摘 要：介紹了應(yīng)用智能閥門控制器改造壓力機(jī)實現(xiàn)全自動控制的系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理、應(yīng)用、主要特點和技術(shù)指標(biāo)。 關(guān)鍵詞：智能閥門控制器 壓力機(jī) 全自動控制 應(yīng)用 　　智能閥門控制器是一種應(yīng)用微計算機(jī)編程原理技術(shù)控制的，進(jìn)行改造傳統(tǒng)設(shè)備的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它可以非常方便地將雙閥或單閥操作的水泥、砼抗壓強(qiáng)度液壓壓力機(jī)由手動控制改造成高性能的全自動控制壓力機(jī)，從而實現(xiàn)壓力機(jī)的全自動控制。 1 智能閥門控制器系統(tǒng) 　　1.1系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 　　智能閥門控制器為控制系統(tǒng)的核心，是將送油調(diào)節(jié)閥、溢流閥、電磁回油閥等融為一體的，具有高精度調(diào)節(jié)、壓力上限保護(hù)、加荷卸荷換向、快速送回油等多種控制功能的機(jī)電一體化組合體。智能閥門控制器接收傳感器和定位探頭等的信號后，通過閥門控制電機(jī)組件對閥門進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對整個抗壓試驗過程的智能化自動控制。同時進(jìn)行力值采集和強(qiáng)度的計算、顯示和數(shù)據(jù)的打印、保存，可以查詢所保存的歷史數(shù)據(jù)。智能閥門控制器系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理框圖如圖1所示。 　　雙閥液壓試驗機(jī)按“運行”和“確認(rèn)”鍵后，進(jìn)入加壓控制程序：回油控制電機(jī)迅速關(guān)閉回油閥;同時送油控制電機(jī)迅速打開送油閥，使送油閥轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)的快速上升送油位置，此時壓臺迅速上升，抗壓夾具的上壓板迅速靠近試塊上表面。當(dāng)夾具壓板與試塊上表面接近到設(shè)定距離（2—3mm）時，壓臺定位探頭上的黃色指示燈滅（蜂鳴器發(fā)出“嘟”的聲響）;控制器接受到此信號后，立即驅(qū)動送油閥控制電機(jī)，迅速調(diào)整送油閥，使送油閥開度減少到預(yù)設(shè)的慢速送油位置，壓臺即由快速上升轉(zhuǎn)入低速上升，抗壓夾具上壓板平緩地靠近試塊上表面，直到與試塊上表面接觸，開始對試塊加壓;表盤指示值開始上升，控制器通過傳感器檢測到的壓力信號也隨表盤指針同步上升，控制器隨即進(jìn)入加荷速度自動控制狀態(tài)。控制器隨時檢測傳感器輸出的壓力信號值并計算加荷速度，與加荷速度設(shè)定值進(jìn)行比較后調(diào)整送油閥開度，使加荷速度在允許的范圍內(nèi)波動。隨壓力的遞增，控制器逐次刷新壓力值直到試塊破形。 　　試塊一旦破形，控制器立即顯示破形前的最大力值，并存入存儲器，同時立即驅(qū)動回油控制電機(jī)打開回油閥、驅(qū)動送油控制電機(jī)關(guān)閉送油閥，迅速回油直到表盤指針回到零位，等待下一塊試塊的加壓啟動。在下一塊開始時，控制器顯示本組試塊的序號和數(shù)據(jù)處理后的強(qiáng)度值（MPa）。 　　重復(fù)以上過程，直到控制器確認(rèn)本組最后一塊試塊測試完畢，即驅(qū)動微打印機(jī)打印本組試塊測試結(jié)果，同時將此結(jié)果與試塊編號、試驗日期一起存入數(shù)據(jù)庫，以備日后查詢。 　　單閥液壓試驗機(jī)控制原理與雙閥的基本相同，工作流程也大致相仿，不同點在于： 　　⑴加壓時，智能控制器驅(qū)動控制電機(jī)將閥門調(diào)節(jié)到快速送油位置，使壓臺快速上升，壓臺定位探頭上的黃燈熄滅，控制器迅速調(diào)整閥位，使送油量減少，壓臺由高速上升轉(zhuǎn)入低速上升。 　　