基于PLC的液压间隙调节器的泄沉测试系统设计.pdf

自动化与仪器仪表2 0 1 2年第 4期 总第 1 6 2期 基于P L C 的液压间隙调节器的泄沉测试系统设计 李静 ， 徐冰。 华中科技 大学武 昌分校机电与 自动化 学院 自 动化教研 室 湖北武汉 ， 4 3 0 0 7 4 2 华中数控股份有限公司装备事业部 湖北武汉， 4 3 0 O 0 0 摘要液压间隙调节器 H L A 是汽车发动机的主要和关键零部件， 设计一种对H L ． A进行泄沉测试的系统， 搭 建 由可编程控制器 P L C 、 触摸屏 、 伺服驱动器及电机等构成的测试平 台。 系统 P L C程序采用模块化思想进行设计， 并利用组态软件对触摸屏进行组态，通过串行端 口建立P L C与触摸屏之间的通讯 ， 实现P L C与触模屏对系统 的联合 控制 。 应用 结果表 明，该泄沉测试系统具有较好的交互性与灵活性且整个测试过程稳 定可靠达 到了预期 的设计 目 的 。 关键 词液压 间 隙调节 器；可编程控 制器；触摸屏；泄沉测 试；伺服 Ab s l r a c t Hy d r a u l i c L a s h A d j u s r } 玎 A i s t h e ma i na n dk e yp a r t o f a u t o mo b e e n g i n e ， a k i n d o f l e a k e d l o w nt e s t s y s t e md o n e t o H L Ai s d e s i g n e d ． T h e t e s t p l a tf o r mwh i c hc o n s i s t s o f P r o g r a mma b l e L o g i c C o n o n e r P L C ． t o u c h s c r e e n s e r v od r i v e r a n dmo t o r i s s e t u p ． Mo d u l a r i z a t i o ni s a d o p t e df o rt h ed e s i g no f P LCp r o g r a m a n dt h et o u c h s c r e e ni s c o n fi g u r e db yu s i n gt h e c o n fig u r a t i o n s o f t wa r e ． Th e c o n n e c t i o n b e t we e n P L C a n d t o u c h s c r e e n i s e s t a b l i s h e d v i a t h e s y s t e m． Th e a p p l i c a t i o n r e s u l t s h o ws t h a t t h e l e a k e d d o wn t e s t s y s t e m h a sg o o di n t e r a c t i v i t y a n dfle x i b i l i t y a n dt h ewh o l et e s t i n gp r o c e s si s s tab l e a n d r e l i a b l et o a c h i e v et h ed e s i r e dp u r p o s e ． Ke y wo r d s H y d r a u l i c L a s hA d j u s e r ； P r o g r a mma b l e L o g i cC o n t r o l l e r ； T o u c h s c r e e n； S e r v o 中图分类号T P 3 4 2 ． 2 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 - 9 2 2 7 2 O 1 2 0 4 0 0 6 5 0 3 0 引 言 在现代轿 车发动机 中 ， 发 动机 的换气 过程依靠气 门 完成 ， 而气门通常是 由凸轮轴推 动的。无论发动机是哪种 结构类型， 都必须要保证发动机 的输出功率在整个工作寿 命期间 内保持稳 定。尤其是系统中机械式 的气 门驱动、热 膨胀和气 门机构零部件的磨损 ，都会对气门间隙产生不利 的影响。 而液压气 门间隙调节器 H Y d r a u 1 i C L a S h A d j u S t e r， H L A 就是针对以上问题而设计生产的， 它是将 凸轮轴 的旋转转化为往复运动 ， 传达 到气 门顶端 的装置 。 H L A是汽车发动机的主要和关键零部件，由于其特有的结 构 ， 使其在工作过程中能 自动调节长度 ，以随时补偿发动 机工作时气 门产生的热膨胀量，消除了发动机在冷态装配 时所预 留的气门间隙；由此产生 的噪声也随之减弱；同时 凸轮与挺杆底部 的磨损也有所减轻 。 H L A的市场容量大， 技术含量高， 国内外有很 多厂家生产该零件 。 泄沉测试是H LA产品质量检验程序之一， 是用规定的 流体充满高压油腔并在 H L A两端加一定的载荷， 测量柱塞 走 过规定距离所用的时间。该泄沉 时间的长短，能反映出 H L A中柱塞与柱塞套配合间隙的大小， 以及气 门启闭期间 HLA泄油量的多少 。因此制造厂家 以该泄沉时间不超过 规定数值 范围作为H L A产品质量合格的一项检验指标 。 本 文针对国内某 公司生产 的H L A产品进行泄沉测试 ， 在给 H L A 注满机油后， 对其施加一个恒定1 3 3 0 N的压力， 测量柱 塞走过0 ． 