【文章內(nèi)容簡介】 將對整個控制系統(tǒng)產(chǎn)生非常重要的影響。到同步接合階段，滑磨己經(jīng)停止，轉(zhuǎn)矩不再增長，離合器的接合對換檔已無任何影響，應盡快結(jié)束。該部分采用液壓控制方式，由計算機給出開關(guān)信號，啟動油泵電機，打開加壓電磁閥，壓力油推動動力油缸給試驗離合器施加壓緊力，離合器接合。壓緊力達到定值，保持一段時間，啟動卸壓電磁閥，壓力油回流，離合器分離。動力缸在壓力油的推動下形成的作用力和產(chǎn)生的位移，分別由力傳感器和位移傳感器的信號送入計算機，計算機對位移、壓緊力實現(xiàn)實時顯示。此外，在離合器接合階段，扭矩傳感器測得離合器靜摩擦轉(zhuǎn)矩，主從動軸的轉(zhuǎn)速均通過AD/轉(zhuǎn)換模塊傳到計算機上顯示記錄。采用液壓控制離合器分離方式可以分為手動控制和自動控制兩種。按照測試的離合器的性能參數(shù)標準以及廠方的操作要求，特地研制了一套實時監(jiān)控軟件，它能夠?qū)ο到y(tǒng)進行實時監(jiān)測、顯示和記錄，對數(shù)據(jù)進行分析處理和對控制參數(shù)進行現(xiàn)場修改，實質(zhì)上是實現(xiàn)同控制系統(tǒng)的人機對話。試驗臺主要的測量參數(shù)是:輸入模擬信號包括加載扭矩值、離合器壓緊力、柱塞泵壓力和主電機轉(zhuǎn)速等。輸出模擬信號包括比例控制器設(shè)定值。輸入開關(guān)信號包括接近開關(guān)信號。輸出開關(guān)信號包括多段速指令、離合器合開關(guān)、離合器關(guān)開關(guān)、油泵開關(guān)、主電機開關(guān)等信號。輸入脈沖信號包括離合器位移等。另外，軸向柱塞泵的油壓也需要測量，以便于及時對所加試件的負載進行調(diào)節(jié)。在離合器總成扭轉(zhuǎn)過程中，由于彈簧和摩擦片的作用而產(chǎn)生扭矩，這個扭矩不易直接測量，而測試主軸連接驅(qū)動源和試件，因此可以通過測量主軸所受扭矩間接測量試件所受扭矩。實際上，本項目設(shè)備的主軸作為扭轉(zhuǎn)軸彈性元件與粘貼在其表面的電阻應變片一起組成電阻應變式扭矩傳感器對試件所受扭矩進行測量。電阻應變式扭矩傳感器主要由扭轉(zhuǎn)軸彈性元件、電阻應變片和測量電路等組成。扭轉(zhuǎn)軸彈性元件的作用是感受扭矩，并將扭矩的變化轉(zhuǎn)換成應變的變化。電阻應變片是傳感器中的敏感元件，能將彈性元件的應變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化。由于電阻變化不易直接測量，因此需要采用測量電路將應變片電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，常用的傳感器測量電路是電橋電路。在電橋供電電壓穩(wěn)定時，電橋電壓輸出與扭轉(zhuǎn)軸所受扭矩線性變化，通過這種線性關(guān)系，就可以將非電量扭矩轉(zhuǎn)化為電壓量進行測量。采用全橋電路可減小非線性誤差，且可起到溫度補償作用。本試驗的扭矩測量采用中國航天科技集團公司第701研究所的Hx一90系列扭矩信號電子禍合器以及與之結(jié)合使用的旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)顯示儀。將帶電子藕合器的傳感器安裝在輸出花鍵軸上，靠近軸向柱塞泵。電子禍合器主要測試離合器靜摩擦轉(zhuǎn)矩和從動軸轉(zhuǎn)速。由電子藕合器測出的扭矩經(jīng)扭矩傳感器將非電量信號(扭矩)轉(zhuǎn)換成電量信號，送入計算機處理，并經(jīng)旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)顯示儀顯示。下面簡要介紹旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)顯示儀。:本儀器與HX一90系列扭矩傳感器結(jié)合使用可以有效地解決轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率等各參數(shù)的測試。它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長等優(yōu)點。它與HX一90系列扭矩傳感器配合可廣泛用于電動機、風機、泵、減速器、卷揚機、鉆探機械等設(shè)備的負載轉(zhuǎn)矩及輸入功率的檢測。本參數(shù)顯示儀器在設(shè)計時，采用信號輸入通道實行電平檢測和信號輸入通道與主控部分使用光電藕合實行電氣隔離，同時使用看門狗技術(shù)以及軟件部分采用數(shù)字濾波技術(shù)，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。