【正文】 100微型輪胎試驗(yàn)機(jī)的新型輪胎試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)機(jī)通過(guò)軟件對(duì)所得信息進(jìn)行對(duì)比和解釋?zhuān)詧D像顯示結(jié)果，可以在線分析輪胎性能[2]。2003年2月，日本普利斯通公司在東京的技術(shù)中心安裝了一臺(tái)世界上最大的汽車(chē)輪胎試驗(yàn)機(jī)—MTS模擬路面動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，該試驗(yàn)機(jī)在速度、垂直輸入、側(cè)向力和扭矩等方面的測(cè)試指標(biāo)均勝過(guò)其他汽車(chē)輪胎試驗(yàn)機(jī)，并可評(píng)價(jià)輪胎在拐彎、剎車(chē)時(shí)的特性以及高速和大負(fù)載下的加速度[4]。與各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)在航空機(jī)輪的試驗(yàn)和檢驗(yàn)方面基本上是空白,差距很大。近年來(lái)，我國(guó)在輪胎試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和研究方面也有了一定的進(jìn)展，出現(xiàn)了多家自行研制和開(kāi)發(fā)輪胎試驗(yàn)機(jī)的單位和企業(yè)，開(kāi)發(fā)出多種類(lèi)型的輪胎試驗(yàn)機(jī)。2004年北京航空制造工程研究所自主開(kāi)發(fā)了全自動(dòng)充氣式輪胎動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)，并采用了西門(mén)子Simatic WinAC、數(shù)據(jù)庫(kù)等先進(jìn)技術(shù)。相應(yīng)地，這也給產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和使用帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。輪胎試驗(yàn)機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng)是輪胎試驗(yàn)機(jī)的關(guān)鍵部分。出廠時(shí)設(shè)定好的參數(shù)一旦改變就不易恢復(fù)。也可應(yīng)用于多點(diǎn)多通道協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)中，通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)方式完成系統(tǒng)設(shè)置和測(cè)試工作。第2章 是飛機(jī)機(jī)輪徑側(cè)向自動(dòng)化試驗(yàn)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，確定了系統(tǒng)總體的控制方案，并進(jìn)行硬件系統(tǒng)的選型。闡述了典型的PLC程序設(shè)計(jì)過(guò)程。徑向載荷：飛機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，軸承主要承受靜止載荷。：1徑向油泵；2徑向電機(jī)；3側(cè)向油泵；4側(cè)向電機(jī)；5徑向比例溢流閥；6側(cè)向比例溢流閥；7徑向油缸；8叉子；9被測(cè)輪；10工作臺(tái)；11側(cè)向油缸；圖21 徑側(cè)向自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由徑向、側(cè)向兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)壓力反饋值與壓力設(shè)定值的大小實(shí)時(shí)控制比例溢 流閥的開(kāi)度大小。根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)原理和系統(tǒng)要求，可將測(cè)試臺(tái)分為兩個(gè)大部分：為實(shí)驗(yàn)提供測(cè)試所需的徑向、側(cè)向載荷。這種控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于單件機(jī)構(gòu)的控制中，如家用電器、電機(jī)伺服、變頻調(diào)速等機(jī)電產(chǎn)品中，在工業(yè)控制領(lǐng)域一般適用于小規(guī)模的工業(yè)控制系統(tǒng)，或者擔(dān)當(dāng)大系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System，簡(jiǎn)稱(chēng)DCS)又稱(chēng)集散系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)又稱(chēng)之為集散控制系統(tǒng)。所有站點(diǎn)通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互相連接并互相交換信息，協(xié)調(diào)各方面的工作，共同完成DCS的整體功能。PLC是20世紀(jì)60年代末在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。PLC的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)小時(shí)。所有這些使得PLC能置于有很強(qiáng)的電噪聲與電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)和濕度很大的地方。盡管現(xiàn)代PLC也用高級(jí)語(yǔ)言編制復(fù)雜的程序，但梯形圖仍被廣泛地使用。1) 高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)這是一個(gè)基本的，也是最重要的要求之一。