5 m m位移量所用的时间是否在 0 ． 0 2 3 S 一 0 ． 1 4 5 S 范 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 0 1 作者简介 李静 1 9 8 3 一 ， 女， 湖北武汉人， 硕士， 讲师， 主要从 事检测技术与 自动化装置、智能控 制等研究工作 。 围内， 若 在此范围 内则产 品合格 ， 否则产品不合格 。 1 系统功能要求 此泄沉测 试系统 主要实现 以下三个功 能高压腔注 油 、 泄沉 测试和参数设置及显示 ， 具体要求如下 1 高压腔注油 气缸下压打 开单 向阀并将其压到最 底部， 将温度为2 30 ． 5 ℃的机油注入到柱塞腔体 内， 气 缸 回位 ， 单 向阀在回拉弹簧 的作用下回升 原位 ，同时将柱 塞腔体 内的油吸入到高压腔 内， 完成注油 。 2 泄沉测试 给注满油后的H L A 一个恒定1 3 3 O N的压 力， 测量柱塞走过0 ． 5 m m 位移量所用的时间是否在0 ． 0 2 3 S 一 0 ． 1 4 5 S 范围内。 3 参数设置及显示手动 ／自动控制，单步动作 ， 参 数设置及显示 压力， 时间． 位移量 ， 油温， 数量统计等 ， 合格品与不合格 品报警指示 。 2 系统构成 根 据上述对 系统 的功能要求 ，为方便 工作人 员实施 操作和及时了解运行情况， 本系统采用P L C作为下位机 ， 上位机选择触摸屏 ， 同时配 以伺服驱动 、 伺服 电机组成 的 伺服驱动系统和滚珠丝杆作 为执行机构 ， 接近 、位移 、 压 力和温度传感器作 为检测系统 。 整个系统的结构框图如 图 1 所示。 系统中， P L C与触摸屏通过RS 一 4 8 5接 口互连 ， 传输速 率通常选择 1 1 5 2 0 0 b p s ， 8 位偶校验， l 位停止位。 R S 一 4 8 5的 P L C站号为0， 触摸屏端通信 口为C 0 M1 。 触摸屏作为操作人 员与P L C交互 的工具， 其作用为接收指令输入、 显示操作 65 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 自动化与仪器仪表2 0 1 2年第 4期 总第 i 6 2期 之一 ， 它 主要针对 系统 的软、硬件进行测试 ， 及 时发现故 障送 出告警信 号。它具有对偶然故障进行过滤的功能，当 故障清除后，系统可 自动恢复 。 上 电自检子程序框 图如图 6所示，主循环 自检程序如 图7所示。 图5 计算子程序框图 图6 上电自检程序框图 图7主循环 自检程序框图 3 结论 本文利用 8 0 3 l单片机设计的气压式高度表设计避免 了传统式气压 高度表中机械部件 带来 的机械误差 ， 同时对 其温 度误差 以及振动筒 压 f] 传感器本身 的非线性误差进 行 了修正 ， 具有精度 高、 体积小和功 能强等特 点 。 参 考文献 [ 1 ] 刘迎春， 叶湘滨． 传感器原理、 设计与应用 [ M ] ． 国防科技大学出 版社， 2 0 0 4 ， 8 ． [ 2 ] 吴晓男， 于进勇， 徐宇茹． 振动筒压力传感器在飞机上的应用 [ J ] ． 仪表技术， 2 0 1 0 ， 6 6 8 7 O ． [ 3 ] 张毅刚， 彭喜源， 谭晓昀． M C S 一5 1 单片机应用设计[ M ] ． 哈尔滨 工业大学出版社， 1 9 9 7 ， 1 2 ． 上接第6 6页 3 调试与应用 将P L C程序和触摸屏编辑界面通过P C机下载 IJ P L C和 触摸屏 中， 首先通过手动操作界面测试各手动按钮是否能 正常动作 ， 然后按下实测数据显示界面 中的 自动按钮整体 调试 ， 根据各动作之 间的联锁及互锁要求，修改P L C和触 摸屏程序 ， 调节气 阀的进气 、出气 量的大小等。经过调试 后 ， 软件硬件均 能满足系统性能要求 ，可对该 公司生产的 H L A产品按要求进行泄沉测试， 区分出合格产品和不合格 产 品 。 4 结束语 本文设计了一种对H L A产 品进行泄沉测试的系统， 并 搭建由P L C、 触摸屏、 伺服驱动及 电机等组成的测试平台。 经现场调试与实际应用，该系统运行过程具有高的可靠性 和稳定性， 且整个操作过程具有简单与安全等特 点， 满足 用户需求 。 同时搭建的控制系统具有较强的 I ／0扩展能力， P L C程序设计采用了模块化设计思想 ， 可为后续生产线设 备 的完善 与改造 提供较大 的空 间。 参考 文献 [ 1 ]葛青． 气门机构液压间隙调节器的模型分析及泄沉特性研究 [ D ] ． 北京 清华大学， 1 9 9 8 卜2 ． [ 2 ]赵雨东等． 有直动式液压间隙调节器的气门机构的动力学模型 [ J ] ． 汽车工程， 2 0 0 0 ， 2 2 3 1 8 7 1 9 1 ． [ 3 ]熊幸明． 电气控制与P L C [ M ] ． 北京 机械工业出版社， 2 O l 1 4 5 46 ． [ 4 ]李丙林， 宋殿斌， 刘克平． P I c 和触摸屏在耐压试验监控系统中 的应用[ J ] ． 长春工业大学学报， 2 0 1 i ， 3 2 4 3 9 4 3 9 7 ． [ 5 ]陈久松， 朱 政， 尹卫平等． 基于R S 4 8 5 总线的分布式P L C 监控系 统通信的设计[ J ] ． 自动化与仪器仪表， 2 0 1 2 1 5 卜5 3 ． 71 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m