PCI-1171數(shù)據(jù)采集卡在溢流閥特性檢測中的應用研究

章　鴻

(四川信息職業(yè)技術學院，四川 廣元 628040)

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PCI-1171數(shù)據(jù)采集卡在溢流閥特性檢測中的應用研究

章鴻

(四川信息職業(yè)技術學院，四川 廣元 628040)

摘要：溢流閥是液壓系統(tǒng)中必不可少的重要元件，主要作用是對液壓系統(tǒng)進行穩(wěn)壓、調壓和限壓，其性能好壞對整個液壓系統(tǒng)的工作性能有很大影響。傳統(tǒng)方法無法檢測其動態(tài)特性，靜態(tài)特性的檢測也存在效率低、精度差且分析不方便等諸多問題。選用PCI-1171總線數(shù)據(jù)采集卡作為數(shù)據(jù)采集卡，設計了一套溢流閥數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，將液壓系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集卡通過計算機有機地結合起來，并通過計算機進行通信和數(shù)據(jù)處理，配合可視化的監(jiān)測界面，使檢測者可以實時地觀察溢流閥的動態(tài)特性曲線，并可方便地在線采集各種實驗數(shù)據(jù)，很好地實現(xiàn)了溢流閥動態(tài)特性的檢測，同時提高了靜態(tài)特性數(shù)據(jù)采集的準確性與效率。該系統(tǒng)在調試成功后，通過大量實驗，驗證了其準確性與可靠性。具有較強的實用性與推廣價值。

關鍵詞：液壓系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；溢流閥；靜態(tài)特性；動態(tài)特性

1問題的提出

溢流閥的主要作用是對液壓系統(tǒng)進行穩(wěn)壓、調壓和限壓，幾乎應用在所有的液壓系統(tǒng)中，其性能好壞對整個液壓系統(tǒng)的工作性能有很大影響[1]。根據(jù)溢流閥的工作原理，溢流閥分為先導式和直動式。溢流閥的性能包括溢流閥的靜態(tài)性能和動態(tài)性能。溢流閥的靜態(tài)性能是指閥在系統(tǒng)壓力沒有突變的穩(wěn)態(tài)情況下，所控制流體的壓力、流量的變化情況。溢流閥的靜態(tài)特性評價指標主要有壓力-流量特性、啟閉特性、壓力調節(jié)范圍、流量許用范圍和卸荷壓力等。其中啟閉特性是表征溢流閥靜態(tài)性能好壞的重要指標，一般用開啟壓力比率和閉合壓力比率表示，開啟比率應≥90%，閉合比率應≥85%。先導式溢流閥的正常啟閉特性曲線如圖1所示[2]。溢流閥的動態(tài)特性是指在系統(tǒng)壓力突變時，閥的響應過程中所表現(xiàn)出的性能指標。將處于卸荷狀態(tài)下的溢流閥突然關閉時，閥的進口壓力迅速提升至最大峰值，然后振蕩衰減至調定壓力，再使溢流閥在穩(wěn)態(tài)溢流時開始卸荷。溢流閥的動態(tài)特性曲線如圖2所示[3]。溢流閥的動態(tài)特性評價指標主要有：壓力超調量，即Δp/pT×100%，性能良好的溢流閥的壓力超調量一般應≤30%；壓力上升時間Δt1，它反映閥的快速性；過渡過程時間Δt2；壓力卸荷時間Δt3。

圖1　溢流閥的啟閉特性曲線圖

圖2　溢流閥的動態(tài)特性曲線圖

目前，對于溢流閥靜態(tài)性能的測試主要通過手動閥控制壓力與流量，通過壓力表與流量計觀察并記錄檢測數(shù)據(jù)，然后試驗人員根據(jù)數(shù)據(jù)手工處理，得到溢流閥的靜態(tài)性能。而對于溢流閥的動態(tài)性能的測試則因為數(shù)據(jù)的快速變化，根本無法手動記錄，往往只能通過人的經驗來判斷其性能的優(yōu)劣。顯然通過這種方式得到的結果將帶有嚴重的人為誤差，效率低，精度差，而且試驗過程操作繁瑣，分析不方便[4]。針對上述情況，本文研究采用通過計算機安裝PCI-1711多功能數(shù)據(jù)采集卡，設計一套溢流閥數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對溢流閥性能高效、準確地檢驗、評價與監(jiān)測。

2數(shù)據(jù)采集卡聯(lián)調

PCI-1711采集卡是一款功能強大的低成本多功能PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，支持即插即用。在安裝插卡時，用戶不需要設置任何跳線和DIP撥碼開關。

2.1數(shù)據(jù)采集卡安裝與調試[5]

1)在計算機關機狀態(tài)下，將PCI-1711板卡插入到計算機后面空閑的PCI插槽中。

2)開機檢查板卡是否安裝正確，通過右擊“我的電腦”，點擊“屬性”，彈出“系統(tǒng)屬性”框；選中“硬件”頁面，點擊“設備管理器”；通過彈出畫面可以判定板卡是否已經成功安裝。

3)用PCI-1711板卡廠家提供的配置軟件DevMgr對板卡進行自動配置。

4)配置完成后，可對板卡進行測試，在開始菜單中依次選擇“程序”、“Advantech Device Driver V2.1”和“AdvantechDevice Manager”,打開“Advantech Device Manager”，即可測試板卡各項功能。

5)信號連接。為了達到準確測量并防止損壞應用系統(tǒng)，正確的信號連接是非常重要的，用戶只要嚴格按照說明書進行操作即可。

2.2溢流閥性能檢測界面設計

為了實現(xiàn)不同的功能，用戶需要編寫相應的程序。PCI-1711板卡支持不同語言(VC、VB和C++ Builder等)，廠家都提供有相應實例，基于VB的溢流閥靜態(tài)特性檢測界面如圖3所示，溢流閥動態(tài)特性檢測界面如圖4所示，2個界面可以通過單選按鈕與返回按鈕進行切換。界面設計時充分考慮了硬件連接、數(shù)據(jù)監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集的可視化，具有很強的實用性[6-7]。