⑵破形后，控制器打開回油電磁閥，迅速回油，回油時間可通過回油時間參數(shù)設(shè)定。 [align=center] 圖1智能閥門控制器系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理框圖[/align] 　　1.2前面板和鍵盤 　　控制器前面板上有數(shù)碼顯示器、指示燈和鍵盤。8位數(shù)碼顯示中，前4位顯示壓力值XXX.X（kN）,后3位顯示加荷速度X.XX（kN/s）。雙閥試驗機(jī)有三個指示燈分別為“回油閥開”，“回油閥關(guān)”和“送油閥關(guān)”。回油閥打開到設(shè)定位置時，“回油閥開”指示燈點亮;回油閥關(guān)閉時，“回油閥關(guān)”指示燈亮;當(dāng)送油閥關(guān)閉時，“送油閥關(guān)”指示燈亮。而單閥的只有兩個指示燈“回油”和“油閥關(guān)”。當(dāng)回油電磁閥打開（即回油）時，“回油”指示燈亮，關(guān)閉時，“回油”指示燈熄滅;送油閥處于零點位置時，“油閥關(guān)”指示燈點亮。按下“復(fù)位”鍵時，送油閥和回油閥將自動關(guān)到關(guān)位。鍵盤上共有22個輕觸鍵，分別是數(shù)字鍵（包括0～9及小數(shù)點、A～Z26個英文字母）和功能鍵（包括復(fù)位、急停、參數(shù)、數(shù)據(jù)、查詢、選項、確認(rèn)、調(diào)試、標(biāo)定、運行和返回等11個鍵），完成各自相應(yīng)的功能。 　　1.3后面板及配線 　　控制器機(jī)外接線均由與后面板各插座相配的插頭通過電纜線連接，非常方便。電氣系統(tǒng)配線為：220V/AC電源線一根。帶三腳插頭的3芯屏蔽線1根，用于連接后面板的傳感器插座與傳感器。25芯打印機(jī)插頭線一根，聯(lián)接微型打印機(jī)。20芯矩形插頭引出電控電纜，雙閥共有5根，單閥只有3根（其中4芯控制機(jī)驅(qū)動電纜，雙閥2根，單閥1根。6芯壓臺定位控制組件電纜各1根，雙閥有1根6芯屏蔽電纜，用于連接回油控制電機(jī)組件內(nèi)的閥門定位光電開關(guān)，另有1根3芯屏蔽電纜用于連接送油電機(jī)控制組件的閥門定位光電開關(guān)。單閥只有1根6芯屏蔽電纜用于連接控制電機(jī)組件內(nèi)的閥門定位光電開關(guān)和電磁閥驅(qū)動繼電器）。 　　1.4參數(shù)的設(shè)置 　　打開控制器后面板上的電源開關(guān)，顯示器立即顯示Good.nnn（n代表數(shù)字），亦即監(jiān)控狀態(tài)，此時即可檢查或設(shè)置參數(shù)。每一個參數(shù)前二位數(shù)字代表該參數(shù)的編號，C表示參數(shù)，后面五位是參數(shù)取值，如：02CXXXXX等。30個參數(shù)可分為兩類：一類是管理參數(shù)，包括樣品編號、齡期、品種、年、月日共五個用于數(shù)據(jù)管理，外加一個控制參數(shù)管理鑰匙碼。另一類是工作參數(shù)，包括加荷速度、5個標(biāo)定系數(shù)、2.4kN/s和5kN/s速度加荷的可調(diào)工作參數(shù)各7個、打印開關(guān)、密碼、控制特性選擇開關(guān)及回油時間共24個參數(shù)。儀器出廠時未置數(shù)，為隨機(jī)數(shù)。如果未在規(guī)定的期限內(nèi)置入規(guī)定的密碼，儀器將自動停機(jī)。當(dāng)顯示Good.000時，必須置入規(guī)定的密碼才能正常的工作。5個標(biāo)定系數(shù)在標(biāo)定時自動取值，不可調(diào)整。14個可調(diào)工作參數(shù)與送油閥性能及油的粘度有關(guān)，必須經(jīng)調(diào)試確定。 　　由于壓力機(jī)工況不同，環(huán)境溫度不同，為使壓力機(jī)能更好地應(yīng)對各種情況，這些參數(shù)必須設(shè)定好。