０引言

液壓馬達主要用于船舶機械、工程機械、建筑機械、煤礦機械、礦山機械、冶金機械、石化機械、港口機械、車輛機械等。對其性能要求比較高，以保證設(shè)備的正常高性能運行。因此，液壓馬達試驗測試系統(tǒng)對液壓馬達進行性能測試具有極為重要的作用。目前，對液壓馬達測試采用計算機控制系統(tǒng)進行測試，運營維護成本較高。本文介紹了用磁翻板液位計在液壓馬達試驗測試系統(tǒng)中的應(yīng)用，以保證設(shè)備的正常高性能運行，降低成本，提高易維護性。

１液壓馬達試驗測試單元原理

液壓馬達試驗測試單元，由截止閥、比例節(jié)流閥、溢流閥、壓力表、壓力傳感器、流量計、電液閥、扭矩儀等組成，工作原理如圖１所示。整個系統(tǒng)由外部油源提供動力，外部油源壓力要大于測試系統(tǒng)試驗壓力以保證系統(tǒng)穩(wěn)定的運行和測試。系統(tǒng)測試單元可以通過比例節(jié)流閥（７．１），然后通過控制系統(tǒng)自動控制調(diào)節(jié)油源供油流量來達到液壓馬達的轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)。通過測試液壓馬達（１１）扭矩和轉(zhuǎn)速，控制電液閥（４．１）來實現(xiàn)液壓馬達正反轉(zhuǎn)功能。在液壓馬達泄漏口上裝有流量計來測試液壓馬達內(nèi)泄漏量。

２液壓馬達加載部分原理

液壓馬達試驗測試系統(tǒng)加載部分，由截止閥、油泵、油箱、回收油箱、液位計、溫度計、溢流閥、加載馬達、單相閥、壓力表、壓力傳感器、比例溢流閥等組成，其工作原理如圖２所示。

加載系統(tǒng)由油泵提供動力，用雙橋管路方法實現(xiàn)液壓馬達正反吸油�？刂葡到y(tǒng)自動調(diào)節(jié)回油路比例溢流閥

（５）開度大小來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)加載壓力，系統(tǒng)加了溢流閥來實現(xiàn)加載系統(tǒng)超壓保護。

３控制測試方案確定

３．１液壓馬達試驗測試系統(tǒng)測試單元控制

本文以測試液壓馬達性能為研究點，測試供油流量、系統(tǒng)壓力、內(nèi)泄漏流量以及被測試馬達的轉(zhuǎn)速、扭矩，如圖３所示。

為了能穩(wěn)定地測試被試馬達的性能，其外部提供的油源壓力和流量要滿足試驗測試系統(tǒng)試驗壓力和流量，外部供油系統(tǒng)要求性能穩(wěn)定，對測試系統(tǒng)的壓力、流量、馬達轉(zhuǎn)速、馬達扭矩力同時也要進行監(jiān)測和異常報警。通過液壓馬達流量計檢測油源供油流量，通過扭矩儀檢測液壓馬達的轉(zhuǎn)速，將其轉(zhuǎn)速值變送后與其設(shè)定值比較得到偏差值。將偏差值送入變送器，通過ＰＩＤ控制自動調(diào)節(jié)比例節(jié)流閥的開度，來控制油源供油流量和液壓馬達轉(zhuǎn)速值，以減小偏差。

３．２液壓馬達試驗測試系統(tǒng)加載控制

為了模擬液壓馬達加載、空載的實際情況，通過油泵供油，使用橋管路實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；通過比例溢流閥來控制加載壓力，從而實現(xiàn)加載、空載模擬試驗。液壓馬達試驗測試加載控制如圖４所示。

通過壓力傳感器檢測到加載壓力，將其壓力值變送后與其設(shè)定值比較得到偏差值，再將偏差值送入控制器通過ＰＩＤ控制自動調(diào)節(jié)比例溢流閥的開度，來控制加載壓力，以減小偏差。液壓馬達試驗測試系統(tǒng)加載馬達需要油泵供油，系統(tǒng)測試時要保證加載馬達有充分油源供給。

