PRWAW-300C型

微机控制电液伺服试验机

一、产品介绍

　　微机控制电液伺服拉伸试验机主要用于金属材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学性能试验。本机采用双空间油缸下置结构。其中试台与下横梁之间为压缩空间，可实现对试样的压缩、弯曲、剪切等试验；下横梁与上横梁之间为拉伸空间，主要进行对试样的拉伸试验。试验空间通过内置式涡轮蜗杆带动下横梁上下移动来自动调整。作动器（活塞）上端连接高油压传感器。由电气控制器、比例伺服阀、油压传感器、位移传感器、引伸计与计算机共同组成的闭环伺服控制系统，可自动地控制试验过程，并自动测量试验力、位移、变形等试验参数。液压源采用高压油泵，从而使得系统噪声低、油温不易升高、节省能源等特点。在工作台下部设置高光电编码器，与钳口体相联，实时监测上夹具运行位置并实施试验过程中的位移控制。本机采用微机控制电液伺服机型进行试验过程中的全自动控制。

　　试验机计算机测控系统可接受上级计算机下传的试验指令、试样编号、试样尺寸等试样信息。操作者根据上级计算机下传的试样顺序（也可人工干预选择某一试样），人工进行试样编号确认后，夹持试样、选择相应试验程序进行试验，本机可以自动测定ReH、ReL、Rp、Rt、Rm、Agt、A、Ae等相关力学数据，直接储存、打印试验或网络上传至上级计算机。

　　试验软件可创建项目（可根据不同的钢种号进行创建：控制模型和试验条件），并存储；试验机操作者根据钢种号的控制模型和试验条件自动加载，无需更多的设置和操作，即可进行试验，操作简易。

1.主机介绍：

（1）设备型号及名称

（1）设备型号：WAW-300C

（2）微机控制电液伺服试验机

2）主要技术指标：试验机部分：

3）主机结构介绍：   

　　主机由机座、油缸、活塞、位移传感器、力传感器、盘式升降电机、减速器、铜合金涡轮、蜗杆、丝杠、试台、立杠、上下横梁、液压夹头、限位保护装置等组成。在横梁中装有盘式升降电机、减速器，工作油缸活塞采用间隙密封等。

　　本机为油缸下置式，双空间结构，试台与下横梁之间为压缩、弯曲、剪切试验空间。随机配备上下压板、也可选配弯曲支座、弯曲压头、剪切座、剪切刃口及其它功能试验附件。下横梁与上横梁之间为拉伸试验空间。随机配备的圆钳口和平钳口，供拉伸试验时选用。各空间均可通过下横梁的升降进行调节。

　　测力元件为高油压传感器。是本机检测拉、压、弯、剪试验力的关键元件。受力时发出的电信号，由控制系统和计算机测控软件等单元进行采集处理，该传感器较高，长期稳定性好。

　　电子引伸计是测量试样变形的关键元件。由于直接检测试样标距内的变形，消除了外界因素的影响，测量高。可做Rp0.2 或 ReH、ReL、Rp0.05、Rt及E值等的测量。另外装在主机试台下的抽出式数字位移传感器(采用光电编码器制作的抽出式数字位移传感器)一般做为主活塞位置控制使用。对变形量特大的材料，该传感器亦可做测量用。

　　上下横梁为开式液压夹头的钳口座，横梁内装液压夹头的油缸活塞。活塞顶出时，钳口夹紧试样，回缩时松开。该夹头油缸液压油经减压阀减压后，油压在3Mpa左右，夹持试样时，由于钳口斜面作用，可产生400kgf左右的初始夹紧力。试验时，随着试验力的增加，上下钳口间相对分离，钳口对试样会越夹越紧，本夹头装夹试样方便、省力、可靠、自动化程度高。

　　下横梁由盘式升降电机、减速器、内置铜合金涡轮蜗杆（无噪音），丝杠正反转旋转实现升降，用以调整试验空间，其升降由手控盒上的按钮控制，空间调整方便自如。

二、手动、自动双控集合式伺服液压源系统

　　液压油源与琴台式机柜有机的组合在一起，同时，控制器和电气拖动系统安装与机柜内部，整体布局简洁，操作舒适，占地面积小。既能手动也可以自动操作！

　　液压源系统中，电磁换向阀，溢流阀、减压阀、均采用国内品牌产品。作为电液伺服控制的元件，所采用的伺服阀自己研制的伺服阀或根据客户要求选用原装进口意大利ATOS伺服阀。

　　油泵采用原装进口高压齿轮泵，其具有超高压力，噪音低的特点，工作压力可达25MPa，系统实际压力小于20MPa，系统噪音更低。

控制器介绍

　　该控制器完全满足GB/T288新标准要求，具有质量可靠、采集控制精准、功能强大、集成度高、体积精巧等特点，其系统采用SOC、DSP和FPGA等大规模集成器件作为其单元，系统内部集成有：4路24-bit高速模拟采集通道、3路1MHz的脉冲数字采集通道、3路16-bit高速模拟输出通道，1路24-bit高速数字输出通道、32路带隔离的数字I/O接口、3种数据传输接口（RS-232、RS-485、TCP/IP）、1路键盘/显示部件接口、1路手动控制接口等。

