Система управления сервогидравлическим стендом в замкнутом контуре ZETLAB

Система управления сервогидравлическим стендом в замкнутом контуре строится на базе цифровых устройств серии ZETSENSOR с интерфейсом CAN. Данная система отличается быстродействием, высокой точностью и компактностью. Система позволяет осуществлять управление сервоприводом в автоматическом режиме по заданному профилю по таким параметрам, как давление (сила), перемещение, с одновременным контролем по другим параметрам системы, например, температура, давление, засорение фильтров, давление масла в гидростанции и т.д.

Назначение системы управления сервогидравлическим стендом в замкнутом контуре

Система в базовой конфигурации, описанной выше, позволяет осуществлять:

• автоматическое управление испытаниями по профилю давления с ограничением по перемещению,
• автоматическое управление испытаниями по профилю перемещения с ограничением по давлению,
• ручное управление начальным положением,
• индикацию параметров непосредственно на стенде,
• визуализацию и запись параметров хода и результатов испытаний на ПК.

Дополнительно система может комплектоваться датчиками температуры, уровня, давления в жидких средах и др. датчиками, по сигналам с которых будет осуществляться управление стендом, например, блокировка по температуре. При подключении к одной гидростанции нескольких стендов создается многоканальная система управления стендами с функцией обмена сообщениями между гидростанцией и модулями управления сервоклапанами для корректного отключения стендов.

Принцип работы системы управления сервогидравлическим стендом в замкнутом контуре

Датчик перемещения и датчик силы устанавливаются непосредственно на подвижную часть стенда и передают сигналы, пропорциональные относительному перемещению поршня и усилию, создаваемому стендом на объект испытаний. Эти сигналы обрабатываются измерительными модулями ZET 7111, которые передают измеренные значения всем подключенным устройствам и отображаются на индикаторе ZET 7178.

Задание начального положения испытательного пресса осуществляется оператором вручную с помощью специального регулятора, который подключается к энкодеру ZET 7160-E, передающему установленное положение регулятора. Управляющий модуль ZET 7190-R, прослушивающий шину CAN, осуществляет управление сервоклапаном в соответствии с сигналом с энкодера. В сервоклапана подается жидкость в верхнюю или нижнюю часть гидроцилиндра, обеспечивая перемещение поршня и управление испытательным прессом. Таким образом задается начальное усилие на объект испытаний.

Далее запускается программа автоматического регулирования, и модуль ZET 7190‑R осуществляет управление сервоклапаном, обеспечивающее заданный профиль испытаний.

Схема управления сервогидравлическим стендом в замкнутом контуре

Модуль ZET 7190‑R обеспечивает пропорционально-интегрально-дифференциальное (ПИД) регулирование сервоклапаном по сигналам обратной связи с датчиков перемещения и силы. В модуле производится расчет параметров сигнала, подаваемого на сервопривод, с учетом показаний датчиков и заданного профиля испытаний.

Состав системы управления сервогидравлическим стендом в замкнутом контуре

В общем случае система управления сервогидравлическим стендом в замкнутом контуре состоит из следующих устройств (см. рисунок):

• интеллектуальный датчик перемещения: LVDT-датчик + измерительный модуль ZET 7111-L,
• интеллектуальный тензодатчик: датчик силы + измерительный модуль ZET 7111,
• устройство ручного управления начальным положением: регулятор + энкодер ZET 7160-E,
• устройство автоматического управления сервоклапаном по заданному профилю: управляющий модуль ZET 7190-R,
• индикатор для отображения параметров на стенде: ZET 7178,
• рабочее место оператора: интерфейсный модуль ZET 7174 + ПК.

Области применения

Сервогидравлический стенд предназначен для имитации эксплуатационной нагруженности исследуемого объекта, который устанавливается между неподвижной опорой и испытательным прессом. Управление прессом осуществляется сервоприводом с помощью сервоклапана, который связан с гидростанцией. Получая управляющий сигнал, сервоклапан направляет поток жидкости в верхнюю или нижнюю часть гидроцилиндра, обеспечивая, таким образом, перемещение поршня и, соответственно движение испытательного пресса. Таким образом создается нагрузка на объект испытаний, которая может изменяться во времени по различным законам: синусоидальному, плавное нарастание и спад, удерживание заданного уровня, колебания малой амплитуды, кратковременные изменения усилия и т.д.

Отличительной особенностью сервогидравлических стендов является их динамичность, отсутствие состояния покоя, поскольку гидроцилинд, сервоклапан и гидростанция непрерывно связаны между собой. Таким образом, получается потенциально неустойчивая система, и требуется постоянный контроль состояния сервоклапана. Поэтому предлагаемая система управления реализована на шине CAN — все устройства прослушивают шину CAN и, таким образом, обеспечивается мгновенная реакция на малейшие изменения показаний датчиков. Кроме того, устройства с интерфейсом CAN работают синхронно, что особенно важно при управлении системой с несколькими гидроприводами.