具體設(shè)置方法如下：按“參數(shù)”鍵后用數(shù)字鍵置入所需參數(shù)或修改的參數(shù)標(biāo)號，即顯示該參數(shù)原先保存的取值。然后根據(jù)所需置入的參數(shù)值，按相應(yīng)數(shù)字/字母鍵（字母要用“確認(rèn)”鍵確認(rèn)），逐位輸入?yún)?shù)值。該參數(shù)的各位數(shù)字或字母輸入完后，按“數(shù)據(jù)”鍵，即把該參數(shù)值存入內(nèi)存，并轉(zhuǎn)入下一個參數(shù)的設(shè)置操作。全部參數(shù)置入完后，按“返回”鍵，即返回到監(jiān)控狀態(tài)。 　　1.5傳感器的調(diào)零與標(biāo)定 　　傳感器的零點調(diào)整和標(biāo)定前應(yīng)先檢查傳感器的連接軸套上的頂絲，必須擰緊，傳感器轉(zhuǎn)動靈活，可以停在任意位置。在控制器預(yù)熱15分鐘后即可進(jìn)行調(diào)整。首先使表盤指針準(zhǔn)確穩(wěn)定地處于零點位置，然后按“調(diào)試”鍵，再按相應(yīng)數(shù)字鍵，此時顯示器顯示的數(shù)值為此時傳感器輸出信號的采樣數(shù)碼值。用螺絲刀調(diào)傳感器上的調(diào)節(jié)軸，將上述數(shù)碼值調(diào)到零點的采樣碼值。再用推桿或被動針移動表盤指針，使指針指示值上升（向順時針方向轉(zhuǎn)動），采樣碼值即隨著上升，回移推桿使指針逆向轉(zhuǎn)動，采樣碼值隨即減少，當(dāng)指針回到零位時，碼值應(yīng)能回到記錄的零點碼值（誤差≤±20碼）。即完成了零點調(diào)整。按相應(yīng)數(shù)字鍵，控制器回到監(jiān)控狀態(tài)。 　　零點調(diào)整完后即可進(jìn)行儀器標(biāo)定。使表盤處于零點位置，按“標(biāo)定”鍵，再按“確認(rèn)”鍵，等表盤顯示后，手動移動表盤指針，使指針準(zhǔn)確穩(wěn)定地指到50kN處，按“確認(rèn)”鍵，待顯示后可進(jìn)行下一步操作。將表盤指針準(zhǔn)確穩(wěn)定地移到100kN、150kN、200kN、250kN等處，按最后一次“確認(rèn)”鍵后儀器即已標(biāo)定完畢。再按“返回”鍵，回到監(jiān)控狀態(tài)。標(biāo)定結(jié)果需按“調(diào)試”鍵，再按相應(yīng)數(shù)字鍵，進(jìn)行檢驗，觀察顯示的kN值是否與用手動方法移動的表盤指針?biāo)傅膋N值基本一致（誤差≤±1%），合格后再使用。 2 系統(tǒng)的應(yīng)用 　　2.1抗壓強(qiáng)度的測定 　　水泥試塊抗壓強(qiáng)度的測定，以連續(xù)測試每組6塊試塊為例，具體步驟如下： 　　開動油泵，預(yù)熱15分鐘。在壓臺上放好抗壓夾具，在夾具內(nèi)放入第1塊試塊。開控制器電源開關(guān)，按“參數(shù)”鍵和“數(shù)據(jù)”鍵，顯示樣品編號，按所測試塊的編號依次用數(shù)字鍵和“確認(rèn)”鍵，將編號逐字置入，最后一組數(shù)字置入后按“數(shù)據(jù)”鍵存入。以同樣的方法置入試塊齡期、水泥品種（標(biāo)號）、加荷速度、年、月、日。然后輸入控制參數(shù)管理鑰匙碼（此時允許修改所有參數(shù)），檢查核對參數(shù)確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行測試。按“返回”鍵返回監(jiān)控狀態(tài)。 　　按“運行”鍵，顯示“Run……”。按“確認(rèn)”鍵，顯示“XXX.X—X.XX”，加壓試驗程序啟動。“回油閥關(guān)”指示燈亮，同時送油閥迅速打開，“送油閥關(guān)”指示燈由點亮變?yōu)橄纭伍y試驗機(jī)閥門向加油方向運動，“油閥關(guān)”指示燈由點亮變?yōu)橄纭．?dāng)夾具壓板接近試塊上表面時，壓臺定位探頭上的黃燈熄滅，蜂鳴器發(fā)出聲響，壓臺上升速度減慢，抗壓夾具緩慢而平穩(wěn)地與試塊表面接觸。