).2001,18(6:599-601.李偉.盛德仁.陳堅(jiān)紅,等.基于3DS MAX建模和Authorware 集成開(kāi)發(fā)的流體機(jī)械多媒體

14、演示系統(tǒng)J.電站系統(tǒng)工程,2006。22(5:50-52.王琳,吉逸.基于FLASH技術(shù)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)J. 電腦知識(shí)與技術(shù),2007.4(9:1438-1440.張春良,劉延博,曾紅渡.等.液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)CAI課件開(kāi)發(fā)J】. 機(jī)床與液壓。2001(2:107-108.系統(tǒng)研究J.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.2001(5:40-41.8武法提,胡亦宏.基于Flash技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 教育信息化,2006(5:4344.9劉小斌.楊永萍.基于Flash的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)程仿真J. 蘭州工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2004,11(I:58-61.10杜巧連.液壓課程實(shí)驗(yàn)仿真軟件的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐J.實(shí)驗(yàn)室研

15、究 與探索.2007.26(1:55-58.11李晶,胡熹佳.利用UG軟件快速制作液壓元件三維動(dòng)畫(huà) J.機(jī)床與液壓,2006(10:192193.12翁沈軍,楊燦軍,陳鷹,等.基于VRML技術(shù)液壓虛擬實(shí)驗(yàn). 液壓與氣動(dòng).2004(12:73-75.13胡振聲.Authorware7.0多媒體開(kāi)發(fā)白金手冊(cè)M.北京:人民 郵電出版社,2005.14曾噪.Flash Mx互動(dòng)教學(xué)課件制作實(shí)例教程M.北京:_人 民郵電出版社,2004.;=.糾 列引 列釘 ”萬(wàn) 方數(shù)據(jù) 基于LabVIEW的組合式液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)通用測(cè)試平臺(tái)作者:陳遠(yuǎn)玲 , 李中山 , 黃炳瓊 , 秦鋼年 , CHEN Yuan-ling,

16、 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(shí)驗(yàn)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(yàn)臺(tái)及其監(jiān)控系統(tǒng)的研究 期刊論文-液壓與氣動(dòng) 2007(102. 蘇東海;佟守舉 基于虛擬儀器軟件的液壓測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 期刊論文-流體傳動(dòng)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(yàn)測(cè)控系統(tǒng)的研制 期刊論文-農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2005(124. Robert H.Bishop LabVIEW 7 Express實(shí)用教程 20065. 雷振山 LabVIEW 7 Express