:①測量范圍:0~②精度:扭矩士0.%5③轉(zhuǎn)速精度:30個脈沖/轉(zhuǎn)，無累積誤差④電源電壓:AC22V0士2%0由于計算機能夠進行非線性校正，因此選擇傳感器時，主要根據(jù)精度選擇傳感器，而把傳感器的線性度要求放在次位，同時考慮傳感器在動態(tài)性能上的工作頻率是否滿足要求。本系統(tǒng)壓力傳感器用來測量動力缸施加給離合器總成的壓力。本系統(tǒng)采用的是PT一S型，精度2%，量程40MPa應變電阻式壓力傳感器，它根據(jù)電阻絲的阻值隨幾何尺寸變化的原理制成的。油的壓力作用在膜片上，膜片變形而推壓感側(cè)薄壁圓筒，在筒壁上沿軸線方向上貼著一個應變片，沿圓周方向貼一同阻值的應變片。當受壓時，軸向壓縮、橫向膨脹，因而使軸向上的應變片阻值降低，橫向上的阻值增加。這樣既提高了電橋的靈敏度，又實現(xiàn)了溫度補償。在離合器總成試驗中，打開壓緊電磁閥，離合器接合并壓緊，壓緊力逐步增大，這個壓力由壓力傳感器測得。本試驗的壓力測試采用中國航天科技集團公司第701研究所的BK一1型傳感器配合TS一SH智能測試儀來完成。TS一SH智能測試儀的性能參數(shù)簡述如下:TS~H5智能測試儀，運用單片微處理機技術(shù)，采用高精度數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，抗干擾能力強。因此本儀表適合用于高可靠性的工業(yè)測控場合。本儀表可直接配接各種電阻應變傳感器使用，表內(nèi)提供高穩(wěn)定度直流1v2或2v4激勵電源，用戶接通~220v電源，即可形成一個完整的應變應力測量裝置，可精確的測量顯示力、重量、壓力、力矩、傾角、位移和應變等多種物理量。峰值保持功能可實時測量并保持顯示正向或負向最大值，直到功能解除。①安裝形式:本儀表為面板表，可方便地安裝在儀表盤上。②開口尺寸(二):巧+IlX7+5l。③報警形式:上、下限雙點報警，報警點位置可在15%0量程內(nèi)任意設(shè)定，用發(fā)光二極管指示。④輸入信號及顯示:輸入為0一10mA、4一20mA、1一VO一V5信號等。顯示為O一9999，小數(shù)點位置可調(diào)，可因測量對象選擇顯示單位。⑤精度等級:0.%1。⑥工作環(huán)境:電源為交流22V0士10%/50Hz，功耗為10W。溫度為5℃~50℃，濕度為0一90%HR，無腐蝕性氣體場合。⑦表內(nèi)提供傳感器用1V2或2V4直流電源。⑧外形尺寸(mm):160X80X180。⑨重量:。.在離合器總成試驗中，需要測試主從動軸的轉(zhuǎn)速，采用HX一901()扭矩信號電子禍合器接結(jié)合專用測速傳感器及其測試碼盤，即可轉(zhuǎn)速信號。信號處理電路分為兩部分:①禍電路它是產(chǎn)生測速脈沖的電路，采用槽式光電藕合器，射極輸出。②整形電路由光藕產(chǎn)生的測速脈沖，還不能被單片機所識別，需要整形放大。本裝置采用CD4O93施密特觸發(fā)器整形放大。2. 轉(zhuǎn)速計算方法檢測在一個脈沖周期內(nèi)單片機的定時器/計數(shù)器Tl的計數(shù)值Ml，單片機的時鐘周期為2協(xié)S，測速碼盤每轉(zhuǎn)發(fā)出60個脈沖，則電機轉(zhuǎn)速為以下所示:離合器分離行程的測量，選用的是4YYDC一3OL型位移傳感器，該傳器屬于差動變壓式，具有位移測量范圍寬，靈敏度高，線性度好，性能穩(wěn)定可靠等特點。當傳感器活動處于中位時，由于左右兩邊氣隙、磁阻磁通位置各相等，所以二次線圈中感應電動勢e21二2e2，電壓U=0，當活動磁鐵偏離中位時，兩邊氣隙不相等，兩線圈互感M發(fā)生變化，e21共2e2，便有電壓輸出，其大小和相位決定于磁鐵移動量的大小和方向，WYDC型位移傳感器將傳感器、振蕩器和解調(diào)器、濾波器集為一體，只要外供直流穩(wěn)壓電源即可工作，其輸出電壓的大小與活動鐵心的位移成正比。該傳感器滿量程為3Ounll，輸出0一SV標準信號。第5章試驗臺測控系統(tǒng)的硬件設(shè)計微機在試驗臺測控系統(tǒng)中擔負著實時數(shù)據(jù)檢測和實時控制的雙重任務。一方面要實時采集試驗過程各種數(shù)據(jù)以及試驗臺的各種輸入信息。另一方面要對所采集數(shù)據(jù)進行及時處理，并對試驗臺各外部設(shè)備進行適時控制。試驗臺采用工業(yè)控制計算機(PIC)作為硬件平臺，其優(yōu)點是可靠性高，抗千擾能力強，易于系統(tǒng)集成和維護升級。驗臺測控系統(tǒng)硬件配置可分為微機系統(tǒng)和外部設(shè)備及其接口兩大部分。