TC-QP04型氣動伺服控制綜合實驗臺

一、概述：

TC-QP04型氣動伺服控制綜合實驗臺，氣動伺服技術以其節能、無污染、成本低廉、結構簡單、維修方便、系統安全可靠、適應范圍廣泛等優點，在現代制造業中占有十分重要的地位。本實驗平臺采用模塊化設計思路，以工業級觸摸一體機為主控單元、采用NI公司的LabVIEW軟硬件平臺、選用SMC氣動元件搭建，可用于測控、機自和過控專業教學中的液壓與氣壓傳動、過程檢測與控制等課程的實驗教學。本實驗平臺具有開放性，通過設計綜合型、設計型實驗項目，利于學生對所學知識的融會貫通?？蓪崿F一個基于虛擬儀器的氣動伺服系統實驗平臺。系統基于LabVIEW軟硬件平臺，分別完成“基于虛擬儀器的氣動伺服系統實驗平臺”的結構、信號調理電路、伺服控制程序、虛擬儀器面板的設計與開發。

二、主要特點：

1、氣動實驗臺采用2mm冷扎鋼板框架柜體，表面不銹鋼薄板包覆，整體鈑金防銹靜電噴塑，美觀大方；

2、實驗面板：用精美的鋁合金型材排列組合緊固螺絲加工而成，帶“T”型槽。模塊化結構設計搭建實驗簡單、方便，各個氣動元件成獨立模塊；

3、氣壓閥體，帶鋁合金過渡底板，實驗時可以隨意在通用鋁合金型材板上，組裝各種實驗回路，操作簡單、方便。內嵌式鎖緊機構，確保與實驗面板結合緊固、安全；

4、氣壓閥體成獨立模塊，標準工業快換接頭，特殊密封接口，清潔干凈，不漏油；

5、安裝方式：任意搭接、組合回路實驗，擴展性強，提高學生的動手能力，老師的設計、開發能力，外形美觀、安全；

6、氣壓閥采用為日本 “SMC”。性能穩定，安全可靠，經久耐用；

7、電器元器件等都為國內品牌廠家。有質量和售后服務保證；、8、 標準工業用元器件，性能可靠邊，安全。

三、實驗項目：

1、電-氣伺服/比例控制系統及元件性能測試；

2、氣缸性能測試；

3、調壓閥性能測試；

4、氣動基本回路實驗。

四、裝置組成：

實現一個基于虛擬儀器的氣動伺服系統實驗平臺。系統基于LabVIEW軟硬件平臺，分別完成“基于虛擬儀器的氣動伺服系統實驗平臺”的結構、信號調理電路、伺服控制程序、虛擬儀器面板的設計與開發。

（1）實驗平臺結構設計：氣動伺服系統實驗平臺主要由氣動回路和數據采集與控制回路兩部分組成，系統結構圖如圖１所示。氣動回路主要由氣源、電磁閥、比例閥、壓力傳感器、氣缸等組成；數據采集與控制回路以工業級觸摸一體機和NI數據采集卡為核心，由位移傳感器、力傳感器、加速度傳感器和相應的信號調理電路等組成；PC機采用QY185型工業級觸摸一體機，數據采集卡采用NI公司的USB-6211型多功能數據采集卡。USB-6211具有模擬輸入、模擬輸出、數字I/O、計數器I/O等功能；模擬輸入通道有單端輸入32路、差分輸入16路，分辨率為16位，最大采樣率為250Ks/s。模擬輸出通道有4路，數據更新率為每通道625Ks/s。數字I/O有48路，有2個定時/計數器，分辨率為32位，內部時鐘頻率為80MHz。該板卡的模擬輸入、模擬輸出電壓的最大范圍均為±10V。

（2）信號調理電路設計：本實驗平臺選用的雷尼紹光柵尺的輸出信號為差分信號，而USB-6211數據采集卡計數器的輸入端只能接收單端信號，因此需要設計信號調理電路將光柵尺的輸出差分信號A＋、A－、B＋、B－、Z＋、Z－轉換為USB-6211計數器可以接收的單端信號A、B、Z，所設計的電路如圖2所示。

（3）氣動伺服系統實驗平臺的軟件設計，伺服控制系統軟件的編寫采用模塊化的編程思路：

① 數據采集子模塊。包括氣缸輸出力、氣缸運動加速度、氣缸左右兩腔的壓力值４ 路模擬輸入信號和氣缸位置１路計數器輸入信號；

② 參考信號生成子模塊。用于產生任意的給定參考信號；

③ 信號輸出子模塊。包括用于控制２個電氣比例閥的２路模擬輸出信號和用于控制２個電磁閥的２路數字輸出信號；

④ 信號處理子模塊。通過采樣得到的數值，結合給定參考信號，通過一定的控制算法，得到所需要的控制量的值；

⑤ 圖形化操作與顯示子模塊。利用LabVIEW豐富的界面實現人機交互功能，主要包括：測量數據的顯示，給定參考信號參數的設定，控制算法中參數的設定等；

⑥ 數據存儲子模塊。實現將測量的數據保存為。

（4）虛擬儀器面板設計：使用旋鈕、開關、轉盤、指示燈等控件來定義虛擬儀器面板，控制面板上有輸入和輸出兩類對象，分為控制器和指示器?？刂破靼ㄩ_關、旋鈕、按鈕及其他輸入設備；指示器包括曲線顯示區、LED和其他顯示輸出對象。