【正文】 100微型輪胎試驗機的新型輪胎試驗裝置，該試驗機通過軟件對所得信息進行對比和解釋，以圖像顯示結果，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中心安裝了一臺世界上最大的汽車輪胎試驗機—MTS模擬路面動態(tài)系統(tǒng)，該試驗機在速度、垂直輸入、側向力和扭矩等方面的測試指標均勝過其他汽車輪胎試驗機，并可評價輪胎在拐彎、剎車時的特性以及高速和大負載下的加速度[4]。與各工業(yè)發(fā)達國家相比,我國在航空機輪的試驗和檢驗方面基本上是空白,差距很大。近年來，我國在輪胎試驗機的設計和研究方面也有了一定的進展，出現(xiàn)了多家自行研制和開發(fā)輪胎試驗機的單位和企業(yè)，開發(fā)出多種類型的輪胎試驗機。2004年北京航空制造工程研究所自主開發(fā)了全自動充氣式輪胎動平衡試驗機，并采用了西門子Simatic WinAC、數(shù)據(jù)庫等先進技術。相應地，這也給產(chǎn)品的開發(fā)和使用帶來了新的挑戰(zhàn)。輪胎試驗機液壓伺服控制系統(tǒng)是輪胎試驗機的關鍵部分。出廠時設定好的參數(shù)一旦改變就不易恢復。也可應用于多點多通道協(xié)調加載系統(tǒng)中，通過人機對話方式完成系統(tǒng)設置和測試工作。第2章 是飛機機輪徑側向自動化試驗裝置的系統(tǒng)結構和工作原理，確定了系統(tǒng)總體的控制方案，并進行硬件系統(tǒng)的選型。闡述了典型的PLC程序設計過程。徑向載荷：飛機處于靜止狀態(tài)，軸承主要承受靜止載荷。：1徑向油泵；2徑向電機；3側向油泵；4側向電機；5徑向比例溢流閥；6側向比例溢流閥；7徑向油缸；8叉子；9被測輪；10工作臺；11側向油缸；圖21 徑側向自動化試驗臺結構圖整個試驗臺液壓傳動系統(tǒng)由徑向、側向兩個系統(tǒng)構成。根據(jù)壓力反饋值與壓力設定值的大小實時控制比例溢 流閥的開度大小。根據(jù)試驗臺原理和系統(tǒng)要求，可將測試臺分為兩個大部分：為實驗提供測試所需的徑向、側向載荷。這種控制系統(tǒng)廣泛應用于單件機構的控制中，如家用電器、電機伺服、變頻調速等機電產(chǎn)品中，在工業(yè)控制領域一般適用于小規(guī)模的工業(yè)控制系統(tǒng)，或者擔當大系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System，簡稱DCS)又稱集散系統(tǒng)，在國內(nèi)又稱之為集散控制系統(tǒng)。所有站點通過系統(tǒng)網(wǎng)絡互相連接并互相交換信息，協(xié)調各方面的工作，共同完成DCS的整體功能。PLC是20世紀60年代末在繼電器控制系統(tǒng)的基礎上開發(fā)出來的。PLC的平均無故障時間可達幾十萬小時。所有這些使得PLC能置于有很強的電噪聲與電磁干擾、機械振動和濕度很大的地方。盡管現(xiàn)代PLC也用高級語言編制復雜的程序，但梯形圖仍被廣泛地使用。1) 高可靠性、抗干擾能力強這是一個基本的，也是最重要的要求之一。3) 性價比高下面對各系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行分析，并根據(jù)項目的實際要求選出最適合該項目的系統(tǒng)。工業(yè)控制機IPC配以PC總線的I/0板卡組成的控制系統(tǒng)，其優(yōu)點是價格較低，系統(tǒng)軟硬件資源豐富，開發(fā)周期短；但是經(jīng)實踐證明，IPC工業(yè)控制機長期運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)絡上的組網(wǎng)不同，導致二者的價格有較高差異。這樣一種處理方案，在價格上將大大低于DCS系統(tǒng)。而DCS系統(tǒng)在網(wǎng)絡一級實現(xiàn)三電一體化，它對網(wǎng)絡通信速度的要求比較高，需要通過網(wǎng)絡交換的數(shù)據(jù)量比較大，這使得DCS系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡比較復雜。綜合以上的分析，最終選擇了PLC和工業(yè)控制計算機相結合的控制系統(tǒng)方案。 ，可靠性高，可以提高控制性能。 :對采集到的輪胎壓力和位移量進行分析和處理，并按給定的控制程序決定需要采取的控制行為。 第二個部分是液壓系統(tǒng)。本試驗臺液壓系統(tǒng)按手動和自動控制兩種操作方式來設計的，故在管路中增加了一些旁路。、側載油缸回程:ZDT、3DT分別得電，可使徑、側載油缸快速回程，回程速度可調。： 實現(xiàn)液壓系統(tǒng)動作程序的控制，載荷給定的控制。 