圖3　溢流閥靜態(tài)特性檢測界面

圖4　溢流閥動態(tài)特性檢測界面

3溢流閥性能檢測

3.1檢測對象的選取

本次檢測對象為一批型號為DB10-1-50B/100U的先導式溢流閥，該閥是液壓綜合實訓臺上的標準配置，適用于低壓系統(tǒng)，其性能參數(shù)見表1。

表1　先導式溢流閥的性能參數(shù)

3.2靜態(tài)特性檢測

1)根據(jù)檢測原理連接液壓回路，進行流溢閥靜態(tài)特性(開啟)檢測。

2)順時針調節(jié)閥4手柄使其開度處于最小狀態(tài)，調節(jié)系統(tǒng)工作壓力至6 MPa。

5)重復步驟4，記錄6組以上檢測數(shù)據(jù)。為了準確測定其啟閉壓力，在流量發(fā)生突變處應進行密集采點。

表2　溢流閥靜態(tài)特性(開啟)檢測數(shù)據(jù)

表3　溢流閥靜態(tài)特性(閉合)檢測數(shù)據(jù)

圖5　溢流閥靜態(tài)特性(啟閉)特性曲線

溢流閥靜態(tài)特性(關閉)檢測是(開啟)檢測的逆過程，操作步驟相同，只是將壓力從大調到小進行數(shù)據(jù)采集。

3.3動態(tài)特性檢測

1)根據(jù)檢測原理連接液壓回路與電氣控制線路。

圖6　溢流閥的實際動態(tài)特性曲線

4檢測結果分析

通過記錄的檢測結果來看，合格溢流閥的實際靜態(tài)特性曲線和動態(tài)特性曲線與理想曲線高度吻合。本次共檢測了12個先導式溢流閥，在檢測過程中，有1個閥的檢測數(shù)據(jù)與圖線出現(xiàn)了異常，拆開閥體檢查發(fā)現(xiàn)閥芯阻尼孔有一定程度的堵塞，經修理后再次檢測，一切正常。由此可見，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能準確、可靠地對溢流閥實施性能檢測，利用該系統(tǒng)不但可快速準確地評價溢流閥的性能，同時還可監(jiān)測在線工作的溢流閥的故障狀態(tài)，為液壓系統(tǒng)的驗收與故障排除提供有力的幫助，該系統(tǒng)應用研究結果具有較強的實用性與推廣價值。

參考文獻

[1] 楊國來，李靜，許敏影，等．先導式溢流閥靜動態(tài)特性的仿真研究[J]. 新技術新工藝，2013(1):9-11.

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[3] 章宏甲．液壓與氣壓傳動[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005．

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[5] 王利強．計算機測控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集卡應用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007．

[6] 李淑清． 基于VB的液壓實驗數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)[J]. 機械設計與制造，2008(6):91-92．

[7] 張永超，魏秋月． 液壓系統(tǒng)遠程在線狀態(tài)監(jiān)測[J]. 液壓與氣動，2010(1):10-11．

責任編輯彭光宇

北方車輛集團簽訂“天狼”北斗指揮系統(tǒng)合作協(xié)議

11月11日，中國兵器工業(yè)集團北京北方車輛集團公司與西安博宇信息科技有限公司簽訂了“天狼”空天地一體化北斗指揮系統(tǒng)戰(zhàn)略合作協(xié)議，標志著北方車輛集團正式進入應急指揮系統(tǒng)市場。

近年來，北方車輛集團立足市場需求、挖掘自身技術特點、轉變資本運營觀念，在特種車輛和改裝車技術的基礎上，積極轉變觀念探索市場運行模式創(chuàng)新，實現(xiàn)經濟新常態(tài)下，企業(yè)健康、快速發(fā)展。此次，北方車輛集團引入社會資本，與西安博宇信息科技有限公司以合資合作的方式，使公司的車輛制造技術與社會的商業(yè)資本運營能力相結合，共同開發(fā)應急指揮系統(tǒng)市場，推進合資公司發(fā)展，最終實現(xiàn)合資公司整體上市。

——摘自國防科技成果轉化網

PCI-1171 Data Acquisition Card in the Application of Relief Valve Features Detection Research

ZHANG Hong

(Sichuan Information Technology College， Guangyuan 628040， China)

Abstract：Overflow valve is an important component in the hydraulic system, the main function is to regulate the hydraulic system, the pressure regulating and limiting pressure. Its performance has a great influence on the performance of the whole hydraulic system, the traditional method can’t detect its dynamic characteristic, the static characteristic of the test is also low efficiency, poor accuracy and analysis is not convenient, and many other problems. The selected data acquisition card is the PCI-1171 bus data acquisition card, support for plug and play. In this research, we combine the hydraulic system and data acquisition card through the computer. Through the computer to communicate with data processing, with the visual monitoring interface, the detection of the dynamic characteristic curve can be easily acquired. The system can achieve the detection of the dynamic characteristic of the overflow valve, and improve the accuracy and efficiency of the static characteristic data acquisition. After debugging the system successfully, the accuracy and reliability of the system is verified by a lot of experiments.

Key words:the hydraulic system， data acquisition， the overflow valve， static characteristic， the dynamic characteristic

收稿日期：2015-05-27

作者簡介：章鴻(1977-)，女，副教授，大學本科，主要從事電液聯(lián)合控制技術、機械設計與制造等方面的研究。

中圖分類號：TH 137

文獻標志碼:B