伺服油缸測試系統可以用于測試伺服油缸的靜態和動態特性，采用和利時LK大型PLC系統，測試系統可以接受傳感器反饋信號有：4-20mA標準信號，SSI同步數字輸出信號等，輸出信號根據不同伺服閥可選-10V～10V電壓信號或者-10mA～10mA電流信號。伺服油缸測試系統有開環控制和閉環控制兩種方式，開環控制主要用于測試油缸的摩擦力、啟動壓力等靜態特性。閉環控制方式用于測試伺服油缸階躍響應等動態特性，測試精度和效果良好。

關鍵詞：電液伺服技術；PLC測試系統，高速輸入輸出。

實驗臺簡介

圖1所示的為伺服油缸測試實驗臺，實驗臺主要由油源站、液壓集成塊和油缸組成。油源站為系統提供合適的壓力油，伺服閥和壓力傳感器安裝安裝在液壓集成塊上，用于控制油缸和采集油壓信號，位移傳感器安裝在液壓缸上。

圖1：伺服油缸測試實驗臺

系統結構

伺服油缸測試系統的結構如圖2所示，主要硬件有1塊LK207主控，2塊高速伺服模塊LK851，每塊LK851有4個AI通道和2個AO通道，1塊8通道普通模擬量采集模塊LK411，和4塊SSI傳感器接口模塊。可以同時對4個伺服油缸的測試和控制。

圖2：測試系統硬件結構

LK207主控：

l  LK207主控主要完成開環、閉環控制算法的實現和測試數據處理和記錄

l  CPU工作頻率533MHz

l  內置10Mbps/100Mbps以太網口

l  64MB SDRAM

l  內置RS232/RS485/MODEM接口

l  內置冗余PROFIBUS-DP主站接口

l  支持熱插拔

l  LK207主控主要完成開環、閉環控制算法的實現和測試數據處理和記錄

LK851高速伺服模塊：

l  LK851主要輸入4-20mA位移傳感器信號和輸出對伺服閥控制信號

l  4通道電壓和/或電流輸入、2通道電壓和/或電流輸出

l  輸入信號：-10.25~10.25V/0~20.58mA

l  輸出信號：-10.25~10.25V/-21mA~21mA

l  支持熱插拔

LK411  AI模塊

l  8通道普通AI，采集油缸兩腔的油壓

l  最大可測：0~20.58mA/4~20.58mA

l  支持PROFIBUS-DP從站協議

l  系統與現場通道隔離

l  支持熱插拔

西門子ET200S從站SSI信號采集模塊

與SSI接口傳感器采集油缸位移信號，通過ET200S從站上傳到LK207主控。

系統原理

本系統采用軟伺服控制，故靈活性高，系統原理如圖3所示：

圖3：測試系統原理圖

在閉環控制方式下，高速AI模塊或者SSI模塊采集油缸位移信號，經高速總線上傳到LK207主控，位移信號與給定信號相減形成偏差信號，偏差信號經過比例放大通過高速AO通道輸出伺服閥控制信號（電流或者電壓），使得油缸充油或者泄油使油缸位置達到給定值。

在開環方式下，系統將切除液壓缸位置反饋信號，直接輸出伺服閥控制信號，控制伺服閥開度，來控制油缸。

人機界面和數據采集

人機界面采用PowerPro“視圖”功能，組態如圖4所示。可進行正弦波、三角波及階躍響應測試。

圖4：測試界面

采用PowerPro“采樣跟蹤”功能來完成測試數據采樣和記錄，如圖5所示為正弦波響應測試記錄曲線，圖中5條曲線從上倒下分別為“正弦波給定”、“油缸位置反饋”、“油缸上腔壓力”和“油缸下腔壓力”。

圖5：正弦波測試記錄曲線

圖6、7所示的為系統三角波響應測試曲線和階躍響應測試記錄曲線。

圖6：三角波測試記錄曲線

圖7：階躍響應測試記錄曲線

結論

電液伺服技術由于其控制響應塊、控制精度高等優點廣泛應用于各個領域。此系統采用和利時大型PLC控制系統，并結合公司在電液伺服控制方面大量工程應用實踐，將液壓控制和數據采集集成于同一系統，極大方便了伺服油缸的測試。