基于PLC的液壓脈沖試驗機控制系統設計
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在汽車、飛機和工程機械等設備上的液壓傳動系統的管路受到不同工況的振動沖擊。隨著人們對產品可靠性要求的提高，以及各種行業發展的需要，管路的抗沖擊和抗撓曲性能將越來越受到重視，因而管路的抗沖擊性能成為反映其質量和可靠性的重要指標。隨著我國汽車工業的迅速發展，需要液壓脈沖設備來進行檢測軟管在不同環境和工況下的性能。
液壓脈沖試驗機用于汽車剎車管、燃油管、轉向管、冷卻水管、散熱軟管和暖風軟管等軟管脈沖壓力的壽命試驗，該試驗機能方便、穩定的檢測出設備所用的軟管是否符合標準的要求。
液壓脈沖試驗機控制系統是基于plc的二級混合控制系統，下位機采用rockwell automation的slc500作為核心處理器的實時控制器，上位機ipc利用labview軟件編寫的人機界面具有易于操作，便于維護等特點。通過以太網將上位機和下位機連接，使該脈沖試驗機具有很好的實時性，抗干擾性強，更加穩定可靠。
2 試驗系統要求
該試驗系統要求試驗樣管在-40～160℃，壓力10～30mpa的不同環境條件下進行壽命試驗，將新樣管通過壓力沖擊和撓曲試驗直至爆破來測試產品是否符合相關標準要求。
液壓脈沖試驗機是主要通過液壓伺服系統來控制壓力和脈沖波形。波形誤差、壓力施加方式、響應時間和精度直接影響試驗系統的準確性，相關標準對要求波形的控制絕對誤差為2％。由于采集和處理的數據需要實時上傳到上位機，這就要求控制系統數據傳輸速度快、抗干擾能力強，從而保證試驗系統具有很好的實時波形曲線。在試驗過程中，試驗樣管會因為變形、膨脹引起管徑和液壓伺服系統參數的變化，控制系統如何根據這些變量來調節，其硬件和軟件設計具有較高的難度。
3 試驗方法
脈沖試驗機主要有壓力沖擊和撓曲試驗兩種方法，兩種方法同時進行試驗，很好地模擬了不同環境和工況條件下，汽車行駛的實際路面狀況。
3.1 壓力沖擊
液壓脈沖試驗機壓力通過控制脈沖波形來實現。控制波形主要分梯形波、凸字波、正弦波和方波四種。控制系統可以根據試驗工藝需要從上位機選擇預定的脈沖波形來達到試驗的目的，用戶可以根據液壓伺服系統結構自由選擇間隔卸壓。對存在間隔卸壓的波形，如梯形波和凸字波，在脈沖的波谷的時候開啟卸壓閥使介質可以在試驗樣管中流動。波形的具體要求如圖1所示。
圖1 梯形波曲線要求
圖2 凸字波形曲線要求
(3) 正弦波(半正弦或完整正弦)。正弦波比較難實現，在實際試驗中主要是通過plc的專用凸輪指令產生凸輪波形來模擬間隔的正弦半波。完整正弦波是指在封閉狀態下做的。頻率要求為1s畫出一個完整的正弦波，波峰值最大60mpa，波谷值為0。半正弦波按照0.5s畫完一個半正弦，其他0.5s為卸壓時間來設計，卸壓時壓力為0。
3.2 撓曲試驗
控制系統控制一個伺服油缸y方向的上下振動，利用變頻器控制電動機帶動試驗樣管旋轉，控制x方向撓曲速度和角度，形成振動和撓曲的二維組合。撓曲試驗的頻率最大為17hz，最大振幅為±35mm，在最大振動頻率時的振幅為±4mm。
4 控制系統硬件設計
控制系統由上位機(ipc)、下位機(plc)和外部電路控制組成，通過以太網將上位機和下位機連接，完成液壓伺服系統。環境條件變化由儀表控制，通過rs485與上位機通信，控制系統框圖如圖3所示。
圖3 液壓脈沖試驗機控制系統框圖
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