，是試驗臺的系統(tǒng)硬件電路圖，可分為五部分:微機系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、變頻驅(qū)動裝置、操作面板、強電柜。微機系統(tǒng)由工業(yè)微機(IPC)及通用工/0設(shè)備構(gòu)成。試驗臺采用研華工控機(IPC)作為微機基本系統(tǒng)，其無源母板結(jié)構(gòu)、全鋼外殼、空氣過濾系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、減振裝置、抑制電涌裝置等等使其更適合于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。微機系統(tǒng)基本外設(shè)包括顯示器、鍵盤、外存、打印機等，微機基本外設(shè)將完成試驗臺大部分人機接口任務，另外試驗臺操作面板也將完成人機接口的輸入功能。我們所選用的打印機為Snasung1510系列激光打印機，其通用性好，體積較小、打印質(zhì)量較高。測控系統(tǒng)外部設(shè)備主要包括扭矩傳感器及其放大器、霍爾傳感器、變頻器、繼電器以及操作面板上各種開關(guān)和按鈕等，它們分別通過各種接口電路板與工控機接口。外部設(shè)備與微機之間的信息交換需要通過接口進行，接口的作用不僅在于物理電路上的連接，也包括邏輯上的連接。在科技發(fā)展的今天，商品化的各種接口板卡品種繁多，且功能性能多元化，滿足機電設(shè)備的多樣化需求，使機電設(shè)備的接口設(shè)計工作大為簡化，也使模塊化組裝設(shè)計思想成為時下流行的方法。采用這種方法，設(shè)計者可以避免復雜費時的硬件電路設(shè)計調(diào)試，只需按照信號特征和系統(tǒng)的性能要求選用合適的接口板卡，這樣可以縮短系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)周期和成本，而商品化的板卡由專業(yè)廠家生產(chǎn)，其可靠性能對提高系統(tǒng)整體性能也大有益處。接口板卡的選擇與信號種類有關(guān)。試驗臺所涉及的輸入輸出信號包括模擬信號和開關(guān)信號，我們分別采用了AD/板和工/0板來與微機接口相連。 試驗臺采用電阻應變式扭矩傳感器拾取扭矩信號，其電橋電路輸出跟隨扭矩變化的電壓信號。因此扭矩信號屬于模擬信號，此外，壓力傳感器的輸出電壓以及位移傳感器輸出的電壓也屬于模擬信號。模擬信號需經(jīng)過一系列處理，最后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號才能與微機進行接口。試驗臺模擬信號輸入通道由傳感器、前置放大器、低通濾波器以及AD/板等組成。由于傳感器輸出電壓較弱，無法與AD/轉(zhuǎn)換器的全量程匹配，所以采用前置放大器將電信號放大，以充分利用AD/轉(zhuǎn)換器的分辨率提高測量精度。低通濾波器的作用是將混入輸入通道的高頻干擾信號濾除，以提高信號質(zhì)量。A/D板上則包含了上述除信號測量與處理裝置外的其它部件。前置放大器由專業(yè)研究所定制，經(jīng)實驗其性能可靠。下面對所選用的A/D板的校核和接線作敘述。AD/轉(zhuǎn)換的分辨率直接影響測量精度。本課題的試驗臺所測量扭矩的為量程2000牛米，分辨率為2牛米，設(shè)AD/轉(zhuǎn)換器為n位，則應有故選用12位的A/D板較為合理。 AD/采樣頻率指每秒鐘可完成的AD/轉(zhuǎn)換次數(shù)。設(shè)離合器試件在最大扭矩段的扭轉(zhuǎn)剛度為K(Nm/)，運動到最大扭矩附近的轉(zhuǎn)速為。(/s)，扭矩測量分辨率為6(Nn)f，AD/采樣頻率為f，每次扭矩采樣需經(jīng)過N次平均，則應有試驗臺轉(zhuǎn)速能達到500次/分，經(jīng)過計算AD/采樣頻率f應大于6OHKZ，因此我們選了采樣頻率為100KH的AD卡PCL818HD。AD/轉(zhuǎn)換的信號輸入有兩種方式即單端輸入和差分輸入。，單端輸入方式每個通道使用一根信號線(信號正極)，參考電壓均接入AD/板的公共地。差分輸入方式每個通道使用兩根信號線，AD/轉(zhuǎn)換器的輸出為兩根信號線之間的電壓差值。由于差分輸入方式在信號進入AD/板后進行的是差動放大，信號受外界干擾及放大器零漂等影響較小，其AD/轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性及精度比單端輸入方式好?？紤]到本系統(tǒng)變頻器的干擾及扭矩檢測的精度，因此宜采用具有差分輸入方式的AD/接口卡。