工業(yè)控制計算機全稱工業(yè)個人計算機(Industrial Personal Computer，以下簡稱工控機)，簡稱工控機，是一種加固的增強型個人計算機，它可以作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運行。“ELA準的全鋼化工業(yè)機箱，增強了抗電磁干擾能力，鋁質面板符合NEMA4/IP65標準。，并有過壓、過流保護?！翱撮T狗”定時器，在因故障死機時，無需人的干預而自動復位。相比而言，AWS8248VTPT具有更強的擴展性能，更大的LCD，及更具有競爭力的價格。按照本項目的要求對各廠家的PLC的相關性能進行了考核：；由于PLC 本身的內(nèi)置的控制算法只有PLC模塊，控制時只能調用其內(nèi)部的算法，而我們在控制時會涉及到一些復雜算法，如本文設計的模糊自適應控制等，所以需要PLC支持高級語言編程，如C語言。特點如下：1) 循環(huán)周期短，處理速度高；2) 指令集功能強大，可用于復雜功能；3) 設計緊湊，可用于空間有限的場合；4) 模塊化結構，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 的電源是因為該電源除了向 PLC 的 CPU 模塊供電以外，還要為外部的 10 個用于開關控制的繼電器供電。接下來是接口模塊的選擇。模擬量輸出2個點。信息采集部分采用傳感器和配套使用的應變放大器，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阜新電測技術研究所位移數(shù)字顯示器FT54712阜新電測技術研究所 軟件總體方案設計 軟件設計中，試驗臺實現(xiàn)手動加壓和自動加壓，如果是手動加壓模式下，從加壓開始就由操作者控制，由設計中的電位調節(jié)器來整定輸入壓力的大小及位移的大小，反饋值都是由數(shù)顯儀表來體現(xiàn)實時的壓力和位置值，然后人工控制加壓過程直到加壓結束回程，回程到位后停止，則整個手動試驗完成。在聯(lián)合加壓的過程中，徑載試驗完成了后會一直保持最終壓力，直到側載試驗也完成，這時徑側向油缸同時回程，聯(lián)合加載試驗結束，程序回到主程序中，等到回程到位后停止，整個試驗過程結束。位移測試子程序如圖28所示。為了達到這個目標，使用徑側向循環(huán)加壓的辦法，本級加壓完成后，開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快，超過設定的保護值，則系統(tǒng)會自動停止加載過程，徑側向同時回程，并向操作員發(fā)出警報。設計中分別建立徑向與側向程序模塊和位移測量程序模塊，共同受主程序模塊調動，各中間數(shù)據(jù)由主程序模塊負責和子模塊之間傳送，中間結果也由主程序模塊集中向上位機傳送，以實現(xiàn)在線的監(jiān)控。交流接觸器KM1，KM2線圈通電后，其常開觸點閉合，徑向電機和側向電機分別運行。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；側向載荷值；輪軸位移值；輪緣位移值；徑向油缸壓力值；側向油缸壓力值。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，而是作為兩個放大器ERITE的工作電源。3KA、4KA為通道開關，為保證徑側向電機空載啟動，所以只有在電機啟動5s后這兩個開關才閉合，從而確保系統(tǒng)的安全。當QC1旋轉在中間時，試驗臺無法控制載荷壓下。對于電機還設計了缺相保護，其作用是當三相交流電動機缺相運行時，或者三相電源嚴重不對稱時，發(fā)出動作信號，通過數(shù)據(jù)采集卡跳閘，切斷電源，以保護電機。再通過光電隔離器將該信號輸入到數(shù)據(jù)采集卡的開關量輸入中。繼電器線圈是電感性負載，在關斷過程中會產(chǎn)生很高的di/dt，即產(chǎn)生瞬時高壓，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)一個續(xù)流二極管，構成關斷電流回路，保護SM322的輸出口。圖36 數(shù)字量輸出模塊輸出口保護電路 電磁兼容性電磁兼容性（EMC） 是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾能力。，確保控制系統(tǒng)大面積和低阻抗與大地接觸；，將電源線、信號電纜、數(shù)據(jù)電纜分類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柜外殼的屏蔽地上，以衰減磁、電以及電磁干擾對電纜的影響；?