夾具壓板一旦與試塊接觸，表盤指針開始轉(zhuǎn)動，同時數(shù)碼顯示即開始顯示數(shù)字。智能控制器即開始對加壓過程進(jìn)行智能式控制。當(dāng)力值增加到10kN附近時，加荷速度即控制在2.4或5kN/s，直到試塊破形。 　　試塊破形后，指針停止轉(zhuǎn)動，數(shù)碼顯示的前4位顯示出破形前達(dá)到的最大力值，后3位速度顯示值變?yōu)?.00（kN/s），此時雙閥試驗機(jī)回油閥迅速打開，“回油閥開”指示燈點亮，同時送油閥迅速關(guān)閉，“送油閥關(guān)”指示燈也點亮，壓臺迅速下降，表盤指針回零。單閥試驗機(jī)在破形后，閥門關(guān)向油閥零點，同時啟動回油電磁閥，“回油”指示燈點亮，閥門自動回調(diào)到送油起始點，“油閥關(guān)”指示燈點亮，待回油時間到，回油電磁閥關(guān)閉，“回油”指示燈熄滅。 　　取下破形的第1塊試塊，放入第2塊試塊，按“確認(rèn)”鍵。此時，數(shù)碼顯示由顯示力值變?yōu)轱@示第1塊試塊的序號和強(qiáng)度值，過十幾秒鐘后，序號和強(qiáng)度值自動消失，顯示全部為“0”，即開始進(jìn)行第2塊試塊的加壓過程。重復(fù)以上操作，直到第6塊試塊破形后，將顯示第6塊試塊的強(qiáng)度值。十幾秒鐘后自動顯示出6塊試塊經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的強(qiáng)度值。同時打印出測定結(jié)果。 　　此后如果進(jìn)行下一組試塊的試驗時，還應(yīng)先輸入樣品編號，齡期和品種，裝上下一組的第1塊試塊后，按“運行”鍵、“確認(rèn)”鍵，即開始該組試塊的測定。如當(dāng)天的全部試塊測定完畢，應(yīng)在“回油閥關(guān)”、“送油閥關(guān)”的情況下按“返回”鍵返回監(jiān)控狀態(tài)，然后可以關(guān)機(jī)。 　　2.2數(shù)據(jù)的查詢 　　本控制器可保存12288組試塊的試驗數(shù)據(jù)，并可按試驗日期和試塊編號兩種方式查詢。 　　⑴按年、月、日查詢 　　按“參數(shù)”鍵，選擇年份、月日參數(shù)，置入所查數(shù)據(jù)的年、月和日，按“數(shù)據(jù)”鍵存入，再按“返回”鍵返回。按“查詢”鍵，顯示日期，再按“數(shù)據(jù)”鍵，顯示所查的年、月、日。逐次按“選項”鍵，依次顯示編號、齡期和品種、該組試塊的平均強(qiáng)度值。由于同一天內(nèi)所測的試塊不止一組，因此繼續(xù)按“數(shù)據(jù)”鍵即可查找當(dāng)天所有各組試塊的數(shù)據(jù)，直到當(dāng)天各組數(shù)據(jù)全部查完后，顯示“end”，查詢完后按“返回”鍵返回監(jiān)控狀態(tài)。 　　⑵按編號方式查詢 　　按“參數(shù)”鍵，用數(shù)據(jù)鍵置入樣品編號參數(shù)，用數(shù)字/字母鍵配合選項逐個置入所需查找的試塊編號，然后按“數(shù)據(jù)”鍵存入，再按“返回”鍵返回。按“查詢”鍵，顯示日期。再按一次“查詢”鍵，顯示編號。按“數(shù)據(jù)”鍵，顯示所查試塊的年、月、日。逐次按“選項”鍵，即順次顯示所查試塊的編號、齡期、品種和強(qiáng)度。再按“數(shù)據(jù)”鍵時，顯示“end”，表示該組試塊查詢完畢。查詢結(jié)束后按“返回”鍵返回監(jiān)控狀態(tài)。 3 主要特點和主要技術(shù)指標(biāo) 　　3.1主要特點 　　⑴適應(yīng)性強(qiáng)，可用于任何型號的水泥抗壓強(qiáng)度試驗機(jī)的改造（如無錫、濟(jì)南、長春產(chǎn)300 kN、600kN雙閥或金華產(chǎn)單閥液壓試驗機(jī)等），還可用于混凝土抗壓強(qiáng)度試驗機(jī)的改造。 　　⑵自10kN開始，實現(xiàn)2.4kN±0.2kN/s加荷速度控制。