在差分輸入方式中，根據(jù)信號源端的接地與否，AD/板的公共地的連線又有所不同。由于本系統(tǒng)扭矩信號源端采用“浮地”方式。因此只需將輸入信號線的低端直接引入AD/板的公共地端作為輸入信號的參考點。第6章基于組態(tài)軟件的離合器總成實時測控程序設(shè)計離合器總成試驗臺具有對數(shù)據(jù)的實時采集、對控制信號的及時識別以及對執(zhí)行機構(gòu)進行實時控制等方面的任務，所以它是實時控制系統(tǒng)。試驗中選用工業(yè)組態(tài)軟件“組態(tài)王”開發(fā)實驗系統(tǒng)的軟件平臺，構(gòu)成監(jiān)控畫面，完成人機對話和以動畫的方式顯示控制設(shè)備的運行狀態(tài)。 61組態(tài)軟件隨著控制自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，組態(tài)軟件正成為監(jiān)控領(lǐng)域中十分活躍的部分。組態(tài)軟件提供了靈活的組態(tài)工具和模塊，人機交互界面好，使系統(tǒng)功能易于實現(xiàn)。目前大多數(shù)組態(tài)軟件是一種分布式監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(Supe一:visoryCon廿。1AndDa、aACquisition，S以AD)，它既可以是單機集中式控制或分布式控制系統(tǒng)，也可以是帶遠程通訊能力的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。它集中了控制技術(shù)、計算機軟硬件、圖形顯示技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)以及通信技術(shù)等多種先進技術(shù)，分布式的過程控制監(jiān)控系統(tǒng)適用于上、下位機形式的硬件結(jié)構(gòu)。集中式的過程控制監(jiān)控系統(tǒng)適用于單機結(jié)構(gòu)。當生成、啟動分布式系統(tǒng)后，下位機便充當現(xiàn)場站，不斷地實時采集、整理數(shù)據(jù)，并激活通訊系統(tǒng)將實時數(shù)據(jù)傳送給上位機，上位機一方面實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)處理，將求解的控制結(jié)果實時送往下位機，另一方面也可將這些數(shù)據(jù)以各種圖表的形式直觀地顯示給用戶。當生成、運行集中式監(jiān)控系統(tǒng)時，系統(tǒng)一方面充當仿真終端，不斷地在后臺實時采集、整理數(shù)據(jù)，另一方面在前臺實時地買現(xiàn)監(jiān)控功能。工控組態(tài)軟件是利用系統(tǒng)軟件所提供的工具，通過簡單形象的組態(tài)工作，構(gòu)成系統(tǒng)的軟件。，通常包括以下幾個方面。通過使用菜單和帶有圖標的按鈕，提供友好而易用的用戶操作，實現(xiàn)人機對話功能。這是組態(tài)軟件的顯著特點，包括控制軟件的總體顯示、工藝流程圖畫面、分組畫面顯示、實時/歷史趨勢圖顯示、過程控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)顯示及報警等。所有畫面均可動畫形式反映控制系統(tǒng)的實施參數(shù)。就是對實時采集的信號進行處理的過程，包括輸入輸出、控制調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)處理等。工業(yè)控制軟件能提供內(nèi)容豐富的報表，報表可從實時數(shù)據(jù)庫或者歷史數(shù)據(jù)庫中獲得所需的數(shù)據(jù)，并按要求統(tǒng)計、歸納，并按照相應的格式進行存儲或打印。數(shù)據(jù)庫是工業(yè)組態(tài)軟件的基礎(chǔ)。系統(tǒng)運行過程中的各參數(shù)實時狀態(tài)，均可存放在實時數(shù)據(jù)庫中。在后續(xù)數(shù)據(jù)處理時，監(jiān)控程序可從歷史數(shù)據(jù)庫中取出相應時間段的變量數(shù)據(jù)，通過編制得到相應的數(shù)據(jù)。工業(yè)組態(tài)軟件提供了多種工/0設(shè)備的驅(qū)動程序，如可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等使用時不必關(guān)心具體的通訊協(xié)議，只需在組態(tài)軟件的設(shè)備庫中選擇設(shè)備的類型，設(shè)置相應的