3) 性?xún)r(jià)比高下面對(duì)各系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際要求選出最適合該項(xiàng)目的系統(tǒng)。工業(yè)控制機(jī)IPC配以PC總線的I/0板卡組成的控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較低，系統(tǒng)軟硬件資源豐富，開(kāi)發(fā)周期短；但是經(jīng)實(shí)踐證明，IPC工業(yè)控制機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性難以得到保證，幾年之后，IPC的故障率比較高。但DCS和PLC在通信網(wǎng)絡(luò)上的組網(wǎng)不同，導(dǎo)致二者的價(jià)格有較高差異。這樣一種處理方案，在價(jià)格上將大大低于DCS系統(tǒng)。而DCS系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)一級(jí)實(shí)現(xiàn)三電一體化，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信速度的要求比較高，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換的數(shù)據(jù)量比較大，這使得DCS系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜。綜合以上的分析，最終選擇了PLC和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相結(jié)合的控制系統(tǒng)方案。 ，可靠性高，可以提高控制性能。 :對(duì)采集到的輪胎壓力和位移量進(jìn)行分析和處理，并按給定的控制程序決定需要采取的控制行為。 第二個(gè)部分是液壓系統(tǒng)。本試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)按手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種操作方式來(lái)設(shè)計(jì)的，故在管路中增加了一些旁路。、側(cè)載油缸回程:ZDT、3DT分別得電，可使徑、側(cè)載油缸快速回程，回程速度可調(diào)。： 實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)動(dòng)作程序的控制，載荷給定的控制。 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)全稱(chēng)工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)(Industrial Personal Computer，以下簡(jiǎn)稱(chēng)工控機(jī))，簡(jiǎn)稱(chēng)工控機(jī)，是一種加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)，它可以作為一個(gè)工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。“ELA準(zhǔn)的全鋼化工業(yè)機(jī)箱，增強(qiáng)了抗電磁干擾能力，鋁質(zhì)面板符合NEMA4/IP65標(biāo)準(zhǔn)。，并有過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)?！翱撮T(mén)狗”定時(shí)器，在因故障死機(jī)時(shí)，無(wú)需人的干預(yù)而自動(dòng)復(fù)位。相比而言，AWS8248VTPT具有更強(qiáng)的擴(kuò)展性能，更大的LCD，及更具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。按照本項(xiàng)目的要求對(duì)各廠家的PLC的相關(guān)性能進(jìn)行了考核：；由于PLC 本身的內(nèi)置的控制算法只有PLC模塊，控制時(shí)只能調(diào)用其內(nèi)部的算法，而我們?cè)诳刂茣r(shí)會(huì)涉及到一些復(fù)雜算法，如本文設(shè)計(jì)的模糊自適應(yīng)控制等，所以需要PLC支持高級(jí)語(yǔ)言編程，如C語(yǔ)言。特點(diǎn)如下：1) 循環(huán)周期短，處理速度高；2) 指令集功能強(qiáng)大，可用于復(fù)雜功能；3) 設(shè)計(jì)緊湊，可用于空間有限的場(chǎng)合；4) 模塊化結(jié)構(gòu)，適合密集安裝；5) 不同檔次的 CPU 和各種各樣的功能模塊和I/O模塊可供選擇。選擇 5A 的電源是因?yàn)樵撾娫闯讼?PLC 的 CPU 模塊供電以外，還要為外部的 10 個(gè)用于開(kāi)關(guān)控制的繼電器供電。接下來(lái)是接口模塊的選擇。模擬量輸出2個(gè)點(diǎn)。信息采集部分采用傳感器和配套使用的應(yīng)變放大器，配置如表21所示： 表21 信息采集部分硬件選型載荷傳感器 BHR4100t，50t，30t，20t4上海華東電子儀表廠載荷傳感器配套放大器 GF32上海華東電子儀表廠載荷數(shù)字顯示器GGD38型2上海華東電子儀表廠位移傳感器FTA10（）2阜新電測(cè)技術(shù)研究所位移數(shù)字顯示器FT54712阜新電測(cè)技術(shù)研究所 軟件總體方案設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)中，試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)加壓和自動(dòng)加壓，如果是手動(dòng)加壓模式下，從加壓開(kāi)始就由操作者控制，由設(shè)計(jì)中的電位調(diào)節(jié)器來(lái)整定輸入壓力的大小及位移的大小，反饋值都是由數(shù)顯儀表來(lái)體現(xiàn)實(shí)時(shí)的壓力和位置值，然后人工控制加壓過(guò)程直到加壓結(jié)束回程，回程到位后停止，則整個(gè)手動(dòng)試驗(yàn)完成。