　　数据（负荷、变形）采集采用单片高速转换模块，内部集成有可编程前置放大器和24-bit模数转换器，具有数据采集稳定可靠、速度快、抗干扰能力强、无漂移影响等特点。

　　控制器每一个控制通道可同时进行三闭环控制，即外环Speed（速率）、内环Position（位置）、中心环动力或能源分配，每一环均采用BP神经网路的PID控制技术，控制原理参见下图。

基于BP神经网路的PID控制原理图

　　根据系统的运行状态，调节PID控制器的参数，以期达到控制性能指标的优化，使输出层神经元的输出对应于PID控制器的三个可调参数。通过神经网络的自学习、加权系数的调整，使神经网络输出对应于某种优控制规律下的PID控制器参数，有效解决控制参数的在线整定，达到控制，改善系统性能，提高了实时性，增强系统稳定性。

　　另外，增加动力或能源分配闭环控制主要目的是根据试验时的实际需求供给，减少没必要的能源浪费，从而达到节能降耗的目的。

控制器的主要特点：

l GB/T228.1-2010标准的方法A全程应变控制过程中能够自动消除因标距外断裂而造成的控制失调问题；

l 高分辨：±500000码；

l 具有国内宽的频带：≥22Hz；

l 内部采样频率：1kHz；

l 可设置采样频率；

l 控制响应频率：500Hz；

l 数据传输采用工业级标准的RS-232、RS-485、TCP/IP，数据的传输稳定，抗干扰能力强；传输距离远，可以实现远程控制；

l 具有系统自诊断功能；

l 具有全方位的安全保护功能；

l 内部A/D转换采用高分辨率的24Bit采集系统，同时可以扩展至8路模拟通道的数据。

3）试验机试验流程：

试验机接受计算机传达的试验指令，人工输入试样编号、试样尺寸等试样信息。操作者根据试样顺序（也可人工干预选择某一试样），人工进行试样编号确认后，夹持试样进行试验，试验结束后，试验结果自动传送到上级计算机。

2.控制卡介绍：

该控制卡完全站在试验机行业的应用角度进行开发的，力求一针见血的完成试验机所需要的功能，所以在硬件电路设计上，多采用高集成的，模块化设计思想，本系统采用了SOC（片上系统）和FPGA（大规模可编程门阵列）芯片作为其控件。这样就做到了 ，硬件电路简单，可靠性高，但在程序编写上，势必要用大量的代码来分配各功能；

模块化的特点是：程序分组管理，扩展性强。

1）. 控制卡的基本功能：

我公司开发的控制卡在不做任何扩展的情况下，主板具备三路模拟通道，也就是一路负荷传感器通道和两路应变式引伸计通道，三路数字通道，也就是一路位移传感器通道和一对大变形通道，外加8路输入和8路输出I/O口通道。输入输出通道，能满足大部分的电子类试验机，加上一个扩展卡，就具备两路D/A输出，可以控制大部分液压设备等设备。

2）. 控制卡可靠性的保障：

① 控制卡全部采用元器件直接焊接方式，且绝大部分为贴片器件，这样能有效的避免震动、氧化等对控制器造成的影响；

② 此控制器的芯片全部采用进口工业级器件，这在硬件的质量上为控制卡的稳定起到了保障。

③ 在元器件焊接方面，全部采用贴片机进行焊接，这就避免人为的个性化差异对电路板焊接的影响。

④ 将控制卡配备专门的人员进行考核和高低温老化试验，并严格按照考核流程实施，进一步避免不合格的控制器应用到主机上。

4.软件使用介绍：

a) 自动换档：根据负荷大小自动切换到适当的量程，以确保测量数据的准确性；实现了真正意义上的物理调零、增益调整及试验力测量的自动换档、调零、标定和存盘，无任何模拟调节环节，控制电路高度集成化

b) 条件存盘：试验控制数据和试样条件可制成模块，方便了批量试验的进行；

c) 自动变速：试验过程中移动横梁的速度可按预先设定的程序自动变化，也可手动变化；

d) 自动标定：系统可自动实现示值准确度的标定；

e) 自动保存：试验结束，试验数据和曲线自动保存；

f) 过程实现：试验过程、测量、显示和分析等均由微机完成；

g) 批量试验：对相同参数的试样，设定后可顺次完成；

h) 试验软件：中文或者英文WINDOWS界面，菜单提示，鼠标操作；

i) 显示方式：数据和曲线随试验过程动态显示；

j) 曲线遍历：试验完成后，可对曲线进行再分析，用鼠标可找到曲线上任一点所对应的试验数据；

k) 曲线选择：可根据需要选择应力-应变、力-位移、力-时间、位移-时间等曲线进行显示和打印；

l) 试验：可按用户要求的格式编制并打印；具有网络接口，可进行数据的传输、存储、打印记录和网络传输打印，可与企业内部局域网或Internet网连接。

m) 自动停机：试样断裂后，移动横梁自动停止；

n) 过载保护：当负荷超过各档值的3-5%时，自动停机；