４基于控制要求的磁翻板液位計設(shè)計

４．１　磁翻板液位計設(shè)計原則

（１）較大限度地滿足被控設(shè)備的控制要求；

（２）在滿足控制要求的前提下，力求簡單、經(jīng)濟可靠、操作方便、維護性強；

（３）考慮今后的潛在需求改造，應(yīng)適當(dāng)留有進一步擴展的余地。

４．２可編程邏輯控制器（磁翻板液位計）的硬件設(shè)計

本控制系統(tǒng)選用德國西門子Ｓ７－２００系列。Ｓ７－２００ＳＭＡＲＴ（磁翻板液位計）是德國西門子公司推出的性價比較高的磁翻板液位計系統(tǒng)。其中，Ｓ７－２００ＳＭＡＲＴ由于其系統(tǒng)的優(yōu)良特性，近年來被廣泛應(yīng)用于小型實驗系統(tǒng)、工裝機械、通用機械等方面；在控制系統(tǒng)、機床、樓宇自動化、電器制造工業(yè)等諸多領(lǐng)域也被廣泛使用。Ｓ７－２００ＳＭＡＲＴ提供了多種性能的ＣＰＵ和豐富且?guī)в性S多功能的Ｉ／Ｏ擴展模塊、高速計數(shù)模塊，高速數(shù)據(jù)處理能力，具有高電磁兼容性和抗沖擊性，使其具有很高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展，可以滿足本控制系統(tǒng)的要求［１］。

硬件設(shè)計包括ＣＰＵ選型、磁翻板液位計容量估算、Ｉ／Ｏ模塊的選擇，結(jié)合控制要求對磁翻板液位計進行設(shè)計。

（１）ＣＰＵ選型。ＣＰＵ選擇ＣＰＵ�。樱裕矗埃吞枮椋叮牛樱罚玻福福保樱裕矗埃埃粒粒�，其主要參數(shù)如表１所示。

（２）磁翻板液位計容量估算。磁翻板液位計容量估算主要包括Ｉ／Ｏ點數(shù)，模擬量點數(shù)，用戶容量。為了方便使用，一般應(yīng)留有２５％～３０％的裕度。

（３）開關(guān)量信號（Ｉ／Ｏ），主要分為開關(guān)量輸入信號、開關(guān)量輸出信號。開關(guān)量輸入、輸出信號主要用于檢測來自控制系統(tǒng)（接觸器信號、斷路器信號、變頻器開關(guān)信號等）的電平信號或現(xiàn)場（按鈕、行程開關(guān)、溫控開關(guān)、壓力開關(guān)、壓差開關(guān)等）的電平信號。

（４）模擬量信號，主要分為模擬量輸入信號、模擬量輸出信號。模擬量輸入信號主要用于檢測來自現(xiàn)場儀表（壓力傳感器、溫度傳感器等）的模擬量信號。

（５）高速計數(shù)器，主要用于檢測現(xiàn)場流量計、扭矩儀等的脈沖信號。

（６）控制器主要用于信號采集、處理，ＰＩＤ控制，數(shù)據(jù)計算處理、存儲。

４．３可編程邏輯控制器（磁翻板液位計）的軟件設(shè)計

軟件設(shè)計采用ＳＴＥＰ�。罚停椋悖颍铮祝桑巍。樱停粒遥攒浖帉懀郏玻�，軟件中有主程序、子程序、時間中斷、ＰＩＤ控制［３］等功能塊，采用時間中斷１ｍｓ為周期來處理數(shù)據(jù)速度和ＰＩＤ自動控制系統(tǒng)。

軟件編寫采用功能塊化，主要有主程序、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)顯示、邏輯控制、ＰＩＤ控制、高速計數(shù)控制等功能塊，方便工程師編寫和調(diào)用程序。

５人機界面監(jiān)控

人機界面采用西門子ＳＭＡＲＴ�。保埃埃埃桑庞|摸屏。人機界面為用戶提供了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)監(jiān)控、報警顯示和記錄、歷史數(shù)據(jù)查看、參數(shù)畫面、趨勢圖等功能［４］。

（１）數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控�？刂埔簤厚R達測試系統(tǒng)電機啟動／停止操作及運行狀態(tài)；采集數(shù)據(jù)后應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進行處理，以動態(tài)畫面和數(shù)據(jù)報表等形式表達。

（２）歷史數(shù)據(jù)處理。為用戶提供了歷史數(shù)據(jù)的查看和分析功能。

（３）歷史報警記錄。用戶在任何時候都可以查看歷史故障報警信息。

６結(jié)語

基于磁翻板液位計和人機界面在液壓馬達試驗測試系統(tǒng)的應(yīng)用已日益成熟，滿足試驗要求，并在測試系統(tǒng)中取得了良好的效果。人機界面操作方便、簡單，控制可靠、穩(wěn)定性高，提高了測試系統(tǒng)的測試精度和自動化水平。