在聯(lián)合加壓的過(guò)程中，徑載試驗(yàn)完成了后會(huì)一直保持最終壓力，直到側(cè)載試驗(yàn)也完成，這時(shí)徑側(cè)向油缸同時(shí)回程，聯(lián)合加載試驗(yàn)結(jié)束，程序回到主程序中，等到回程到位后停止，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程結(jié)束。位移測(cè)試子程序如圖28所示。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，使用徑側(cè)向循環(huán)加壓的辦法，本級(jí)加壓完成后，開(kāi)始讀取輪轂變形位移值，顯示并記錄。如果壓力值突然加載過(guò)快，超過(guò)設(shè)定的保護(hù)值，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止加載過(guò)程，徑側(cè)向同時(shí)回程，并向操作員發(fā)出警報(bào)。設(shè)計(jì)中分別建立徑向與側(cè)向程序模塊和位移測(cè)量程序模塊，共同受主程序模塊調(diào)動(dòng)，各中間數(shù)據(jù)由主程序模塊負(fù)責(zé)和子模塊之間傳送，中間結(jié)果也由主程序模塊集中向上位機(jī)傳送，以實(shí)現(xiàn)在線的監(jiān)控。交流接觸器KM1，KM2線圈通電后，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，徑向電機(jī)和側(cè)向電機(jī)分別運(yùn)行。1KA，2KA，5KA為可編程輸出繼電器，受PLC輸出模塊的控制。模擬量輸入輸出模塊分別選取是SM331，6 路輸入和SM332。系統(tǒng)的模擬量輸入如下：徑向載荷值；側(cè)向載荷值；輪軸位移值；輪緣位移值；徑向油缸壓力值；側(cè)向油缸壓力值。圖34 比例溢流閥電氣圖49121416136811101315257如圖34所示，電源VC1為給定電壓源，其電壓精度要求高且要穩(wěn)定，其電壓輸出為10V。24V，但它不是控制信號(hào)，而是作為兩個(gè)放大器ERITE的工作電源。3KA、4KA為通道開(kāi)關(guān)，為保證徑側(cè)向電機(jī)空載啟動(dòng)，所以只有在電機(jī)啟動(dòng)5s后這兩個(gè)開(kāi)關(guān)才閉合，從而確保系統(tǒng)的安全。當(dāng)QC1旋轉(zhuǎn)在中間時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)無(wú)法控制載荷壓下。對(duì)于電機(jī)還設(shè)計(jì)了缺相保護(hù)，其作用是當(dāng)三相交流電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行時(shí)，或者三相電源嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)時(shí)，發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡跳閘，切斷電源，以保護(hù)電機(jī)。再通過(guò)光電隔離器將該信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)采集卡的開(kāi)關(guān)量輸入中。繼電器線圈是電感性負(fù)載，在關(guān)斷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很高的di/dt，即產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，容易將PLC數(shù)字量輸出口擊穿而損壞，為此在繼電器旁路上并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管，構(gòu)成關(guān)斷電流回路，保護(hù)SM322的輸出口。圖36 數(shù)字量輸出模塊輸出口保護(hù)電路 電磁兼容性電磁兼容性（EMC） 是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾能力。，確?？刂葡到y(tǒng)大面積和低阻抗與大地接觸；，將電源線、信號(hào)電纜、數(shù)據(jù)電纜分類(lèi)別放在不同的電纜槽中，避免相互干擾；，以盡可能接近接地表面附近；，并將屏蔽線兩端連接在機(jī)柜外殼的屏蔽地上，以衰減磁、電以及電磁干擾對(duì)電纜的影響；?；诒疚脑O(shè)計(jì)的智能控制系統(tǒng)，組態(tài)軟件應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能和要求：；[20]；；；[21]；，用通用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)(包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu))或用戶(hù)需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級(jí)；，通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶(hù)使用的方法包裝起來(lái)，用戶(hù)不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)[22]，就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；(8) 通用性，根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I／O作為HMI/SCADA工具軟件，其采用真正的Client/Sever體系結(jié)構(gòu)，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享和分布式歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；接口完全符合OPC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，提供方便、高性能的I/O驅(qū)動(dòng)；在軟件提供的平臺(tái)上，輕松地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制畫(huà)面和控制策略的構(gòu)造，并得到及時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)表。