；诒疚脑O計的智能控制系統(tǒng)，組態(tài)軟件應實現(xiàn)如下功能和要求：；[20]；；；[21]；，用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序，當現(xiàn)場(包括硬件設備或系統(tǒng)結構)或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級；，通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，用戶不需掌握太多的編程語言技術[22]，就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能；(8) 通用性，根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設備（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體系結構，支持實時數(shù)據(jù)共享和分布式歷史數(shù)據(jù)庫；接口完全符合OPC國際標準，提供方便、高性能的I/O驅動；在軟件提供的平臺上，輕松地實現(xiàn)復雜的控制畫面和控制策略的構造，并得到及時準確的報表。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不僅提供了與國內(nèi)外廣大PLC常用品牌的通訊驅動程序，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 上位機應用軟件結構原理框圖 上位機軟件各功能模塊設計利用開物2000組態(tài)軟件開發(fā)的上位機應用軟件主要以模塊化思想進行設計，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、報警模塊、報表模塊、安全功能模塊及打印模塊，各模塊之間相互聯(lián)系，由主程序進行調用，以共同完成某一控制任務實現(xiàn)如下幾個主要功能：、試驗數(shù)據(jù)監(jiān)控；、顯示系統(tǒng)的試驗參數(shù)及相關設備的運行狀態(tài)；，自動生產(chǎn)各種數(shù)據(jù)報表（實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)報表）；。其中系統(tǒng)全部開關量由控制操作模塊向下位機發(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。這些設置都大大方便了操作者對數(shù)據(jù)庫的使用。如輸入到報警表、屏幕顯示報警信息、聲光報警等，并依據(jù)報警信息推出相應的動態(tài)報警畫面。最后在第10級結束段，如果試驗最大實際加壓值未超過設定值，則提示本次破壞性試驗失敗，從而提示開始新一次的試驗。另所設計的各操作顯示面板人機界面友好、圖象美觀，文字說明通徹，使得操作人員稍加培訓即能上機進行實際操作。各個塊的定義及特點見表4－1。延時5S由定時器TT6控制。表4－3 變量表名稱數(shù)據(jù)類型地址初始值描述INM1_StartBool 0FALSE1＃電機啟動M1_StopBool FALSE1＃電機停止M2_StartBool FALSE2＃電機啟動M2_StopBool FALSE2＃電機停止Radial_pressBool FALSE徑向壓下Radial_StopBool FALSE徑向停止Radial_BackBool FALSE徑向回程Lateral_StretchBool FALSE側向伸出Lateral_BackBool 1 FALSE側向回程Lateral_StopBool FALSE側向停止RestBool FALSE故障消除復位STOPBool FALSE故障停車KA_OPENBool FALSE手動狀態(tài)打開OKBool FALSE加載完畢信號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側向初始化完畢I/OM1_startbottonBOOLI FALSE1＃電機啟動M1_stopbottonBOOLI FALSE1＃電機停止M2_startbottonBOOLI FALSE2＃電機啟動M2_stopbottonBOOLI FALSE2＃電機停止All_stopbottonBOOLI FALSE故障停車RestbottonBOOLI FALSE系統(tǒng)故障消除M1_relayprotectionBOOLI FALSE1＃電機熱保護M2_relayprotectionBOOLI FALSE2＃電機熱保護M1_threephaseprotectionBOOLI FALSE1＃電機缺相保護M2_threephaseprotectionBOOLI FALSE2＃電機缺相保護Oil_levelhighBOOLI FALSE油位