對于1天齡期等低強(qiáng)度試塊，還可以自5kN開始實現(xiàn)1±0.1kN/s加荷速度自動控制，并設(shè)有2.4kN/s和5kN/s加荷速度切換，以及適應(yīng)新老標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析處理方法，便于企業(yè)向新標(biāo)準(zhǔn)過渡。 　　⑶采用誤差為0.1%的精密角度傳感器和零點自動跟蹤技術(shù)，保證測量的準(zhǔn)確性和長期穩(wěn)定性，而且在被改造試驗機(jī)檢定合格證有效期限內(nèi)，改造后無須重新檢定。 　　⑷保留表盤顯示，采用4位數(shù)碼管和表盤同步顯示，顯示直觀、正確，便于有關(guān)部門例行常規(guī)檢定;自動按新老標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的數(shù)據(jù)處理，并由微打印機(jī)打印測定結(jié)果;同時可長期保存試驗數(shù)據(jù)，便于查詢;還可通過RS485接口與管理微機(jī)聯(lián)機(jī)。 　　⑸無須改動油路，現(xiàn)場改造工作簡便快捷，一臺液壓試驗機(jī)的改造時間不超過8小時，不會影響水泥日常檢驗工作，而且隨時可換上手柄，改由手動操作。 　　⑹改造費用低，僅為新購一臺性能相當(dāng)?shù)娜詣訅毫υ囼灆C(jī)的30%左右，性能價格比高。 　　⑺設(shè)有快慢升降速度自動控制功能，即可減少強(qiáng)度試驗時間，又可避免對試塊的沖擊載荷。 　　⑻設(shè)有壓力機(jī)抗壓夾具自動保護(hù)功能，使用安全可靠。 　　⑼設(shè)有工作介質(zhì)油自動溫度控制措施，降低油粘度對控制精度的影響。 　　3.2主要技術(shù)指標(biāo) 　　⑴壓力測量：測量準(zhǔn)確度：﹤1.0%（示值相對誤差及重復(fù)性相對誤差）;顯示精度：0.1 kN，4位數(shù)碼和表盤同步顯示。測量范圍：300、200、150可選。 　　⑵加荷速度自動控制：2.4±0.2kN/s或5±0.5kN/s可選，10kN開始達(dá)到設(shè)定加荷速度;檢定或測定低強(qiáng)度試塊時最低還可選用0.5kN/s;加荷速度顯示精度0.01kN/s（3位數(shù)碼顯示）。 　　⑶零點相對誤差：﹤0.1%。 　　⑷數(shù)據(jù)保存及查詢：12288組（如每天33組試塊，可保存一年的全部數(shù)據(jù)）。查詢方式：可按日期或編號查詢。 　　⑸通訊接口：RS485/RS232（選項）。 　　⑹供電：220VAC±10%，50Hz±2%,≤150W;壓力機(jī)設(shè)備接地電阻≤4Ω。 　　⑺應(yīng)用環(huán)境：溫度10℃～30℃;無強(qiáng)電場、磁場干擾。 4 結(jié)束語 　　通過智能閥門控制器改造壓力機(jī)實現(xiàn)全自動控制，經(jīng)用戶實際應(yīng)用表明，使用效果良好，本系統(tǒng)完全達(dá)到全自動控制功能要求，具有操作簡單、儀器調(diào)試檢驗極為方便，實現(xiàn)了壓力機(jī)的全自動控制，從而節(jié)省了抗壓強(qiáng)度的檢驗時間，提高了工作效率。 參考文獻(xiàn)： 　　1 黃一夫.微型計算機(jī)控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 　　2 王家楨.傳感器與變送器.北京：清華大學(xué)出版社，1996 　　3 劉寶庭.步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動控制系統(tǒng).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997 　　4 吳興惠,王彩君.傳感器與信號處理.北京：電子工業(yè)出版社，1998 　　5 譚建成.電機(jī)控制專用集成電路.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999