甚至還包括了總貌圖、系統(tǒng)圖、菜單系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析表、配方管理、ODBC接口、軟邏輯接口、Web Server等部分。在與外部通信方面，ControX2000不僅提供了與國(guó)內(nèi)外廣大PLC常用品牌的通訊驅(qū)動(dòng)程序，還提供了與各種品牌板卡、變頻器、智能儀表以及智能模塊的數(shù)據(jù)通訊連接。圖41 上位機(jī)應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)原理框圖 上位機(jī)軟件各功能模塊設(shè)計(jì)利用開(kāi)物2000組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的上位機(jī)應(yīng)用軟件主要以模塊化思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括控制模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、報(bào)警模塊、報(bào)表模塊、安全功能模塊及打印模塊，各模塊之間相互聯(lián)系，由主程序進(jìn)行調(diào)用，以共同完成某一控制任務(wù)實(shí)現(xiàn)如下幾個(gè)主要功能：、試驗(yàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控；、顯示系統(tǒng)的試驗(yàn)參數(shù)及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；，自動(dòng)生產(chǎn)各種數(shù)據(jù)報(bào)表（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表）；。其中系統(tǒng)全部開(kāi)關(guān)量由控制操作模塊向下位機(jī)發(fā)出指令，也包括系統(tǒng)由于故障而需要執(zhí)行的系統(tǒng)整體停止的操作指令。這些設(shè)置都大大方便了操作者對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用。如輸入到報(bào)警表、屏幕顯示報(bào)警信息、聲光報(bào)警等，并依據(jù)報(bào)警信息推出相應(yīng)的動(dòng)態(tài)報(bào)警畫(huà)面。最后在第10級(jí)結(jié)束段，如果試驗(yàn)最大實(shí)際加壓值未超過(guò)設(shè)定值，則提示本次破壞性試驗(yàn)失敗，從而提示開(kāi)始新一次的試驗(yàn)。另所設(shè)計(jì)的各操作顯示面板人機(jī)界面友好、圖象美觀，文字說(shuō)明通徹，使得操作人員稍加培訓(xùn)即能上機(jī)進(jìn)行實(shí)際操作。各個(gè)塊的定義及特點(diǎn)見(jiàn)表4－1。延時(shí)5S由定時(shí)器TT6控制。表4－3 變量表名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型地址初始值描述INM1_StartBool 0FALSE1＃電機(jī)啟動(dòng)M1_StopBool FALSE1＃電機(jī)停止M2_StartBool FALSE2＃電機(jī)啟動(dòng)M2_StopBool FALSE2＃電機(jī)停止Radial_pressBool FALSE徑向壓下Radial_StopBool FALSE徑向停止Radial_BackBool FALSE徑向回程Lateral_StretchBool FALSE側(cè)向伸出Lateral_BackBool 1 FALSE側(cè)向回程Lateral_StopBool FALSE側(cè)向停止RestBool FALSE故障消除復(fù)位STOPBool FALSE故障停車(chē)KA_OPENBool FALSE手動(dòng)狀態(tài)打開(kāi)OKBool FALSE加載完畢信號(hào)M_initalBool FALSEModeBool FALSE加載模式OUTInital_OKBool 2 FALSE初始化完畢TEMPR_Inital_OKBool 0FALSE徑向初始化完畢L_Inital_OKBool FALSE側(cè)向初始化完畢I/OM1_startbottonBOOLI FALSE1＃電機(jī)啟動(dòng)M1_stopbottonBOOLI FALSE1＃電機(jī)停止M2_startbottonBOOLI FALSE2＃電機(jī)啟動(dòng)M2_stopbottonBOOLI FALSE2＃電機(jī)停止All_stopbottonBOOLI FALSE故障停車(chē)RestbottonBOOLI FALSE系統(tǒng)故障消除M1_relayprotectionBOOLI FALSE1＃電機(jī)熱保護(hù)M2_relayprotectionBOOLI FALSE2＃電機(jī)熱保護(hù)M1_threephaseprotectionBOOLI FALSE1＃電機(jī)缺相保護(hù)M2_threephaseprotectionBOOLI FALSE2＃電機(jī)缺相保護(hù)Oil_levelhighBOOLI FALSE油位