自动化控制
• Automatic Control
基于LabVIEW的轴承试验机控制系统设计
文/何宇
能。
本文设计了基于LabVIEW的摘2.1 载荷及转速控制
轴承试验机控制系统,实现了对 要试验机主轴转速、加载载荷、润滑温度等进行精确控制,同时具轴承载荷控制采用“油压-力”双闭环反有互锁、报警、急停等一系列保护功能。试验结果表明:基于Lab 馈调节，由液压管路上的压力传感器及液压油VIEW的轴承试验机测控系统具有缸的力传感器变送输出电压信号，经采集通道运行稳定可靠、控制精度高、系传入PLC，控制电液比例阀的开度，改变液压统操作简单等优点。油压力，最终调节液压油缸施加的载荷。
液压马达转速控制采用“油压-转速”双闭环反馈调节，由马达管路上的压力传感器及
【关键词】控制系统 轴承试验机 虚拟仪器
马达同轴安装的转矩转速传感器实时提供反馈信号，通过程序计算，控制液达马达的液压油流量，改变液压油压力，最终控制液达马达的1 引言
输出转速。
载荷及转速可由计算机程序控制，也可直升机主旋翼轴轴承处于重要地位，该调节电位器来实现，所有控制及反馈信号经过轴承受力情况复杂，工作性能及寿命要求严格。以太网及OPC通讯与计算机相连，实时性好。轴承试验机通过液压驱动马达和压力缸，模拟双闭环方案控制精度高，保障试验安全。轴承的转速、载荷及弯矩，润滑油站通过调节压力温度模拟轴承润滑环境。其用途包括：轴2.2 温度及压力控制
承转速及承受径向、轴向和力矩静载荷的性能滑油温度控制通过温控仪实现，计算机试验，轴承耐久性和动载荷谱疲劳寿命试验等。下达目标温度值，温控仪控制固态继电器功率。目前，虚拟仪器技术已经成为基于计算机的自热电偶反馈温度测量值，经采集通道传入PLC动化控制技术主要发展方向。LabVIEW软件及计算机构成温度闭环，完成自动控制。
在数据采集及处理方面更具优势。在试验机的滑油压力控制由电位器或计算机命令制方面也有很多成功案例。
节，参照压力传感器的反馈，完成自动控制。
针对轴承试验机测点多，自动化程度高的要求，使用LabVIEW平台开发控制系统。3 控制系统软件设计
可实现轴承载荷、马达转速、供油压力及温度轴承控制系统软件应用虚拟仪器技术，控制功能。同时完成各参数测试，试验机工作以LabVIEW为语言编程开发，通过以太网实状态的监测，参数报警及保护停车。本文主要现试验件各系统之间通讯，实时性好，程序结分为结构设计及软件设计两个方面介绍控制系构易于维护拓展。
统设计。
控制软件采用Step 7编写的梯形图底层2 控制系统结构设计
逻辑程序存入PLC运行，LabVIEW开发的图形化程序安装在计算机上实现交互的设计，通本试验机与多个试验机共用同一厂房，过以太网式计算机与PLC互联，在交互界面间隔紧密，干扰源多，而操纵间与试验机距离收集控制命令，显示试验机工作状态，并反馈远，因此在控制系统中采用分布结构，将控制控制效果。控制系统软件可实现对试验器的转器等硬件布置在现场，使模拟信号转化为抗干速、载荷、供油温度的程控。在自动控制界面扰能力强的数字信号，由工业以太网通讯至远有试验状态表，包括转速、载荷、温度、运行端的计算机。
时间、过渡时间以及循环次数等，可根据预先控制系统以PLC为中心，试验器的液压设定自动循环运行。控制软件能在自动表格任马达、电液比例阀、加热器控制端其相连。控一步中止退出，下次启动可继续运行，满足长制命令可由计算机程序下达，也可通过调节操时间试验需求。
纵台的电位器给定，而后PLC完成对试验器控制软件界面上有试验件及各设备状态的转速、载荷、油温油压的自动或手动控制功
显示区，具有完备的报警保护逻辑，包括转速
132 •电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering
变化时间超限报警、加载卸载超长报警、参数异常报警、通讯断开报警等。
为实现控制功能，控制软件采用模块化
结构设计。Step 7程序采用顺序控制设计法，根据内部状态和时间顺序，在试验过程中有序控制各执行机构。LabVIEW程序框图以事件机结构为基础，分类编写数据通讯、自动控制，手动控制、报警保护等分支，由用户操作触发。事件机设计模式将事件驱动状态机的状态结构和Event结构的功能合并到一个模式中，可保证用户操作逐一执行，不遗漏不重复。
在控制软件开发过程中，经常遇到调试暴露的问题及用户新增的要求。控制程序以LabVIEW事件机结构为主体，修改某一功能只需要对其中某事件分支进行操作，新功能只需添加一个事件分支，对其他功能没有影响，相比其他程序更易于维护拓展。
4 结论
轴承试验机控制系统采用虚拟仪器与以
太网相结合，分布式结构设计提高抗干扰能力，软件设计自动化程度高。控制系统功能满足试验要求，具备扩展能力，可维护性好，投入使用以来受到广泛认可，对其他类似试验机控制系统设计有一定参考意义。
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作者简介
何宇，现供职于中国航发湖南动力机械研究所。
作者单位
中国航发湖南动力机械研究所 湖南省株洲市 412002
